オートファジー不全を伴う慢性膵炎発症メカニズムの解明

• Project Area: Multidisciplinary research on autophagy: from molecular mechanisms to disease states
• Project/Area Number: 26111516
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Kumamoto University
• Principal Investigator: 大村谷 昌樹 熊本大学, 生命資源研究・支援センター, 准教授 (60398229)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥10,010,000 (Direct Cost: ¥7,700,000、Indirect Cost: ¥2,310,000); Fiscal Year 2015: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000); Fiscal Year 2014: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
• Keywords: 慢性膵炎 / オートファジー不全 / SPINK1 / Autophagy / Chronic pancreatitis

Outline of Annual Research Achievements

遺伝性膵炎の原因遺伝子SPINK1をマウスSpink3 locusに置換し、SPINK1ノックインマウスを樹立した (Spink3SPINK1/SPINK1)。SPINK1の変異により、①SPINK1の機能低下、②SPINK1発現量の低下、の2つの可能性がin vitroの実験から明らかにされている。そこで、②を検証するために、Spink3SPINK1/SPINK1とSpink3+/-マウスとの交配によりSPINK1ヘテロノックインマウス（Spink3SPINK1/-）を作製し、SPINK1の発現量が約70%低下していることを確認した。このマウスの致死性は回避されるものの、生後4週齢において、慢性膵炎（膵腺房細胞の脱落、線維化、炎症細胞浸潤）を発症した。
このマウスの膵炎発症過程において、オートファジーに由来する巨大な空胞の出現と、オートファジーの選択的基質であるp62タンパクの蓄積が見られた。つまり、SPINKの欠損、および発現低下はオートファジーの異常を引き起こすことで、膵炎を発している可能性が示唆された。さらにこのSpink3SPINK1/-マウスでは、膵腺房細胞がアポトーシスとネクローシスによって脱落していることが明らかとなったが、特にプログラムされたネクローシス（ネクロプトーシス）の実行因子であるRIP3を欠失させたマウス（Rip3-/- :Spink3SPINK1/-）を作製したところ、慢性炎症が抑制された。このことは、膵炎発症過程で見られる、オートファジー不全による細胞死がネクロプトーシスであることを示唆している。
以上の結果から、急性膵炎、慢性膵炎の発症にはオートファジーが深く関与しており、特に両者に共に出現する巨大なオートリソソーム内で、なぜ分解が抑制され、トリプシノーゲンの異所性活性化が生じるのかを明らかにする必要があると考えられた。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Residual Total Pancreatectomy: Short- and Long-Term Outcomes (2016)
  • Author(s): 1.Hashimoto D, Chikamoto A, Taki K, Arima K, Yamashita Y, Ohmuraya, M, Hirota M, Baba H.
  • Journal Title: Pancreatology Volume: webのみ
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Heterogeneity of KRAS Mutations in Pancreatic Ductal Adenocarcinoma. (2016)
  • Author(s): Hashimoto D, Arima K, Yokoyama N, Chikamoto A, Taki K, Inoue R, Kaida T, Higashi T, Nitta H, Ohmuraya M, Hirota M, Beppu T, Baba H.
  • Journal Title: Pancreas Volume: webのみ
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Guidelines for the use and interpretation of assays for monitoring autophagy (3rd edition). (2016)
  • Author(s): Klionsky DJ, Abdelmohsen K, Abe A, et al.
  • Journal Title: Autophagy Volume: 12 Pages: 1-222
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Cathepsin D in pancreatic acinar cells is implicated in cathepsin B and L degradation, but not in autophagic activity. (2016)
  • Author(s): Mehanna, S, Suzuki, C., Shibata, M., Sunabori, T., Imanaka, T., Araki, K., Yamamura, K., Uchiyama, Y. and Ohmuraya, M.
  • Journal Title: Biochem. Biophys. Res. Commun. Volume: 469 Issue: 3 Pages: 405-411
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2015.12.002
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] GNAS and Kras cooperate to promote murine pancreatic tumorigenesis recapitulating human intraductal papillary mucinous neoplasm. (2016)
  • Author(s): Taki, K., Ohmuraya, M., Tanji, E., Komatsu, H., Hashimoto, D., Semba, K., Araki, K., Kawaguchi, Y., Baba, H. and Furukawa, T.
  • Journal Title: Oncogene Volume: in press Issue: 18 Pages: 1-6
  • DOI: 10.1038/onc.2015.294
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Successful surgical internal drainage of postoperative pancreatic pseudocyst through pancreaticojejunostomy with distal pancreatectomy: a case report (2015)
  • Author(s): Sakata K, Hashimoto D, Taki K, Nakahara O, Ohmuraya M, Chikamoto A, Beppu T, Baba H
  • Journal Title: Surg Case Rep Volume: 1 Issue: 1 Pages: 54-54
  • DOI: 10.1186/s40792-015-0057-x
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Production of knockout mice by DNA microinjection of various CRISPR/Cas9 vectors into freeze-thawed fertilized oocytes (2015)
  • Author(s): Nakagawa Y, Sakuma T, Sakamoto T, Ohmuraya M, Nakagata N, Yamamoto T
  • Journal Title: BMC Biotechnol Volume: - Issue: 1 Pages: 33-33
  • DOI: 10.1186/s12896-015-0144-x
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] SPINK1 Status in Colorectal Cancer, Impact on Proliferation, and Role in Colitis-associated Cancer. (2015)
  • Author(s): Ida S, Ozaki N, Araki K, Hirashima K, Zaitsu Y, Taki K, Sakamoto Y, Miyamoto Y, Oki E, Morita M, Watanabe M, Maehara Y, Yamamura KI, Baba H Professor, Ohmuraya M.
