生体イメージングで明らかとなった血管新生の新たな制御機構とその生理的意義の解明
| Project/Area Number |
21K19358
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 48:Biomedical structure and function and related fields
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| Research Institution | Nippon Medical School |
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Principal Investigator |
福原 茂朋 日本医科大学, 大学院医学研究科, 大学院教授 (70332880)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
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| Keywords | 血管新生 / 内腔圧 / 創傷治癒 / メカノセンサー / アクチン細胞骨格 |
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| Outline of Research at the Start |
創傷やがんなどの疾患により組織が低酸素状態に陥ると、それを解消するため血管新生が誘導されます。血管新生は、既存の血管から血管枝が出芽・伸長し、虚血組織に新たな血管網を構築する現象です。本研究では、血流に起因する内腔圧（血流によって血管内腔に負荷される圧力）が血管新生を制御する新たな機構を解明し、その生理的・病的な意義を明らかにすることで、血管新生制御における新たな概念を提唱します。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、血流に起因する内腔圧が血管新生を制御する機構とその生理的・病的な意義の解明を目的に推進している。
これまでまでに、「創傷治癒における血管新生では、血流に対して下流側の損傷血管が伸長し血管を再生するのに対し、上流側の血管は、血流に起因する内腔圧により伸長しない」ことを明らかにし、内腔圧が上流損傷血管の伸長を抑える分子メカニズムについて解析してきた。その結果、内腔圧は上流損傷血管を拡張し、血管内皮細胞に伸展刺激を負荷することで、血管伸長を抑えていること、さらに、内皮細胞における伸展刺激を感知するメカノセンサーとして、TOCAファミリーBARタンパク質を同定した。TOCAファミリーBARタンパク質は、血管新生過程の内皮細胞の先導端に局在し、アクチン重合依存的に膜突起を形成し、内皮細胞遊走とそれに伴う血管伸長を促進しているのに対し、上流損傷血管では、内腔圧に伴う伸展刺激がTOCAファミリーBARタンパク質の細胞膜への結合を阻害し、血管伸長を抑えていることを発見した。以上の結果から、TOCAファミリーBARタンパク質は、血管新生における内皮細胞遊走を司る重要なアクチン重合制御因子であるとともに、内腔圧センサーとしても機能し、創傷治癒における血管新生を厳密に調節していることが明らかになった。本年度、本研究成果をNature Communications誌に報告し、掲載された。
さらに、血流に起因する内腔圧による血管伸長阻害の生理的・病的な意義について解析を進めた。その結果、発生期において、将来の腸血管の基となるSub-intestinal veinの形成およびリモデリングに、血流に起因する内腔圧が関与することを明らかにした。現在、その分子メカニズムの詳細について解析を進めている。
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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
本研究は、血流に起因する内腔圧が血管新生を制御する機構とその生理的・病的な意義の解明を目的に推進している。本年度は、血流に起因する内腔圧が創傷治癒における血管新生を制御するメカニズムを分子レベルで詳細に明らかし、その研究成果を報告する論文をNature Communications誌に投稿し、掲載された。さらに、将来の腸血管の基となるSub-intestinal veinの形成およびリモデリングに、血流に起因する内腔圧が関与することを明らかにし、本研究プロジェクトを発展させることができた。以上を総合的に考え、「おおむね順調に進展している」との自己評価にした。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、血流に起因する内腔圧がSub-intestinal veinの形成およびリモデリングを制御する分子メカニズムの解析を進める。また、内腔圧による血管伸長阻害の生理的・病的な意義について、さらに研究を進めていく。特に、現在、「腫瘍血管新生では、内腔圧による内皮細胞への伸展刺激が低下しており、それが原因で異常血管が形成される」との仮説を立てており、今後、本仮説の検証を行う。また、これまでの解析から、創傷により損傷を受けた血管が修復される際、上流側の損傷血管は内腔圧により伸長しないが、下流血管は上流損傷血管に向かって直線的に伸長し、効率的に上流損傷血管と吻合することを発見している。今後、下流損傷血管が上流損傷血管をどのように認識し、直線的に伸長するのか解析を進めていく。
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Report
(2 results)
Research Products
(31 results)
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[Journal Article] Mechanical loading of intraluminal pressure mediates wound angiogenesis by regulating the TOCA family of F-BAR proteins2022
Author(s)
Yuge S, Nishiyama K, Arima Y, Hanada Y, Oguri-Nakamura E, Hanada S, Ishii T, Wakayama Y, Hasegawa U, Tsujita K, Yokokawa R, Miura T, Itoh T, Tsujita K, Mochizuki N, Fukuhara S.
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Journal Title
Nat Commun.
Volume: 13(1)
Issue: 1
Pages: 2594-2594
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] KCNJ8/ABCC9-containing K-ATP channel modulates brain vascular smooth muscle development and neurovascular coupling.2022
Author(s)
Ando K., Tong L., Peng D., V?zquez-Li?banas E., Chiyoda H., He L., Liu J., Mochizuki N., Fukuhara S., Grutzendler J., Betsholtz C.
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Journal Title
Developmental Cell
Volume: 57
Issue: 11
Pages: 1383-1399.e7
DOI
Related Report
Peer Reviewed
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[Journal Article] Lysine demethylase 2B regulates angiogenesis via Jumonji C dependent suppression of angiogenic transcription factors.2022
Author(s)
Sasaki Y., Higashijima Y., Suehiro J., Sugasawa T., Oguri-Nakamura E., Fukuhara S., Nagai N., Hirakawa Y., Wada Y., Nangaku M., Kanki Y.
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Journal Title
Biochem Biophys Res Commun.
Volume: 12
Pages: 16-23
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Proper migration of lymphatic endothelial cells requires survival and guidance cues from arterial mural cells.2022
Author(s)
Peng D., Ando K., Hu?mann M., Gloger M., Skoczylas R., Mochizuki N., Betsholtz C., Fukuhara S., Schulte-Merker S., Lawson ND., Koltowska K
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Journal Title
DOI
Related Report
Peer Reviewed
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[Journal Article] Mechanical load regulates bone growth via periosteal Osteocrin2021
Author(s)
Watanabe-Takano H., Ochi H., Chiba A., Matsuo A., Kanai Y., Fukuhara S., Ito N., Sako K., Miyazaki T., Tainaka K., Harada I., Sato S., Sawada Y., Minamino N., Takeda S., Ueda H.R., Yasoda A., Mochizuki N.
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Journal Title
Cell Reports
Volume: 36
Issue: 2
Pages: 109380-109380
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Conserved and context-dependent roles for Pdgfrb signaling during zebrafish vascular mural cell development.2021
Author(s)
Ando K., Shih Y.-H., E. Lwaki, Grosse A, Portman D., Chiba A., Mattonet K., Gerri C., Stainier D.Y.R, Mochizuki N., Fukuhara S., Betsholtz C, Lawson N.D.
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Journal Title
Dev. Biol.
Volume: 479
Pages: 011-22
DOI
Related Report
Peer Reviewed
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