頭部外傷後免疫応答が関与する慢性外傷性脳症の病態解明と予防法開発に向けた基盤研究

• Project/Area Number: 22K16674
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 56010:Neurosurgery-related
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 早水 真理子 北海道大学, 大学病院, 特任助教 (40933742)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2023: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000); Fiscal Year 2022: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
• Keywords: 頭部外傷 / 二次性敗血症 / CyTOF / LUMINEX / 好中球 / 単球 / 炎症反応 / サイトカイン / 慢性外傷性脳症 / タウオパシー / イメージングマスサイトメトリー

Outline of Research at the Start

本研究は次世代フローサイトメトリーとも評されるCytometry by time-of-flight(CyTOF)とそれを応用したイメージングマスサイトメトリー、またLUMINEX技術など最先端免疫学的解析技術を用いることにより、コンタクトスポーツ経験者の3割が発症するといった報告があるなど非常に関心の高い疾患概念である慢性外傷性脳症（CTE)の病態理解にアプローチするものであり、免疫学的機序を介した炎症反応による直接的な、あるいは過剰リン酸化タウタンパク蓄積を介した神経変性、特に神経原線維変化の病態解明と、CTEの予防・治療の新たな標的の創出に貢献することが期待される

Outline of Annual Research Achievements

頭部外傷(traumatic brain injury: TBI)後の免疫応答を明らかにすべく、二次性敗血症病態において生じている自然免疫系、すなわち好中球、単球の機能変化を解析をすべく聖路加エスアールエル先端医学研究所で受託CyTOF解析行い、その結果をクラウドデータベースOMIQにアップロードし様々な多次元解析を行った。Sham損傷後敗血症において主要なクラスターであるCD68+の好中球はTBI後敗血症ではCD14高発現、Ly6C, SIRPα and Ki67が低発現の好中球に変化することが確認された。またTBI後敗血症においてはCD68、CD14、TLR4が低発現の好中球が主要なクラスターを形成することが明らかとなった。また、PD1、CD14が高発現の単球がTBI後敗血症で減少し、CD206高発現の単球が増加することなどが明らかになった。
また当教室の共同研究先である大阪医科薬科大学救急医学教室山川一馬准教授の研究室にLUMINEX測定を依頼した。TBI群では、IL-6、TNFalpha、IL-17に代表される炎症性サイトカインが有意に高値である一方、IL-4、IL-10などの抗炎症性サイトカインは両群間に有意な差は認められなかった。また、TBI群ではT細胞非依存性INF gamma誘導に重要な役割を果たすIL-12P70が高値であり、実際にINF gammaの高値も確認された。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

予備実験は完了したが、脳組織のCyTOF実施工程の検証ができておらず、主研究についての進捗は遅れている。
一方で、外傷モデルの確立や本研究の中心をなすCyTOFの一般的な実施工程に関しては共同研究先の米国ボストンからの抗体輸入、検体の輸送、染色、測定など確立しており、予備実験も完了しているため大きな懸念はなく実験遂行に向けて準備は整っている。COVID-19も終息し挽回は可能と捉えている。

Strategy for Future Research Activity

すでに確立している頭部外傷作成手法を用いてマウスに1日1回×7を受傷させ6か月後にCTEモデルとして病態評価を行う。脳組織のCyTOFプロトコールは当研究室の同僚がかつて所属していた米国ハーバード大学Lederer研究室で使用しているものを参考とし実施する。CyTOF用抗体は同研究室から輸入し、染色したサンプルを聖路加エスアールエル先端医療研究センターに送付し測定を依頼する。測定結果はクラウドデータベースOMIQにアップロードし多次元解析を行う。サイトカインの網羅的解析はLUMINEXを用いるが本学では機器を有していないため当教室の共同研究先である大阪医科薬科大学救急医学教室に測定を依頼する。これらの免疫学的最先端ツールを用いた網羅的解析によりCTEの治療標的となり得る分子の同定を目指したい。