シグナル因子SHHを介した気道上皮におけるCOPD病態形成メカニズムの解析

• Project/Area Number: 21K16109
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 53030:Respiratory medicine-related
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 砂金 秀章 東京大学, 医学部附属病院, 助教 (40821880)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2022: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000); Fiscal Year 2021: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
• Keywords: COPD / SHH / FGF-10 / 気道上皮

Outline of Research at the Start

Hedgehog familyの一員である細胞外シグナル因子Sonic Hedgehog (Shh)は呼吸器の発生で注目されてきた遺伝子だが、これまでCOPDの病態形成においては注目されてこなかった。本研究では、Shhを気道上皮特異的に欠失した遺伝子改変マウスを作出、マウス肺気腫疾患モデルに供することで、気道上皮におけるShh発現が気腫性病変の形成にもたらす影響を動物実験で解析、さらにCOPD患者の肺検体を解析することで、Shhを標的としたCOPDの発症及び進行を抑制する新規治療法の開発に資する知見を得ることを目標とする。

Outline of Annual Research Achievements

本年度は、昨年度に引き続き気道上皮特異的Sonic hedgehog(SHH)欠損マウスの作出及び解析を本研究の中核として行った。
当研究室が保有している、Ccspプロモーターを用いたタモキシフェン依存Creタンパク発現マウスとSHH floxedマウスとを掛け合わせ、タモキシフェン依存的なCTGF CKOマウス系統を作出し、確立した。このマウスでは、タモキシフェンの投与によりCCSP産生肺上皮細胞特異的にSHHの欠損が起こると期待される。これについて、タモキシフェンを投与し、SHHの発現状況について確認したが、whole lungのqPCRではShh発現の減少は確認できなかった。これについては免疫染色やELISAなどのより高感度な方法での検出を目指していく。
またマウス肺気腫モデルについては、野生型マウスを用いることで、豚膵エラスターゼの投与方法及び用量についての系を確立しており、今後十分量のSHH遺伝子改変マウスが確保出来次第、マウス肺気腫モデルに供し、解析を行う予定である。ヒト肺における遺伝子発現については、海外研究室の協力を頂き、ヒト肺においてRNA-Scopeを用いたSHH発現の検証を行った。ドナー肺においてRNA ISHでShhの発現を確認したところ、Shhは気道上皮で発現があることが確認され、COPDにおけるshhの役割に興味が持たれる結果であった。
In vitro実験においては、ヒト気道上皮由来の培養細胞であるBEAS-2BではShh発現がほとんど見られないことを確認し、クローニングで過剰発現系を確立した。動物実験の進展と併せて解析していく予定である。
今後マウス肺気腫モデルの結果を踏まえてこれらの成果を統合し、SHHとCOPDの関係を明らかとしたい。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

本学内の動物実験施設の移転に伴い、繁殖および実験が中断されたため

Strategy for Future Research Activity

引き続き本実験の中核である動物実験を中心として、研究計画の早期の遂行を目指していく。