  • Journal Title: Molecular Cancer Research Volume: - Issue: 7 Pages: 1130-8
  • DOI: 10.1158/1541-7786.mcr-14-0581
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Staging laparoscopy leads to rapid induction of chemotherapy for unresectable pancreatobiliary cancers. (2015)
  • Author(s): Hashimoto, D., Chikamoto, A., Sakata, K., Nakagawa, S., Hayashi, H., Ohmuraya, M., Hirota, M., Yoshida, N., Beppu, T. and Baba, H.
  • Journal Title: Asian journal of endoscopic surgery. Volume: 8 Issue: 1 Pages: 59-62
  • DOI: 10.1111/ases.12138
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Production of knockout mice by DNA microinjection of various CRISPR/Cas9 vectors into freeze-thawed fertilized oocytes. (2015)
  • Author(s): Nakagawa, Y., Sakuma, T., Sakamoto, T., Ohmuraya, M., Nakagata, N. and Yamamoto, T.
  • Journal Title: BMC Biotechnol. Volume: -
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] SPINK1 Status in Colorectal Cancer, Impact on Proliferation, and Role in Colitis-associated Cancer (2015)
  • Author(s): Ida, S., Ozaki, N., Hirashima, K., Zaitsu, Y., Taki, K., Sakamoto, Y., Miyamoto, Y., Oki, E., Morita, M., Watanabe, M., Maehara, Y., Yamamura, K., Baba, H. and Ohmuraya, M.
  • Journal Title: Mol Cancer Res. Volume: -
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Clinical features and management of pancreatic solid pseudopapillary tumor. (2014)
  • Author(s): Tsukamoto, M., Hashimoto, D., Chikamoto, A., Abe, S., Ohmuraya, M. and Baba, H.
  • Journal Title: Am Surg. Volume: 80 Pages: 1212-1215
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Generation and analysis of serine protease inhibitor Kazal type 3-Cre driver mice. (2014)
  • Author(s): Sakata, K., Ohmuraya, M., Araki, K., Suzuki, C., Ida, S., Hashimoto, D., Wang, J., Uchiyama, Y., Baba, H. and Yamamura, K.
  • Journal Title: Exp Anim. Volume: 63 Pages: 45-53
  • NAID: 130003391605
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Autophagy regulation in the pancreatic acinar cells is independent of epidermal growth factor receptor signaling. (2014)
  • Author(s): Ozaki, N., Fukuchi, Y., Tomiyoshi, S., Uehara1, H., Ida, S., Wang, J., Kimi Araki, K., Sibilia, M., Baba, H., and Yamamura, K. and Ohmuraya, M.
  • Journal Title: Biochem. Biophysic. Res. Comm. Volume: 446 Issue: 1 Pages: 224-230
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2014.02.111
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Application of Oocyte Cryopreservation Technology in TALEN-Mediated Mouse Genome Editing. (2014)
  • Author(s): Nakagawa, Y., Sakuma, T., Nakagata, N., Yamasaki, S., Takeda, N., Ohmuraya, M. and Yamamoto, T.
  • Journal Title: Exp Anim. Volume: 63 Pages: 349-355
  • NAID: 130004677827
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Impact of Postoperative Weight Loss on Survival After Resection for Pancreatic Cancer. (2014)
  • Author(s): Hashimoto, D., Chikamoto, A., Ohmuraya, M., Abe, S., Nakagawa, S., Beppu, T., Takamori, H., Hirota, M. and Baba, H.
  • Journal Title: JPEN J Parenter Enteral Nutr. Volume: -
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Pancreatic cancer in the remnant pancreas following primary pancreatic resection. (2013)
  • Author(s): Hashimoto D, Chikamoto A, Ohmuraya M, Sakata K, Miyake K, Kuroki H, Watanabe M, Beppu T, Hirota M, Baba H.
