Mechanism of breakdown of blood-brain barrier/blood-nerve barrier in neuroimmunological disorder

• Project/Area Number: 21K07416
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 52020:Neurology-related
• Research Institution: Yamaguchi University
• Principal Investigator: 清水 文崇 山口大学, 医学部附属病院, 講師 (90535254)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: 自己免疫性神経筋疾患 / 血液脳関門 / 血液神経関門 / 血液筋関門 / 自己免疫性ニューロパチー / MAGニューロパチー / 自己抗体 / 自己免疫性神経疾患 / 新規抗体製剤開発 / 細胞モデル

Outline of Research at the Start

神経組織では血液脳関門や血液神経関門などのバリアーが存在し，脳や末梢神経を保護している．自己免疫性神経疾患では，血液脳関門/血液神経関門の破綻が病気の進展に関わる．本研究では私達が樹立したヒト血液脳関門/血液神経関門から成る全ての細胞株を用いて，新たな血液脳関門/血液神経関門細胞モデルを構築し，自己免疫性神経疾患の血液脳関門/血液神経関門破綻メカニズムを解明し，新しい治療法開発を目指す．

Outline of Annual Research Achievements

我々が樹立したヒト血液脳関門(blood-brain barrier: BBB)構成内皮細胞株(TY10)，血液神経関門(blood-nerve barrier: BNB)構成内皮細胞株，血液筋関門（blood-muscle barrier: BMB）構成内皮細胞株と自己免疫性神経疾患患者血清と血清から精製した免疫グロブリンG (immunoglobulin G: IgG)を用いた。2021年度は最近疾患概念として確立された自己免疫性神経疾患であるMOG抗体関連疾患患者IgGからBBB破綻を引き起こす自己抗体GRP78抗体を同定した．GRP78抗体がNF-κBシグナルを介してBBB透過性増加，接着因子発現増加，酸化ストレス増加を誘導することが明らかとなった．2022年度はMAGニューロパチーでのMAG抗体がBNB通過をきたす機序を解明した．MAGニューロパチー患者血清をヒトBNB in vitroモデル作用させると，BNB内皮細胞からのTNF-α発現増加がRNAシークエンス/パスウェイ解析，ハイコンテントイメージングで確認された．MAGニューロパチー患者の腓腹神経生検標本ではBNBを構成する神経内膜内微小血管のTNF-α発現増加が確認でき，内皮細胞に多数の小胞があることが確認でき，TNF-αを介した小胞介在性トランスサイトーシスの機序でMAG抗体がBNBを通過する機序が示された．2023年度は自己免疫性筋疾患で筋内小血管構成BMB内皮細胞や筋細胞に炎症を誘導する上流の因子であるTREM-1を同定した．RNAシークエンス/パスウェイ解析，ハイコンテントイメージングにより自己免疫性筋疾患の患者IgGがBMB内皮細胞のTREM-1発現の増強，筋生検標本で筋内鞘血管と筋細胞にTREM-1の高発現が明らかとなり，TNF-αを介し炎症を誘導することが示された．

