Function of C/EBPbeta, a regulator of stress hematopoiesis, in regulation of hematopoietic stem cells during chronic inflammation
| Project/Area Number |
21H02956
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 54010:Hematology and medical oncology-related
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| Research Institution | Tokyo University of Pharmacy and Life Science |
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Principal Investigator |
平位 秀世 東京薬科大学, 生命科学部, 教授 (50315933)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
横田 明日美 東京薬科大学, 生命科学部, 助教 (00571556)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000)
Fiscal Year 2023: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
Fiscal Year 2021: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
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| Keywords | 造血幹細胞 / 慢性炎症 / 転写因子 / C/EBPβ / ストレス造血 |
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| Outline of Research at the Start |
慢性炎症は、造血の老化やクローン性造血の発生を介して、動脈硬化や癌など加齢に伴う様々な疾患のリスク因子となる。本研究では慢性炎症による造血変化の分子機構を明らかにするため、ストレス造血制御因子であるC/EBPβに着目し、1) 慢性炎症時の造血幹細胞制御におけるC/EBPβ及び各アイソフォームの機能的意義や、2) 各アイソフォームの制御標的遺伝子を明らかにする。本研究の成果によって、慢性炎症に起因する造血変化の制御を通して、様々な疾患の予防及び進展の抑制を目指した治療戦略を確立することを目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
慢性感染や、肥満、老化などによる慢性炎症が造血系に可逆的あるいは不可逆的な変化をもたらすことが明らかとなっており、クローン性造血はそのような変化の1つである。クローン性造血は、遺伝子変異を持つ造血クローンが存在する状態で、造血器腫瘍の発生頻度の増加や、心血管病や糖尿病などのリスクとなり、保有者の死亡率増加と相関している。従って、慢性炎症に起因する造血変化のメカニズムを解明することは、クローン性造血の発生や進展の制御につながり、高齢者の疾病のリスク減少に大きく寄与することが期待される。
C/EBPβはロイシンジッパー型の転写因子で、急性ストレス存在下に造血幹・前駆細胞レベルで骨髄球系細胞への分化と増殖を促進する作用を持つが、慢性ストレス存在下の造血制御においてどのような機能的意義を持つかは不明である。また、C/EBPβは、単一エキソンからなる遺伝子で、翻訳段階で長さの異なる3種類のアイソフォーム (LAP*、LAP、LIP) が生じ、それぞれ異なる機能を持つと考えられている。本研究では、様々な慢性炎症存在下の造血制御におけるC/EBPβ及びその各アイソフォームの機能的意義を明らかにし、慢性炎症に起因する造血系の老化やクローン性造血の予防及び進展の抑制を目指した治療戦略を確立することを目的とした。
今年度は、野生型マウスを用いて、加齢に伴う造血幹・前駆細胞におけるC/EBPβのmRNA発現を検討した。その結果、一部の造血幹・前駆細胞集団において加齢に伴い、C/EBPβの発現が亢進した。また、加齢に伴う造血幹細胞や多能性前駆細胞の頻度の変化がC/EBPβノックアウトマウスでは部分的にではあるが、緩和されたことから、C/EBPβが慢性炎症に伴う造血変化において一定の寄与をしている事が示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
慢性炎症のマウスモデルの作製や加齢マウスの造血系におけるC/EBPβのmRNA発現量の測定、C/EBPβノックアウトマウスの造血系の解析などは順調に進行したが、研究目的の一つであるC/EBPβのアイソフォームの機能解析に遅れが生じた。研究計画書に記載した通り、当初はC/EBPβの3つのアイソフォームのうち、もっとも短いLIPの発現が抑制された遺伝子改変マウスをオランダの研究協力者から導入する事を予定し、先方の研究施設や輸送会社とも緊密に連携していた。しかし、コロナ禍で、先方の動物実験施設が閉鎖され、再稼働の見通しが全く立たない状況となった。そこで、新たに同等のモデルマウスを作製するという方針に変更した。元々導入を予定していたマウスは、遺伝子ターゲティング法を用いてC/EBPβのアイソフォームのLIPの翻訳制御部分の一塩基を置換したものであったが、より早く研究を再開させるために、近年急速に普及しているゲノム編集の技術を用いて同様の遺伝子変異を持つマウスを作製した。
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| Strategy for Future Research Activity |
まず、C/EBPβ及び各アイソフォームの慢性炎症下の造血制御における機能的意義を明らかにする。C/EBPβのアイソフォームの中でもLIPの翻訳制御に関わる部分の一塩基に変異を導入した遺伝子改変マウスは無事に作製が完了し、一塩基変異を検出する遺伝子型の決定法も樹立した。この遺伝子改変マウスの造血幹・前駆細胞でのC/EBPβのアイソフォームの発現パターンを野生型マウス由来の細胞と比較することで、変異導入によるアイソフォームの発現変化が認められる細胞集団と認められない細胞集団を同定する。LIPの発現が減弱～消失した細胞集団では、LIPの発現が変異部分に依存していることがわかる。上記のデータを確認したうえで、新たな遺伝子改変マウスを用いて、定常状態及び慢性炎症刺激存在下の造血幹・前駆細胞集団の数、増殖・分化能や、造血幹細胞の機能を評価し、野生型マウスとの差を検証することで、C/EBPβ のアイソフォームの中でもLIPの造血制御における機能的意義が明らかになる。さらにその結果をC/EBPβ ノックアウトマウスを用いた場合の実験結果と比較することによって、LIPの機能であるか、それ以外のLAP*/LAPの機能であるかを判定することができる。この結果を明らかにしたうえで、RNAseqによるC/EBPβの標的遺伝子の探索を行う。これにより、慢性炎症下にC/EBPβがどのように造血制御に関わるかについて分子メカニズムを解明していく予定である。
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Report
(1 results)
Research Products
(3 results)
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[Presentation] The role of macrophages in acute graft-versus-host disease after murine bone marrow transplantation.2022
Author(s)
Kaori Niwa, Shotaro Iwamoto, Ryo Hanaki, Keishiro Amano, Hidemi Toyoda, Kazuaki Maruyama, Kyoko Imanaka-Yoshida, Masahiro Masuya, Isao Tawara, Hideyo Hirai, Masahiro Hirayama
Organizer
第45回日本造血免疫細胞療法学会
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