肝細胞におけるエクソソームによる鉄排出機構の解明と鉄過剰症への治療応用

Research Project

Project/Area Number	22K19720
Research Category	Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
Allocation Type	Multi-year Fund
Review Section	Medium-sized Section 59:Sports sciences, physical education, health sciences, and related fields
Research Institution	Nippon Medical School
Principal Investigator	酒井真志人日本医科大学, 大学院医学研究科, 大学院教授 (40643490)
Project Period (FY)	2022-06-30 – 2024-03-31
Project Status	Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help	¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000) Fiscal Year 2023: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000) Fiscal Year 2022: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Keywords	鉄代謝 / エクソソーム / 鉄過剰症 / 肝細胞
Outline of Research at the Start	鉄は生体に必須の金属だが、過剰な鉄は活性酸素種の生成を亢進させて、臓器障害を引き起こす。鉄過剰症は、瀉血および鉄キレート剤による鉄排泄促進によって治療されているが、その効果は十分ではない。最近、フェリチンはエクソソームによって細胞外に放出されることが報告された。ヘモクロマトーシスでは胆汁中の鉄・フェリチンの濃度が増加すること、肝細胞由来エクソソームの一部は胆汁中に分泌されることを併せて考えると、鉄過剰時に肝細胞は胆汁中にフェリチン内包エクソソームを排出していることが想定される。本研究では、肝細胞のエクソソーム依存性の鉄排出機構を解明することで、新しい治療原理に基づく除鉄療法の確立を目指す。
Outline of Annual Research Achievements	鉄は生体に必須の金属だが、過剰な鉄は活性酸素種の生成を亢進させ、組織の障害を引き起こす。肝細胞は鉄調節ホルモンであるヘプシジンを分泌する一方で、主要な鉄貯蔵の場である。血清鉄濃度が高くなると、肝細胞ではヘプシジンの発現が誘導される。ヘプシジンは、マクロファージや腸管上皮細胞に多く発現する鉄輸送体であるフェロポーチンの分解を促進し、マクロファージからの鉄の放出と、腸管上皮細胞からの鉄の吸収を減少させて、血清鉄濃度を減少させる。このように、鉄恒常性は主に血中への鉄の流入を抑制することで維持されており、積極的に十分量の鉄を排出する機構がないことが鉄過剰症の治療を困難なものとしている。本研究は、肝細胞の鉄排出機構の解析から治療標的分子を同定し、新しい治療原理に基づく鉄過剰症治療を検証することを目的とする。令和5年度は、肝細胞特異的なApoE.HCR.hAATプロモーターによりProm2を発現するアデノ随伴ウイルス(AAV8)、および、ZsGreenを発現するコントロールのAAV8をC57BL/6Jマウスに尾静脈注することで、肝細胞にProm2を強発現したマウスとそのコントロールマウスを作製した。これらのマウスに1g/kgの鉄剤(iron dextran)を6週間、週1回腹腔内投与して、鉄負荷マウスを作製して、鉄負荷マウスとコントロールマウスの肝臓中よりエクソソームを精製した。Prom2強発現、鉄負荷条件がエクソソーム含有タンパク質に与える影響を明らかにするために、肝臓中より精製したエクソソームのプロテオミクス解析を実施した。