1細胞解析を応用した血管基底膜に起因した骨髄老化メカニズムの解明

• Project/Area Number: 22K17139
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 57050:Prosthodontics-related
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 納所 秋二 岡山大学, 大学病院, 医員 (40884797)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2024-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2023: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000); Fiscal Year 2022: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
• Keywords: 骨髄老化 / CAR細胞 / 血管基底膜

Outline of Research at the Start

本研究は，加齢による骨髄の造血機能の低下の原因として，骨髄中の血管基底膜の老化がCAR細胞と呼ばれる間葉系幹細胞を中心とした骨髄ニッチに支障をきたすためではないか，という仮説に基づいて行う．実際には，①1細胞解析と基底膜分子に対する免疫組織化学染色を用いて，加齢に伴い発現の変化が生じる基底膜分子を網羅的に抽出し，②CAR細胞の性質維持に必須な基底膜分子を，培養皿に基底膜分子をコーティングしたスクリーニング系を用いた同定により，老化・基底膜・CAR細胞・造血機能の関連性に基づき，血管基底膜ーCAR細胞老化という観点から骨髄老化メカニズムの解明を図る．

Outline of Annual Research Achievements

加齢による骨髄機能の低下は，骨髄中の血管基底膜の老化によりCAR細胞と呼ばれる間葉系幹細胞を中心とした骨髄ニッチの変化に起因すると考えられている．本仮説に基づいて老化，血管基底膜，CAR細胞，造血機能の関連性に着目し，血管基底膜―CAR細胞老化の観点から1細胞レベルでのトランスクリプトーム解析であるsingle cell RNA-sequencing (scRNA-Seq)を用いて詳細に解析を行った．具体的には，若齢 (8週齢)および高齢 (80週齢以上)の野生型マウスより骨髄細胞を採取して，酵素処理により細胞の単一化を行ったのちCD45，Ter119陰性分画に存在する細胞をセルソーターにより分離し，シングルセル解析システムにてライブラリーを作製してシークエンスを行った．その後，それぞれの週齢の集団における細胞集団の老化に伴う変化を明らかにするために，それぞれの細胞集団に対して，若齢骨髄と高齢骨髄間の遺伝子発現変動解析を行った．その結果，発現変動遺伝子 (Differential Expression Gene: DEG)数は，Adipo-CARで632，Osteo-CARで324，Ng2+MSCsで22，骨芽細胞で0，類洞内皮細胞で268であり，類洞基底膜周囲に局在するAdiponectin (ADIPOQ)陽性CAR細胞 (Adipo-CAR)が老化に伴い，変化していることが明らかとなった．

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

2022年度は，1細胞解析を行い解析も実施しており，おおむね順調に進展していると考える．

Strategy for Future Research Activity

2023年度は，どのような基底膜分子が老化に伴い変化しているかを，上記の１細胞解析の結果から抽出を行う予定である．そして，その基底膜分子が細胞の老化にどのように関わっているか，in vitroの細胞培養実験にて明らかにする予定である．