培養細胞を用いた機械的肺障害モデルにおけるaquaporinの役割と治療の検討

• Project/Area Number: 21K09057
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 55060:Emergency medicine-related
• Research Institution: Tokyo Medical University
• Principal Investigator: 石井 友理 東京医科大学, 医学部, 助教 (20649660)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 三島 史朗 東京医科大学, 医学部, 教授 (20260862)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2026-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2025: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2024: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2022: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000); Fiscal Year 2021: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
• Keywords: Aquaporin / Lung injury / Mechanical stretch / alveolar epithelial cell

Outline of Research at the Start

呼吸器誘発肺障害は、難治性で致死的病態であるとともに医原性の肺障害とも考えられる。
発生機序は、過大な一回換気量による肺実質の機械的傷害で過伸展した肺胞が毛細血管透過性を増加させて急速に肺水腫を形成する。Aquaporin(AQP) は細胞膜の水透過チャンネルとして機能する膜タンパクで、急性肺障害との関連が注目されている。機械的伸展装置を用いた培養細胞における肺障害モデルとaquaporinの関連を検証しその機能を制御することで、肺細胞とaquaporinの関連を明らかにし、人工呼吸による肺障害の発症予防や治療につながるかを検証する。

Outline of Annual Research Achievements

培養細胞における肺障害モデルとaquaporinの関連を検証することを目的に、エンドトキシンが培養肺細胞に与える障害の検証を行った。エンドトキシン(lipopolysaccharide; LPS)が培養肺細胞に与える障害を検証する目的にヒト肺細胞の培養細胞にLPSを投与した。LPSを加えた培養細胞を侵襲モデル、加えない培養細胞を対照群とした。細胞の障害の程度を測定する目的に、培養液のlactate dehydrogenase (LDH)を測定した。両群の値を比較した結果、LPS投与後の細胞において、対照群の細胞よりLDHが高い傾向にあった。機械的ストレッチによる過伸展が培養肺細胞に与える障害の検証を行った。過伸展による肺細胞への影響を調べるために、培養細胞伸展システムを用いて、ヒト肺細胞の培養細胞に24時間の機械的ストレスを加えることとした。機械的伸展ストレスを加えた培養細胞を機械的ストレスモデル、加えない培養細胞を対照群とした。ストレッチチャンバー内での細胞培養に成功した。機械的ストレッチ下での細胞培養を開始し、ストレッチの周期や伸展率について検証している。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

新型コロナの流行のたびに研究を中断せざるを得ず、安定した細胞培養の維持が困難となり、その都度安定した研究再開に時間を要したため。

Strategy for Future Research Activity

【研究実績の概要】を踏まえ、①ヒト肺細胞におけるエンドトキシンによる侵襲モデルにおいて、侵襲モデルと対照群のサンプル数を増やし、エンドトキシンが培養肺細胞に与える障害の検証を進める。②機械的ストレッチによる過伸展による機械的ストレスモデルの作成に着手するとともに、機械的ストレッチによる細胞障害の程度を明らかにするために、LDHの測定を行い検証する。③①、②の工程により得られたヒト肺細胞において、aquaporin（AQP）1と5の発現を調べるために、リアルタイムRT-PCR解析によりAQP1と5のmRNAを定量し解析することを予定する。