敗血症患者全白血球のシングルセルシーケンスによる重症化バイオマーカーの探索

Research Project

Project/Area Number	23K15365
Research Category	Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
Allocation Type	Multi-year Fund
Review Section	Basic Section 54030:Infectious disease medicine-related
Research Institution	Osaka University
Principal Investigator	石川昌和大阪大学, 免疫学フロンティア研究センター, 特任研究員(常勤) (10897028)
Project Period (FY)	2023-04-01 – 2025-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help	¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000) Fiscal Year 2024: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000) Fiscal Year 2023: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Keywords	シングルセルシーケンス / 敗血症
Outline of Research at the Start	本研究の目的は、シングルセルシーケンスにより、敗血症の重症化あるいは回復する兆候を示すような細胞種の割合、細胞種ごとの遺伝子発現量の変化を明らかにすることである。敗血症の早期治療のために、重症化を予期できるようなバイオマーカーが必要とされている。シングルセルシーケンスは、遺伝子発現量の変化を１細胞レベルで網羅的に解析する手法であり、バイオマーカーの探索には非常に強力な手法である。本研究では、好中球を含む全白血球を対象とし、さらに時系列のシングルセルシーケンスデータを取得することで、網羅的なバイオマーカーの探索を行う。
Outline of Annual Research Achievements	我々は敗血症患者白血球のシングルセルRNA-seqを行った。敗血症患者サンプルは、大阪大学医学部附属病院高度救命救急センターに搬送された直後に採血を行い、白血球を取得し、解析を行った。サンプルとしては健常者２例、敗血症２例の好中球を含む全白血球のシングルセルシーケンスを行っており、いずれもシングルセルRNA-seq解析が終了している。リンパ球においては、健常者、敗血症患者とも一つのクラスターを構成している。しかし、好中球においては、健常者１，２のクラスター、敗血症１のクラスター、敗血症２のクラスターと３つに分かれている。このことは、敗血症患者と健常者の間でリンパ球の遺伝子発現量は大きく異ならないが、好中球の遺伝子発現量は、大きく異なることが示されている。また、敗血症患者の間でも、好中球遺伝子が大きく異なることが示されている。次に健常者と敗血症患者の間でどの遺伝子が異なっているかを解析した。その結果、敗血症患者では、TREM-1, JUND, CXCL8などの遺伝子の発現量が健常人に比べて減少しており、CD177, HK3, S100A8, S100A9などの遺伝子が上昇していた。これらの遺伝子は免疫応答の低下、臓器障害、細胞死に関係があるとされており、敗血症患者では免疫応答の低下と炎症応答の亢進が起こっていることが示唆される。さらに、敗血症患者同士で遺伝子発現量を比較したところ、G0S2, SAT1, MCL1, ACSL1, ADGRE5, CD177, S100A8が一方のサンプルで減少していた。これらの遺伝子は、アポトーシス、炎症応答、細胞増殖に関係のある遺伝子であり、一方のサンプルでは好中球の細胞増殖とアポトーシスが盛んに行われている可能性がある。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 目標であった敗血症患者全白血球のシングルセルRNA-seqに成功している。そして、敗血症に関わる遺伝子の同定に成功した。さらに、パブリックデータの取得を行い、データ数を増やすことでより信頼性のあるデータを入手できた。
Strategy for Future Research Activity	今後は、大学病院と共同でサンプル数を増やし、さらにqPCRなどより簡便かつ安価な測定方法で敗血症に関連する遺伝子を同定できるのかを検討する。