細胞老化の進行過程におけるSASP因子の発現動態と制御機構の解明

• Project/Area Number: 22K17820
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 59040:Nutrition science and health science-related
• Research Institution: National Center for Geriatrics and Gerontology
• Principal Investigator: 杉山 悠真 国立研究開発法人国立長寿医療研究センター, 研究所 ジェロサイエンス研究センター, 研究員 (30869384)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2024-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2024: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2022: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
• Keywords: 細胞老化 / SASP / 同調発現制御 / 遺伝子クラスター / ATAC-seq / 細胞老化の進行度 / SASP因子の発現動態

Outline of Research at the Start

老化細胞は加齢にともない組織内に蓄積し、様々な炎症性因子の分泌(SASP)によって組織や個体の老化を促すが、細胞老化の進行過程でSASPがどのように誘導され、推移していくのかは明らかになっていない。申請者らは、細胞老化の進行度をモニター可能なモデルマウスを作出し、IL-1βなど一部のSASP因子の特徴的な発現動態を見出した。本研究では、進行段階の異なる老化細胞集団に対する網羅的遺伝子発現解析を起点とし、細胞老化の進行過程における個々のSASP因子の発現動態とその分子基盤の解明を目指す。

Outline of Annual Research Achievements

最終年度は、昨年度実施したトランスクリプトーム解析、ATAC-seqとその情報をもとにしたモチーフ解析などから絞り込んだ転写制御遺伝子の候補について、各老化段階にあるMEFでの正確な発現レベルをRT-qPCR法によって確認し、レンチウイルスを用いたノックダウンを試みた。その結果、shRNAによる候補遺伝子のノックダウンは成功したが、SASP因子の発現に対する影響を評価するには至らなかった。原因としては、レンチウイルス感染による細胞内の感染応答が原因だと考えられる。したがって、効率と効果時間は劣るがリポフェクション法など感染応答が起きにくいと予想される遺伝子導入法の検討が必要であることが明らかとなった。
研究期間全体を通じて実施した研究の成果としては、これまで細胞老化の進行とともに上昇し続けると考えられてきたSASP因子のうち、多くのものが実は一過的に発現してそのあと発現量が低下するという興味深い挙動をとらえたこと、またその中で同調した発現パターンを示す遺伝子群がみられることを明らかにした。さらに、網羅的なエピジェネック解析と通し、細胞老化の進行とともにオープンになるクロマチン領域があること、その領域に結合する可能性のある転写制御因子のうち、着目したSASP因子と同じ発現パターンを示すものが存在することなどを突き止めた。これらの現象は、細胞老化あるいはその悪性形質の実態であるSASPを制御する上で、非常に有益な知見であると考える。
またp16hCD2マウスを用いた組織中の老化細胞の評価では、T細胞老化のひとつであるp16陽性T細胞集団の可視化と除去に成功し、加齢とともに増加するこの細胞集団が免疫老化の表現型の一部に関与している可能性を示唆することがわかり、論文として発表することができた。

Research Products

• [Journal Article] A senolytic immunotoxin eliminates p16-positive T cells and ameliorates age-associated phenotypes of CD4+ T cells in a surface marker knock-in mouse (2023)
  • Author(s): Sugiyama Yuma、Harada Tanenobu、Kamei Yuka、Yasuda Tomoharu、Mashimo Tomoji、Nishikimi Akihiko、Maruyama Mitsuo
  • Journal Title: Experimental Gerontology Volume: 174 Pages: 112130-112130
  • DOI: 10.1016/j.exger.2023.112130
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] A senolytic immunotoxin eliminates p16INK4a-positive T cells in a surface marker knock-in mouse and ameliorates age-associated phenotypes of T cells. (2023)
  • Author(s): Yuma Sugiyama
  • Organizer: IAGG Asia/Oceania Regional Congress 2023
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] セノリティックイムノトキシンによるp16INK4a陽性T細胞の除去とT細胞集団における加齢に伴う表現型の緩和 (2023)
  • Author(s): 杉山悠真
  • Organizer: 第45回日本基礎老化学会大会
• [Presentation] p16INK4a-associated CC-chemokine gene cluster expression evokes a diversity in cellular senescence. (2022)
  • Author(s): 杉山悠真
  • Organizer: 第45回日本基礎老化学会大会
• [Presentation] Analysis of senescent marker p16INK4a expression-associated cluster gene regulation aroused physiological aging (2022)
  • Author(s): 杉山悠真
  • Organizer: 第45回日本分子生物学会年会