Research Products

• [Journal Article] Contribution of Complement, Microangiopathy and Inflammation in Idiopathic Inflammatory Myopathies (2024)
  • Author(s): Honda Masaya、Shimizu Fumitaka、Sato Ryota、Nakamori Masayuki
  • Journal Title: Journal of Neuromuscular Diseases Volume: 11 Issue: 1 Pages: 5-16
  • DOI: 10.3233/jnd-230168
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Paraneoplastic Neuromyelitis Optica Spectrum Disorder Related to Glucose-regulated Protein 78 (GRP78) Autoantibodies in a Patient with Lynch Syndrome-associated Colorectal Cancer (2023)
  • Author(s): Minomo Shogo、Ichijo Masahiko、Shimizu Fumitaka、Sato Ryota、Kanda Takashi、Takai Yoshiki、Misu Tatsuro、Sakurai Yoshiki、Amino Takeshi、Kamata Tomoyuki
  • Journal Title: Internal Medicine Volume: 62 Issue: 11 Pages: 1653-1657
  • DOI: 10.2169/internalmedicine.9783-22
  • ISSN: 0918-2918, 1349-7235
  • Year and Date: 2023-06-01
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Jo-1 Antibodies From Myositis Induce Complement-Dependent Cytotoxicity and TREM-1 Upregulation in Muscle Endothelial Cells (2023)
  • Author(s): Honda Masaya、Shimizu Fumitaka、Sato Ryota、Mizukami Yoichi、Watanabe Kenji、Takeshita Yukio、Maeda Toshihiko、Koga Michiaki、Kanda Takashi
  • Journal Title: Neurology - Neuroimmunology Neuroinflammation Volume: 10 Issue: 4 Pages: 1-11
  • DOI: 10.1212/nxi.0000000000200116
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] ProNGF promotes brain metastasis through TrkA/EphA2 induced Src activation in triple negative breast cancer cells (2023)
  • Author(s): Cicero Julien、Trouvilliez Sarah、Palma Martine、Ternier Gaetan、Decoster Laurine、Happernegg Eloise、Barois Nicolas、Van Outryve Alexandre、Dehouck Lucie、Bourette Roland P.、Adriaenssens Eric、Lagadec Chann、Tarhan Cagatay Mehmet、Collard Dominique、Shimizu Fumitaka、Kanda Takashi、et al.
  • Journal Title: Experimental Hematology and Oncology Volume: 12 Issue: 1 Pages: 104-104
  • DOI: 10.1186/s40164-023-00463-6
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Highlighting In Vitro the Role of Brain-like Endothelial Cells on the Maturation and Metabolism of Brain Pericytes by SWATH Proteomics (2023)
  • Author(s): Menaceur Camille、Hachani Johan、Dib Shiraz、Duban-Deweer Sophie、Karamanos Yannis、Shimizu Fumitaka、Kanda Takashi、Gosselet Fabien、Fenart Laurence、Saint-Pol Julien
  • Journal Title: Cells Volume: 12 Issue: 7 Pages: 1010-1010
  • DOI: 10.3390/cells12071010
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] TNFα Activates the Liver X Receptor Signaling Pathway and Promotes Cholesterol Efflux from Human Brain Pericytes Independently of ABCA1 (2023)
  • Author(s): Dib Shiraz、Loiola Rodrigo Azevedo、Sevin Emmanuel、Saint-Pol Julien、Shimizu Fumitaka、Kanda Takashi、Pahnke Jens、Gosselet Fabien
  • Journal Title: International Journal of Molecular Sciences Volume: 24 Issue: 6 Pages: 5992-5992
  • DOI: 10.3390/ijms24065992
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] 運動失調症をきたす神経疾患】自己免疫性小脳失調症のバイオマーカー -GRP78抗体を含めた自己抗体- (2023)
  • Author(s): 清水文崇
  • Journal Title: 脳神経内科 Volume: 98(1) Pages: 7-12
• [Journal Article] 【運動失調症の病態と治療】自己免疫性小脳失調症の治療 (2023)
  • Author(s): 清水文崇
  • Journal Title: 脳神経内科 Volume: 99 (4) Pages: 495-501
• [Journal Article] Autocrine TNF-α Increases Penetration of Myelin-Associated Glycoprotein Antibodies Across the Blood-Nerve Barrier in Anti-MAG Neuropathy (2023)
