Elucidation of the role of TFPI-PAR-2 pathway in glomerular homeostasis

• Project/Area Number: 22KJ0882
• Project/Area Number (Other): 22J12765 (2022)
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Multi-year Fund (2023); Single-year Grants (2022)
• Section: 国内
• Review Section: Basic Section 42030:Animal life science-related
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 小川(飯尾) 亜樹 東京大学, 農学生命科学研究科, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2023-03-08 – 2024-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000); Fiscal Year 2023: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000); Fiscal Year 2022: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
• Keywords: タコ足細胞 / 蛋白尿 / PAR-2 / 腎障害 / 血液凝固系

Outline of Research at the Start

慢性腎臓病（CKD）の根本的治療法は腎移植のみであり、腎不全の進行を食い止める治療法開発は喫緊の課題である。CKDは様々な原因による腎障害をひろく捉えた疾患概念であるが、末期腎不全に至るまでの腎障害メカニズムには共通経路が存在すると考えられている。本研究では、共通経路に関わる因子として凝固因子をリガンドとする受容体Protease-activated receptor-2（PAR-2）に着目する。PAR-2を抑制する側に働く因子であるTissue factor pathway inhibitorにも着目し、腎糸球体を健康に保つ機構を明らかにし、新規治療法開発の手がかりを探る。

Outline of Annual Research Achievements

●全身性およびタコ足細胞特異的ノックアウトマウスを用いた検討
2022年度は全身性Protease-activated receptor-2 (PAR-2)ノックアウトマウスでの表現型を解析し、腎障害におけるPAR-2の役割を検討した。その結果、PAR-2 ノックアウトマウスでは炎症の軽減と細胞分裂関連遺伝子の発現上昇によって糸球体障害が軽減することを明らかにした。また、これらの遺伝子発現変化が糸球体構成細胞のうちタコ足細胞に由来するとの結果を得た。そのため、2023年度はタコ足細胞特異的PAR-2ノックアウトマウスを作成し検討を行った。作製に成功したポドサイト特異的PAR-2ノックアウトマウスにLPS腎症を惹起したところ、全身性PAR-2KOマウスと同様に蛋白尿の軽減が認められた。
●糸球体障害軽減メカニズムの探索
PAR-2ノックアウトによる糸球体障害軽減のメカニズムを探索するため、野生型およびPAR-2ノックアウトマウスに糸球体障害を惹起した際の遺伝子発現を網羅的に解析した。その結果蛋白尿惹起時に、糸球体で大規模なグアノシン三リン酸（GTP）の分解が生じている可能性が明らかとなった。さらに、蛋白尿モデルマウスで老化マーカーが著しく発現上昇することが明らかとなった。腎トランスクリプトームデータベースであるNephroseqを用いて解析したところ、人の症例でも重度蛋白尿発症時にp21発現が上昇することが明らかとなった。これらの現象を追求するため米シンシナティ大学に留学し研究を行った。蛋白尿惹起時にポドサイトの細胞骨格が変化することに着目し、細胞骨格制御に重要なsmall GTPaseに焦点を当てた実験を行った。その結果、GTP合成酵素の細胞辺縁への局在およびGTPの局所合成がsmallGTPaseを活性化し、細胞骨格のリモデリングや遊走能に影響を与える可能性が示された。

Research Products

• [Int'l Joint Research] University of Cincinnati(米国)
• [Int'l Joint Research] University of Cambridge(英国)
• [Journal Article] Homogeneous luminescent quantitation of cellular guanosine and adenosine triphosphates (GTP and ATP) using QT-LucGTP&ATP assay (2023)
  • Author(s): Kopra Kari、Mahran Randa、Yli-Hollo Titta、Tabata Sho、Vuorinen Emmiliisa、Fujii Yuki、Vuorinen Iida、Ogawa-Iio Aki、Hirayama Akiyoshi、Soga Tomoyoshi、Sasaki Atsuo T.、H?rm? Harri
  • Journal Title: Analytical and Bioanalytical Chemistry Volume: 415 Issue: 27 Pages: 6689-6700
  • DOI: 10.1007/s00216-023-04944-9
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] Fueling the Way-The Role of Localized GTP Synthesis in Renal Cell Carcinoma Metastasis (2024)
  • Author(s): Aki Ogawa-Iio,Ryo Kamata,Hirofumi Yoshino,Kara Wolfe,Satoshi Kofuji,Harri Harma,Kari Kopra,Titta Yli-Hollo,Osamu Ogawa,Eijiro Nakamura,Takeshi Kobayashi,Satoshi Ogasawara,Takeshi Murata,Koh Takeuchi,Toshiya Senda,Tomoyoshi Soga,Akiyoshi Hirayama,Laura M Machesky,Atsuo T Sasaki
  • Organizer: Keystone Symposia (Tumor Metabolism)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] G-SHINEプローブによる細胞内GTP局在可視化法とその応用 (2023)
  • Author(s): 飯尾(小川)亜樹 , KOPRA Kari , HAERMAE Harri , 小笠原諭 , 鎌田諒 , 佐々木敦朗
  • Organizer: 日本分子生物学会年会
• [Presentation] LPS腎症におけるPAR-2活性化によるポドサイト障害メカニズムの探索 (2023)
  • Author(s): 飯尾 亜樹, 米澤 智洋, 桃井 康行, 前田 真吾
  • Organizer: 第7回ポドサイト研究会
• [Presentation] TFPI-PAR-2 経路の腎障害における役割 (2022)
  • Author(s): 飯尾 亜樹, 播谷 亮, 米澤 智洋, 桃井 康行, 前田 真吾
  • Organizer: 第 64 回日本腎臓学会学術集会