重症COVID-19合併ARDS・マクロファージ活性化症候群の新規治療戦略の確立

• Project/Area Number: 21K08172
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 53030:Respiratory medicine-related
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 漆山 博和 東京大学, 医学部附属病院, 助教 (20725303)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 寺島 裕也 東京理科大学, 研究推進機構生命医科学研究所, 講師 (90538729) ; 佐藤 雅昭 東京大学, 医学部附属病院, 教授 (00623109) ; 齋藤 朗 東京大学, 医学部附属病院, 講師 (90591412)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
• Keywords: 炎症性サイトカイン / マクロファージ活性化症候群 / 肺気腫 / 間質性肺疾患 / 間質性肺炎 / COVID-19 / 急性呼吸窮迫症候群

Outline of Research at the Start

新型コロナウイルス感染症(COVID-19)は、重症者ではサイトカインが過剰に産生され、強い炎症が全身で引き起こされるため、急性呼吸窮迫症候群(ARDS)による呼吸不全や、マクロファージ活性化症候群(MAS)による肝障害や血球減少を引き起こし、時に多臓器不全から死亡に至る。ARDS-MASマウスモデルを用いて、阻害すべきサイトカイン経路を同定し、主にヒト由来初代培養細胞を用いて過剰発現やノックダウンを行い有効性・安全性などを検証し、新規治療戦略の確立を目指す。

Outline of Annual Research Achievements

新型コロナウイルス感染症(COVID-19)は、重症者ではサイトカインが過剰に産生され、強い炎症が全身で引き起こされるため、急性呼吸窮迫症候群(ARDS)による呼吸不全や、マクロファージ活性化症候群(MAS)による肝障害や血球減少を引き起こし、時に多臓器不全から死亡に至るが、その機序は未知の部分が多い。
本研究では、重症COVID-19の病態を反映すると考えられるARDS-MASマウスモデルに加え、重症COVID-19の基礎疾患の一つである肺気腫のモデルであるエラスターゼ気管内投与による肺気腫マウスモデルを用いて、それらに共通する炎症経路を特定し、COVID-19重症化に寄与する病態因子（サイトカイン・ケモカインなど）を明らかにすることことを目的とする。間質性肺疾患患者はCOVID-19罹患をきっかけに急性増悪や肺線維症の進行を来しやすいことから、患者摘出肺から抽出されたmRNAや線維芽細胞を解析することで、COVID-19によって励起される炎症を促進する病態因子も明らかにしていく。
上記の解析で候補となった病態因子は、実際のヒト肺においてどのように作用しているかを検証するため、肺移植時患者摘出肺を用いその発現の多寡を解析し、肺での持続炎症や治療抵抗性肺傷害の程度と関連が見られるか精査する。
動物モデルと実際の患者肺において、共に活性化している炎症経路を特定し、見出された病態因子が実際のヒト肺にてどのような役割を果たしているのかを解明し、治療標的となる経路を特定することで、重症COVID-19合併ARDS・マクロファージ活性化症候群の新規治療戦略の確立を目指す。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

ARDS-MASマウスモデルはその全身性炎症の再現性確保が難しく、マクロファージ遊走阻害がARDSに与える影響も評価が困難であった。COVID-19は流行株がオミクロン株になってからARDS-MASの様な全身性の強い炎症を引き起こすことが稀になり、臨床的意義が低下したため、やむなく検証を中断した。
エラスターゼ気管内投与肺気腫マウスモデルの作成において、気腫病変の再現性確保が想定以上に難しく、安定した気腫病変を作成し、マクロファージ遊走阻害が気腫病変に与える効果を検証できるようになるまでに想定以上の時間を要した。
間質性肺疾患の患者肺は主に肺移植時の患者摘出肺を用いているが、研究目的のサンプリングを行える機会が想定よりも少なかった。
上記の理由により研究開始時点での想定よりも進捗が遅れている。

Strategy for Future Research Activity

エラスターゼ気管内投与肺気腫マウスモデルにおいて、マクロファージ遊走阻害は肺コンプライアンスを維持している可能性を見出しており、エラスターゼ投与にて発現変動しているmRNAや炎症性サイトカインのうち、マクロファージ遊走阻害によって発現が変化しているmRNAやサイトカインを見出す。
肺傷害とそれに続く構造改変に中心的な役割を果たす線維芽細胞は、間質性肺疾患患者において特に活性化していると考えられるため、肺移植時に摘出された間質性肺炎患者肺から線維芽細胞を抽出し、mRNA・サイトカイン発現解析や、正常肺から抽出された線維芽細胞との比較にて、亢進している細胞機能などを解析する。
マウスモデルにて見出したmRNAやサイトカインが、間質性肺炎患者肺でどのように関与しているか検証し、初代培養細胞などを用いて遺伝子発現を調整することで病的意義を検証し、新規の治療標的となりうるか検証する。