  • Author(s): Sato Ryota、Shimizu Fumitaka、Kuwahara Motoi、Mizukami Yoichi、Watanabe Kenji、Maeda Toshihiko、Sano Yasuteru、Takeshita Yukio、Koga Michiaki、Kusunoki Susumu、Kanda Takashi
  • Journal Title: Neurology - Neuroimmunology Neuroinflammation Volume: 10 Issue: 3
  • DOI: 10.1212/nxi.0000000000200086
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Pioglitazone Attenuates the Effects of Peripheral Inflammation in a Human In Vitro Blood-Brain Barrier Model (2022)
  • Author(s): da Rocha Gustavo Henrique Oliveira、Loiola Rodrigo Azevedo、de Paula-Silva Marina、Shimizu Fumitaka、Kanda Takashi、Vieira Andrea、Gosselet Fabien、Farsky Sandra Helena Poliselli
  • Journal Title: International Journal of Molecular Sciences Volume: 23 Issue: 21 Pages: 12781-12781
  • DOI: 10.3390/ijms232112781
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Interaction of surfactant coated PLGA nanoparticles with in vitro human brain-like endothelial cells (2022)
  • Author(s): Moya Elisa L.J.、Lombardo Sonia M.、Vandenhaute Elodie、Schneider Marc、Mysiorek Caroline、Treli Akif E.、Kanda Takashi、Shimizu Fumitaka、Sano Yasuteru、Maubon Nathalie、Gosselet Fabien、Gnday-Treli Nazende、Dehouck Marie-Pierre
  • Journal Title: International Journal of Pharmaceutics Volume: 621 Pages: 121780-121780
  • DOI: 10.1016/j.ijpharm.2022.121780
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Heterozygous NOTCH1 Variants Cause Immune Activation and Microangiopathy (2022)
  • Author(s): Helman Guy、Zarekiani Parand、Tromp Samantha A.M.、Andrews Ashley、Botto Lorenzo D.、Bonkowsky Joshua L.、Chassevent Anna、Giorgio Elisa、Pippucci Tommaso、Wei Shen、Smith‐Hicks Constance、Vaula Giovanna、Willemsen Mich、Schimmel Mareike、Vollert Kurt、Shimizu Fumitaka、Kanda Takashi、et al
  • Journal Title: Annals of Neurology Volume: 92 Issue: 5 Pages: 895-901
  • DOI: 10.1002/ana.26477
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Novel heterozygous variants of SLC12A6 in Japanese families with Charcot-Marie-Tooth disease. (2022)
  • Author(s): Ando Masahiro、Higuchi Yujiro、Yuan Junhui、Yoshimura Akiko、Taniguchi Takaki、Takei Jun、Takeuchi Mika、Hiramatsu Yu、Shimizu Fumitaka、Kubota Masaya、Takeshima Akari、et al.
  • Journal Title: Annals of Clinical and Translational Neurology Volume: 9 Issue: 7 Pages: 902-911
  • DOI: 10.1002/acn3.51603
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Exploring lipophilic compounds that induce BDNF secretion in astrocytes beyond the BBB using a new multi-cultured human in vitro BBB model (2022)
  • Author(s): Fujisawa Miwako、Takeshita Yukio、Fujikawa Susumu、Matsuo Kinya、Okamoto Masashi、Tamada Masaya、Shimizu Fumitaka、Sano Yasuteru、Koga Michiaki、Kanda Takashi
  • Journal Title: Journal of Neuroimmunology Volume: 362 Pages: 577783-577783
  • DOI: 10.1016/j.jneuroim.2021.577783
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] GRP78 Antibodies Are Associated With Blood-Brain Barrier Breakdown in Anti-Myelin Oligodendrocyte Glycoprotein Antibody-Associated Disorder (2021)
  • Author(s): Shimizu F, Ogawa R, Mizukami Y, Watanabe K, Hara K, Kadono C, Takahashi T, Misu T, Takeshita Y, Sano Y, Fujisawa M, Maeda T, Nakashima I, Fujihara K, Kanda T.
  • Journal Title: Neurol Neuroimmunol Neuroinflamm Volume: 9 Issue: 1
  • DOI: 10.1212/nxi.0000000000001038
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Secretome of endothelial progenitor cells from stroke patients promotes endothelial barrier tightness and protects against hypoxia-induced vascular leakage (2021)
