インターロイキン-11による新規治療法の確立：投与方法とミトコンドリア保護の解明

• Project/Area Number: 22K08912
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 55030:Cardiovascular surgery-related
• Research Institution: Chiba University
• Principal Investigator: 黄野 皓木 千葉大学, 医学部附属病院, 准教授 (40375803)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 松宮 護郎 千葉大学, 大学院医学研究院, 教授 (20314312) ; 乾 友彦 千葉大学, 医学部附属病院, 助教 (70816503) ; 諫田 朋佳 千葉大学, 医学部附属病院, 助教 (20836126)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 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 2024: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000); Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2022: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
• Keywords: インターロイキン11 / 心筋保護作用 / 温阻血心筋障害予防 / 温阻血時間 / IL-11 / ミトコンドリア障害 / 心筋保護効果

Outline of Research at the Start

生体内で多彩な生理作用を有するサイトカインの1つであるインターロイキン-11は、心保護的な役割を備えており、虚血再灌流傷害に対しても、心筋線維化防止・リモデリング減少・脈管形成促進・アポトーシス阻害といった機序により虚血前後で心保護作用が発揮されることがわかってきており、心筋の冷/温阻血のどの条件下においても有意な心機能改善効果があること、さらに電子顕微鏡解析において虚血再灌流障害を受けた心筋細胞内のミトコンドリア損傷を防止する効果も示唆された。本研究ではIL-11の至適投与方法とミトコンドリア障害の減衰効果の解明を目的としており、将来的にはIL-11を用いた心不全の発症・増悪予防法の確立を目標としている。

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、心筋保護作用を有するIL-11を用いた心不全外科領域における新規治療法の確立を目標としており、次の２点を主な研究目的としている：（1）IL-11の早期臨床応用を目指すためその至適投与方法の探索；（2）IL－11の心筋ミトコンドリアレベルにおける保護作用機序の解明。具体的には、（1）についてはIL-11の心筋保護作用が最も発現される投与量および投与タイミングの探索、（2）についてはIL-11によるミトコンドリア障害の減衰効果の定量的な解明を行うことであり、いずれも小動物（ラット）を用いて研究を進めている。

現在までの主な研究成果は、IL-11の効果を観る本研究に最適な温阻血時間と薬物投与量が求められたこと、阻血前後のIL-11投与で心筋収縮機能が保持されたこと、電子顕微鏡分析においてIL-11投与による心筋ミトコンドリアの形態保持効果が再現されたことが挙げられる。具体的には、ラットの心臓を摘出し、一定の温阻血時間を置いたあと、ランゲンドルフ装置で障害された摘出心を60分間再灌流させるが、温阻血時間を25分とし、IL-11投与群では心摘出前と再灌流中にそれぞれ12μg/kgを投与したところ、非投与群と比較して摘出心の左室圧と最大dP/dtが高く、最小dP/dtが低いことから、心機能が保たれていることが示された。また、同様の手順の後に心筋ミトコンドリア形態を観察したところ、形態異常を認めた数は有意にIL-11群で少なかった。

今後は、ミトコンドリア機能を評価するためフラックスアナライザー装置を用いた実験に移行する予定である。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

本研究の目的を達成するためには、厳密な検査サンプルの準備と適切なフラックスアナライザー装置および試薬の取り扱いが必要であり、些細なミスでも結果に大きな影響を与えるため、それらの習得に時間を要した。また、フラックスアナライザーが故障したことも遅れの原因の１つであった。さらに、通常の臨床業務の多忙さも研究進行に遅延をもたらした。最近、当研究グループにより、IL-11よるSTAT3活性が心筋ミトコンドリア内で発現し、それが阻血障害の予防に寄与していることが明らかとなった。今後、もしフラックスアナライザー装置が利用できない場合は、同様に免疫ブロット法でIL-11のミトコンドリア障害減衰効果の作用機序を解析することも検討している。

Strategy for Future Research Activity

本研究の目的（1）であるIL-11の最適投与方法の探索についてはほぼ完了しているため、今後は（2）のIL-11の心筋ミトコンドリアレベルにおける保護作用機序の解明にフォーカスした実験を実施する予定である。そのために必要な装置が利用困難な場合には、免疫ブロット法を用いて対応することを考えている。