| Project/Area Number |
23K07705
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 53040:Nephrology-related
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
菱川 彰人 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 助教 (50867489)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
林 香 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 教授 (60445294)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2025: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
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| Keywords | 慢性腎臓病 / DNA損傷修復 / 臓器連関 |
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| Outline of Research at the Start |
慢性腎臓病（CKD）は加齢を背景として世界的に増加しており、CKDと非アルコール性脂肪性肝疾患（NAFLD）をはじめとする他臓器の代謝変容との関連が報告されているが、腎臓におけるDNA損傷が直接の誘因となりうる可能性や臓器連関の詳細な分子機序は明らかになっていない。本研究では、申請者の今までの検討に基づき、近位尿細管細胞におけるDNA損傷が腎臓病病態および他臓器合併症の発症と関連しているのかを明らかにし、DNA損傷修復をターゲットとした腎障害の進行および全身他臓器合併症進展抑制を目指した医療の開発を目的とする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、近位尿細管細胞（PTEC）におけるDNA損傷が全身の代謝変容に与える影響を明らかにすることを目的として実施した。前年度までに、PTEC特異的にDNA二重鎖切断（DSB）を誘導するI-PpoIマウスを作製し、体重減少、脂肪量減少、脂肪肝、耐糖能異常といった全身的な代謝異常の出現を確認していた。
本年度は、これらの代謝変化がPTECのDNA損傷に起因する免疫細胞の変容を介して引き起こされる機序を詳細に検討した。シングルセルRNA-seq解析により、腎皮質におけるCD11c+Ccr2+マクロファージや炎症性単球の増加を同定し、加えて肝臓や内臓脂肪組織にも同様の細胞浸潤が生じていることを明らかにした。さらに、末梢血細胞におけるDNAメチル化解析において、炎症誘導に関わるGasdermin D遺伝子の低メチル化と、転写因子KLF9の結合モチーフにおける脱メチル化を認めた。これらは、PTECのDNA損傷が血中免疫細胞のエピゲノムを変化させ、炎症性表現型を誘導することを示唆した。
加えて、マクロファージ除去実験により、代謝異常の多くが顕著に改善されることを確認し、活性化マクロファージが全身性代謝障害において中心的役割を果たすことを実証した。in vitroの共培養実験においても、DNA損傷を受けたPTECが分泌する因子がマクロファージを活性化させ、さらにそのマクロファージが脂肪細胞分化を抑制することを確認した。
以上より、PTECのDNA損傷は腎局所にとどまらず、マクロファージを介して遠隔臓器における代謝異常を誘導することが明らかとなった。本研究は、腎臓疾患と全身性代謝障害の分子連関を解明する上で重要な知見を提供するものである。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究は、近位尿細管細胞におけるDNA損傷が全身性代謝異常に与える影響を明らかにすることを目的として計画通りに進行している。前年度に確立したPTEC特異的DNA損傷モデルマウスを基盤として、本年度はシングルセルRNAシークエンスによる腎臓内の免疫細胞集団の解析、ならびに末梢血細胞のメチルーム解析を実施した。さらに、マクロファージ除去実験および共培養系を用いた機能解析を行い、PTEC由来のDNA損傷がマクロファージを介して全身の代謝環境に影響を及ぼすことを明確に示すことができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究において、近位尿細管細胞におけるDNA損傷がマクロファージの活性化とエピゲノム変化を通じて、全身の代謝異常を引き起こす分子機構を明らかにした。今後は、これらの成果をヒトにおいても検証することを目的とし、腎生検組織および末梢血を用いた解析を進める予定である。具体的には、慢性腎疾患患者における近位尿細管のDNA損傷とCD11b+・CD11c+免疫細胞浸潤との関係を免疫染色により評価するとともに、血液細胞のDNAメチル化状態と臨床背景との関連について解析を行う。
これらの解析により、マウスモデルにおいて得られた知見がヒトの腎疾患病態においても成立するかを検証し、本研究で示したPTEC由来DNA損傷と全身代謝異常の連関に関する理解を深める予定である。
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