  • Author(s): Loiola Rodrigo Azevedo、Garcia-Gabilondo Miguel、Grayston Alba、Bugno Paulina、Kowalska Agnieszka、Duban-Deweer Sophie、Rizzi Eleonora、Hachani Johan、Sano Yasuteru、Shimizu Fumitaka、Kanda Takashi、Mysiorek Caroline、Mazurek Maciej Piotr、Rosell Anna、Gosselet Fabien
  • Journal Title: Stem Cell Research Therapy Volume: 12 Issue: 1 Pages: 552-552
  • DOI: 10.1186/s13287-021-02608-y
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A Triple Culture Cell System Modeling the Human Blood-Brain Barrier. (2021)
  • Author(s): Eleonora Rizzi, Clemence Deligne, Lucie Dehouck, Roberta Bilardo, Yasutero Sano, Fumitaka Shimizu, Takashi Kanda, Marina Resmini, Fabien Gosselet, Marie-Pierre Dehouck, Caroline Mysiorek.
  • Journal Title: J Vis Exp Volume: 177 Issue: 177 Pages: 30-30
  • DOI: 10.3791/63134
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] 血液脳関門の破綻と自己免疫 (2023)
  • Author(s): 清水文崇
  • Organizer: 第51回日本臨床免疫学会総会ワークショップ
  • Invited
• [Presentation] 免疫性ニューロパチーにおける血液神経関門（BNB）の意義 (2023)
  • Author(s): 清水文崇
  • Organizer: 第35回日本神経免疫学会学術集会シンポジウム
  • Invited
• [Presentation] 免疫性ニューロパチーと血液神経関門 (2023)
  • Author(s): 清水文崇
  • Organizer: 第34回 日本末梢神経学会学術集会シンポジウム
  • Invited
• [Presentation] ギラン・バレー症候群で血液神経関門破綻をきたすU1-snRNP抗体の同定． (2023)
  • Author(s): 清水文崇，古賀道明，水上洋一，渡邊健司，佐藤亮太，前田敏彦，神田 隆，中森雅之．
  • Organizer: 第34回日本末梢神経学会学術集会
• [Presentation] The effect of IgG from CIDP and MMN on the blood-nerve barrier (2023)
  • Author(s): Fumitaka Shimizu, Ryota Sato, Yoichi Mizukami, Kenji Watanabe, Sonoko Misawa, Naoko Matsui, Yukio Takeshita, Toshihiko Maeda, Michiaki Koga, Yuishin Izumi, Satoshi Kuwabara and Takashi Kanda.
  • Organizer: 第63回日本神経学会学術集会
• [Presentation] ギラン・バレー症候群で血液神経関門破綻をきたすU1-snRNP抗体の同定 (2023)
  • Author(s): 清水文崇，古賀道明，水上洋一，渡邊健司，佐藤亮太，前田敏彦，神田 隆，中森雅之．
  • Organizer: 第35回日本神経免疫学会学術集会
• [Presentation] 遠位潜時延長が遷延した軸索型ギラン・バレー症候群の2例 (2023)
  • Author(s): 清水文崇，大石真莉子，藤川晋，山中菜々美，西岡光昭，大田勇，鉄田有希乃，古賀道明，中森雅之．
  • Organizer: 日本臨床神経生理学会第53回学術大会/第60回技術講習会
• [Presentation] 糖尿病合併CIDP5例の臨床的/電気生理学的特徴の検討 (2023)
  • Author(s): 清水文崇，大石真莉子，西岡光昭，神田創，大田勇，鉄田有希乃，古賀道明，中森雅之
  • Organizer: 日本臨床神経生理学会第53回学術大会/第60回技術講習会
• [Presentation] 「治療可能な運動失調症; 自己免疫性小脳性運動失調症の最近の進歩」血液脳関門破綻と自己免疫性小脳性運動失調症． (2022)
  • Author(s): 清水文崇
  • Organizer: 第63回日本神経学会学術集会シンポジウム
  • Invited
• [Presentation] Effect of IgG from Guillain-Barre syndrome on the blood-nerve barrier. (2022)
  • Author(s): Fumitaka Shimizu, Michiaki Koga, Ryota Sato, Yoichi Mizukami, Kenji Watanabe, Natsumi Fujii, Ken Matsukage, Yukio Takeshita, Yasuteru Sano, Toshihiko Maeda and Takashi Kanda
  • Organizer: 第63回日本神経学会学術集会
• [Presentation] 慢性炎症性脱髄性多発ニューロパチーと多巣性運動ニューロパチー患者免疫グロブリンGが血液神経関門に及ぼす影響の解析． (2022)
  • Author(s): 清水文崇，佐藤亮太，水上洋一，渡邊健司，三澤園子，松井尚子，竹下幸男，前田敏彦，和泉 唯信, 桑原 聡，神田 隆, 古賀道明
  • Organizer: 第33回日本末梢神経学会学術集会
• [Presentation] 慢性炎症性脱髄性多発ニューロパチーと多巣性運動ニューロパチー患者免疫グロブリンGが血液神経関門に及ぼす影響の解析． (2022)
  • Author(s): 清水文崇，佐藤亮太，水上洋一，渡邊健司，三澤園子，松井尚子，竹下幸男，前田敏彦，和泉 唯信, 桑原 聡，神田 隆, 古賀道明
  • Organizer: 第34回日本神経免疫学会学術集会．
• [Presentation] 傍腫瘍性小脳変性症：GRP78抗体． (2021)
  • Author(s): 清水文崇
  • Organizer: 第62回日本神経学会学術大会 シンポジウム
  • Invited
• [Presentation] ギラン・バレー症候群での血液神経関門破綻メカニズムの解析． (2021)
  • Author(s): 清水文崇，古賀道明，佐藤亮太，竹下幸男，佐野泰照，松影 顕，藤井菜月美，前田敏彦，神田 隆．
  • Organizer: 第33回日本神経免疫学会学術集会
• [Presentation] ギラン・バレー症候群での血液神経関門破綻メカニズムの解析． (2021)
  • Author(s): 清水文崇，古賀道明，佐藤亮太，竹下幸男，佐野泰照，松影 顕，藤井菜月美，前田敏彦，神田 隆．
  • Organizer: 第32回日本末梢神経学会学術集会