| Project/Area Number |
21K15090
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 44010:Cell biology-related
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| Research Institution | Kumamoto University |
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Principal Investigator |
山本 正啓 熊本大学, 病院, 特任助教 (30880166)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | 左室収縮能が保持された心不全 / 病的リモデリング / トランスレーショナルリサーチ / 線維芽細胞 / 内皮細胞 / HE4 / 新規線維化関連蛋白 / HFpEF / トランスレーショナル研究 / 内皮間葉転換 / 線維芽細胞の多様性 / 活性化型線維芽細胞 / 進行性の線維化 / 拡張障害心不全 / 線維化 |
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| Outline of Research at the Start |
心不全の約半数に及ぶ左室収縮能が保持された心不全(HFpEF)は病態や機序は未解明な点が多く、内科的治療さえも確立されていない。Human Epididymis Protein 4 (HE4)は、主に癌領域における細胞の分化増生、腎臓領域でのongoingな線維化を反映することが報告された新規線維化関連タンパクである。本研究ではHFpEF患者を対象に、HE4のバイオマーカーとしての有用性について検討を行うと同時に、HE4が進行性の線維化に関わるその機序をより詳細に明らかにする。このような検討を通して、未だ解明されていないHFpEFにおける進行性の線維化の機序とHE4の役割の解明を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年、精巣上体で発現するタンパクとして同定されたhuman epididymis protein 4 (HE4)が新たな線維化関連因子として注目を集めている。HE4は通常型の線維芽細胞にはほとんど発現せず、“活性化型の”線維芽細胞であるmyofibroblastに特異的に発現することが示されており、申請者らは、HE4がHFrEFの病態に関与することや、病態の進行を予測するバイオマーカーとなることなどを明らかにしている(Yamamoto M, Hanatani S, et al. J Am Heart Assoc. 2021)が、左室収縮能が保持された心不全(heart failure with preserved ejection fraction; HFpEF)におけるHE4の役割や臨床応用の可能性についてはこれまで明らかにされていなかった。このような背景を踏まえ、“HFpEFの病態進展へのHE4の関与およびその機序を明らかにすること”、を最終目的として本研究を立案した。なお、“heterogeneousな”疾患であるHFpEFの病態を適切に模したモデルマウスはこれまで確立されていない。本研究では、HE4とHFpEFの関連についての検証に必須であるHFpEFの新たなモデルマウス確立を“第一の”目標としている。具体的には以下の目的を掲げ実績を積んでいる。
①HFpEF患者を対象とした臨床研究においてHE4血中濃度測定が将来の心不全増悪を予測することを確認した。
②野生型マウスおよびHE4ノックアウトマウスに対してHFpEF負荷を行い、各モデルマウスの心臓線維芽細胞や内皮細胞を単離し解析を進めている。
③心臓の線維芽細胞や内皮細胞に対してHE4ノックダウン行った際の線維芽細胞の分化や活性化の評価、内皮細胞の機能解析を行っている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
左室収縮低下を来さない“mildな”横行大動脈縮窄 (Transverse aortic constriction; TAC)による左室圧負荷と、心不全に関わるホルモンであるアルドステロンの持続投与を併用したモデルマウス(TAC+Aldモデル)を考案し解析を進めている。TAC+Aldモデルにおいては、HFpEFモデル動物に求められる心不全症候、左室肥大、左室拡張能低下を満たすことが確認された。また、TAC+Aldモデルの心臓組織において心肥大を示す遺伝子発現の亢進と併せてHE4のmRNA発現が増加することが確認された。次に、KOマウスを用いてHE4とHFpEFの関連を検証している。本研究ではHE4のfloxマウスを作製し、CAG-Cre-ERT2マウスと交配することで生後任意の時期にHE4をKO可能なマウスを作製した。CRISPR-Cas9を用いたHE4 floxマウスの作製については熊本大学動物資源開発研究施設と共同で進め、HE4の誘導型全身KOマウスのラインを確立し、いくつかの臓器でHE4の発現が著明に低下することが確認された。以上のように主にマウス実験において順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
HFpEFへのHE4の関与の検証を行いつつ、その詳細な機序についても検証をすすめていく。siRNAを用いてHE4をノックダウン(KD)した胎児ラット心臓線維芽細胞と対照となる同線維芽細胞を用いたRNAシークエンス解析(RNAseq)を行うと、TGFβシグナルや線維化に関与する複数のRNAの発現がHE4のKDにて著明に増減することが確認された。さらに、今後の研究では、TAC+Ald負荷を行った野生型およびHE4KOマウスと対照マウスの心臓組織を用いたRNAseqを行い、どのような因子がHFpEF負荷で変動し、かつその変動がHE4の欠損で変化するかを評価する。このような解析を通して、HFpEFにおける心臓線維化とHE4を繋ぐmediatorが何なのか、そのターゲットとなる候補因子の探索を進めていく方策である。
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