| Project/Area Number |
23K08247
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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 55030:Cardiovascular surgery-related
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| Research Institution | Saitama Medical University |
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Principal Investigator |
徳永 千穂 埼玉医科大学, 医学部, 教授 (30451701)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
加藤 秀之 筑波大学, 医学医療系, 講師 (00813643)
塚田 亨 筑波大学, 附属病院, 病院助教 (20866850)
平松 祐司 筑波大学, 医学医療系, 教授 (30302417)
坂本 裕昭 筑波大学, 医学医療系, 准教授 (30611115)
松原 宗明 筑波大学, 医学医療系, 講師 (30743679)
柳沢 裕美 筑波大学, 生存ダイナミクス研究センター, 教授 (40746301)
大坂 基男 筑波大学, 医学医療系, 講師 (60816544)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2028-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2027: ¥130,000 (Direct Cost: ¥100,000、Indirect Cost: ¥30,000)
Fiscal Year 2026: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
Fiscal Year 2025: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
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| Keywords | 大動脈弁二尖弁 / bicuspid aortopathy / メカニカルストレス / 細胞外マトリックス / 大動脈二尖弁 / メカノトランスダクション / 大動脈壁シアストレス |
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| Outline of Research at the Start |
大動脈二尖弁患者の治療前造影CTデータをもとに、大動脈二尖弁とbicuspid aortopathyの形態を評価分類し、さらにComputational fluid dynamics (CFD)解析による大動脈壁シアストレスを可視化・定量化することによりbicuspid aortopathy形成メカニズムを解析する。さらにBicuspid aortopathy患者の大動脈壁サンプルを用いて、細胞外マトリックス障害およびメカニカルストレス応答因子TSP-1の発現の有無を解析し、TSP-1を起点としたbicuspid aortopathyにおけるメカノトランスダクション制御メカニズムを解明する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
大動脈二尖弁は最も頻度の高い先天性心疾患であり、早期に大動脈弁機能障害をきたすことが知られる。さらに、上行大動脈瘤に代表される大動脈疾患の合併も多く認められ、大動脈二尖弁に関連した大動脈疾患はbicuspid aortopathyとして知られている。これらの患者では、大動脈イベントの発生リスクが高いことが報告されているが、その詳細な臨床病態ならびにメカニズムについては未だ十分に解明されていない。
大動脈瘤の形成には、大動脈中膜における細胞外マトリックスのメカニカルストレス制御機能の破綻が関与するとされており、我々の研究グループは、これまでにメカニカルストレス応答性細胞外マトリックスタンパク質の1つであるThrombospondin-1(TSP-1) が大動脈瘤形成に関与することを報告している。
本研究では、大動脈二尖弁により生じる偏在した大動脈弁通過血流による大動脈壁へのシアストレスと、それに応答する大動脈壁内のメカノトランスダクションの相互作用に注目し、その制御機構を明らかにすること、さらにはbicuspid aortopathy進行抑制に向けた治療介入ポイントの探索を目的としている。
本年度は、大動脈弁二尖弁患者から採取した大動脈壁サンプルの分析をすすめた。特に、大動脈壁の主要構成要素である中膜が血管の構造的および機能を維持するうえで重要な役割を担っている点に注目し、大動脈中膜を中心とした細胞外マトリックスの構造変化の病理学的解析とバイオインフォマティクス解析を組み合わせ、大動脈二尖弁および三尖弁患者間での比較検討を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
大動脈弁二尖弁患者から採取された大動脈壁サンプルを用いて、大動脈中膜の細胞外マトリックス変性の有無について、病理学的およびバイオインフォマティクス解析による検討をすすめた。特に、大動脈壁の主要構成要素である中膜が、血管平滑筋細胞とエラスチン・コラーゲンを主成分とする細胞外マトリックスから構成され、血管の構造的および機能を維持するうえで重要な役割を担っている点に注目し解析を行った。免疫染色による大動脈中膜の血管平滑筋細胞の発現を層別に解析した結果、大動脈内腔側および外膜側では、中間側と比較して血管平滑筋細胞の配列の乱れや形態変化を認めた。また、大動脈二尖弁患者の大動脈壁では、エラスチンの肥厚やコラーゲンの減少も観察されたが、大動脈弁が三尖の患者では、血管平滑筋細胞の配列は比較的整っており、コラーゲン減少も軽微であった。
これらの病理学的解析データをもとに、大動脈中膜組織における細胞外マトリックス変性の発生メカニズムに関与する遺伝子発現を解析するためMicroregional RNA sequencingを行った。大動脈中膜の層構造を反映するため、中膜を内腔側からL1-L4の4つのレイヤーに区分し、それぞれの層から直径100umの部位別パンチングでRNAを抽出することにより、解剖学的位置関係を保持したMicroregional RNA sequencingを行った。抽出したRNAを精製、定量後にライブラリ調整を行い、次世代シーケンサーを用いて解析した。ヒト参照ゲノムへのマッピングを通じて、遺伝子発現量を測定した結果、L1では534遺伝子、L2で359遺伝子、L3で346遺伝子、L4で293遺伝子が有意に発現上昇していた。これらのDifferentially Expressed Genes：DEGsは各層で異なる遺伝子発現プロファイルの発現を示唆するものであると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
昨年度までに得られた臨床データをふまえたうえで、現在は対象となる大動脈二尖弁患者の大動脈壁中膜組織におけるMicroregional RNA sequencingを行うことにより、細胞外マトリックスの変性発生メカニズムに関与する遺伝子発現を測定している。今後は、この遺伝子発現データを筑波大学・生存ダイナミクス研究センターと共同で解析することにより、大動脈中膜における層ごとの遺伝子発現の変化を定量的に評価することが可能となり、大動脈弁の形態に依存した構造的変化と転写プロファイルの関連性を明らかにするべく、さらなるプロファイル解析を進める予定である。
背景となる遺伝子を同定することができれば、さらに大動脈弁通過血流による大動脈壁のシアストレス評価を進める予定である。
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