流体刺激と尿細管上皮細胞－線維芽細胞間相互作用が腎嚢胞形成に及ぼす影響の解明

Research Project

Project/Area Number	23K15766
Research Category	Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
Allocation Type	Multi-year Fund
Review Section	Basic Section 56030:Urology-related
Research Institution	Saga University
Principal Investigator	西山めぐみ佐賀大学, 医学部, 助教 (00802844)
Project Period (FY)	2023-04-01 – 2026-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help	¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000) Fiscal Year 2025: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000) Fiscal Year 2024: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000) Fiscal Year 2023: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Keywords	腎尿細管 / 上皮細胞 / 間葉性細胞 / 線維芽細胞 / 細胞間相互作用 / 流体刺激 / 嚢胞形成 / 嚢胞性腎疾患 / 細胞極性
Outline of Research at the Start	嚢胞性腎疾患は尿細管上皮細胞の異常な増殖、極性異常により尿細管が嚢胞を形成する。嚢胞形成のメカニズムには未だ不明なことが多い。研究代表者は独自の培養系を構築し、流体刺激を受けた尿細管上皮細胞では極性の乱れ、増殖亢進、上皮間葉転換が生じることを見出した。線維芽細胞と共培養した場合、流体刺激に起因する尿細管上皮細胞の病的挙動は軽減し、細胞極性が保たれた。以上の知見より、異常な流体刺激は嚢胞形成の原因となり、線維芽細胞は尿細管上皮細胞の病的挙動を抑制するとの着想を得た。本研究は独自の培養モデルを用いて流体刺激と細胞間相互作用が尿細管上皮細胞の嚢胞形成に関わる因子の同定に挑戦する。
Outline of Annual Research Achievements	本研究は流体刺激や細胞間相互作用が尿細管上皮細胞の極性、増殖、上皮間葉転換に与える影響の解析を通じ、尿細管上皮の恒常性維持機構およびその破綻としての嚢胞形成メカニズムの解明を目的とする。令和5年度はin vitroで嚢胞性腎疾患を再現しうる細胞培養モデルの構築を行った。第一段階として、ゲル化したコラーゲン担体の表層で尿細管上皮細胞の単独培養を行い、ゲル中に線維芽細胞を埋めた共培養群と比較するとともに、静置条件と流体刺激条件を組み合わせた。実験結果の普遍性を検証するため細胞株は複数種を組み合わせて用いた。尿細管上皮細胞株としてイヌ由来MDCK、ヒト由来HK-2、ブタ由来LCC-PK1を用い、LCC-PK1で同様の結果を得た。一方、入手したHK-2細胞株は育成に難渋しており遅延した状況である。線維芽細胞株としてマウス由来NIH/3T3、ヒト由来MRC-5を用いることを計画しており線維芽細胞株の入手は今後行う。培養担体に用いるコラーゲンゲル内に微小流路を作成し、その中に尿細管上皮細胞を播種する試みは途上であり今後も手法の改良に努める。尿細管上皮細胞はゲル中に埋めた状態で培養すると自己組織化し微小な嚢胞構造を形成ことが知られている。この性質を利用し、微小流路作成と並行して、微小嚢胞形成が共培養や流体刺激下で見せる細胞動態の違いについても評価を行い、考察を深めた。培養して得た標本は、形態解析に加えて、細胞増殖や細胞極性、細胞間接着に関する蛋白質を標的として免疫組織化学的手法により染色を行い、標的蛋白質の局在や多寡を解析した。その結果、各条件下では増殖能、細胞間接着、極性に関与する分子の発現に違いが見られることが明らかとなった。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 当初計画した、培養担体となるゲル中に微小流路を作製するにあたり管腔径の検討に時間を要した点、また流路の開存を保つうえで手法の改良が必要となり改善の途上であるため。
Strategy for Future Research Activity	尿細管上皮細胞の嚢胞性腎疾患培養モデルの確立のため令和6年度も継続して改良を試みる。また、各条件下での細胞動態の違いについて、増殖、細胞極性、細胞間接着に関し本年度で得られた結果を元に、嚢胞形成の促進因子、抑制因子の検索を継続する。