  • Journal Title: Surg Today Volume: - Issue: 7 Pages: 1313-1320
  • DOI: 10.1007/s00595-013-0708-0
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Pancreaticodigestive anastomosis and the postoperative management strategies to prevent postoperative pancreatic fistula formation after pancreaticoduodenectomy. (2013)
  • Author(s): Hashimoto D, Chikamoto A, Ohmuraya M, Hirota M, Baba H
  • Journal Title: Surg Today Volume: - Issue: 7 Pages: 1207-1213
  • DOI: 10.1007/s00595-013-0662-x
  • Peer Reviewed
• [Presentation] オートファジー不全と慢性膵炎発症メカニズムの解明 (2015)
  • Author(s): 大村谷 昌樹
  • Organizer: 第9 回オートファジー研究会
  • Place of Presentation: 淡路夢舞台国際会議場（淡路）
  • Year and Date: 2015-11-16
• [Presentation] Impaired Autophagy and Chronic Pancreatitis (2015)
  • Author(s): Masaki Ohmuraya, Kazuya Sakata, and Ken-ichi Yamamura.
  • Organizer: JAPAN AUSTRALIA MEETING ON CELL DEATH
  • Place of Presentation: WEHI（Melbourne、オーストラリア）
  • Year and Date: 2015-10-21
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 膵分泌性トリプシンインヒビター；SPINK1の異常がもたらすオートファジー不全、ネクロプトーシスと膵炎発症メカニズムの解明 (2015)
  • Author(s): 大村谷昌樹
  • Organizer: 第15回 日本蛋白質科学会年会
  • Place of Presentation: あわぎんホール（徳島）
  • Year and Date: 2015-06-24
• [Presentation] 慢性膵炎発症過程におけるアポトーシスとネクロプトーシスの役割 (2015)
  • Author(s): 大村谷昌樹、高城克暢、坂田和也、橋本大輔、能登原憲司、廣田昌彦
  • Organizer: 第46回 日本膵臓学会大会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場（名古屋）
  • Year and Date: 2015-06-19
• [Presentation] 慢性膵炎におけるKras変異の意義 (2015)
  • Author(s): 髙城 克暢、大村谷 昌樹、橋本 大輔、能登原憲司、有馬浩太、甲斐田剛圭、東 孝暁、岡部弘尚、新田 英利、林 洋光、近本 亮、別府 透、馬場 秀夫
  • Organizer: 第46回 日本膵臓学会大会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場（名古屋）
  • Year and Date: 2015-06-19
• [Presentation] 変異GNAS導入マウス遺伝子改変膵管内乳頭粘液性腫瘍モデルの開発 (2015)
  • Author(s): 古川徹、髙城 克暢、大村谷昌樹
  • Organizer: 第46回 日本膵臓学会大会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場（名古屋）
  • Year and Date: 2015-06-19
• [Presentation] 遺伝子改変慢性膵炎モデルマウスではオートファジー不全とネクロプトーシスが誘導される (2015)
  • Author(s): 大村谷昌樹、荒木喜美、山村研一
  • Organizer: 第62回日本実験動物学会総会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場（名古屋）
  • Year and Date: 2015-05-28
• [Presentation] Impaired Autophagy and Pancreatitis (2015)
  • Author(s): Masaki Ohmuraya, Ilya Gukovsky, Kenji Notohara, and Anna S. Gukovskaya
  • Organizer: The 10th JSGE-AGA Joint Meeting
  • Place of Presentation: 仙台国際センター（仙台）
  • Year and Date: 2015-04-25
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 早期慢性膵炎から慢性膵炎を発症するモデルマウスの開発 (2015)
  • Author(s): 大村谷昌樹、能登原憲司
  • Organizer: 第101回日本消化器病学会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター（仙台）
  • Year and Date: 2015-04-23
• [Presentation] オートファジー不全と慢性膵炎発症メカニズムの解明 (2014)
  • Author(s): 大村谷昌樹,坂田和也,高城克暢,松元美由紀,荒木喜美,山村研一
  • Organizer: 第37回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜、横浜市、神奈川県
  • Year and Date: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [Presentation] SPINK insufficiency causes impaired autophagy resulting in chronic pancreatitis. (2014)
  • Author(s): Ohmuraya, M., Sakata, K., Mareninova, O., Notohara, K., Gukovsky, I., Gukovskaya, A.
  • Organizer: 2014 APA/JPS 45th Anniversary Meeting
  • Place of Presentation: Hapuna Beach Prince Hotel、ハワイ島、米国
  • Year and Date: 2014-11-05 – 2014-11-08
• [Presentation] SPINK不全に伴うオートファジーの異常と慢性膵炎の発症 (2014)
  • Author(s): 大村谷昌樹
  • Organizer: 第22回若手膵臓研究会
  • Place of Presentation: 生田神社会館、神戸市、兵庫県
  • Year and Date: 2014-10-22
• [Presentation] オートファジー不全と慢性膵炎発症メカニズムの解明 (2014)
  • Author(s): 大村谷昌樹
  • Organizer: 第23回日本Cell Death学会学術集会
  • Place of Presentation: 東京医科歯科大学、東京都
  • Year and Date: 2014-07-18 – 2014-07-19
• [Presentation] 急性膵炎におけるオートファジー選択的基質p62の役割 (2014)
  • Author(s): 大村谷昌樹,能登原憲司,廣田昌彦
  • Organizer: 第45回日本膵臓学会
  • Place of Presentation: 北九州国際会議場、北九州市、福岡
  • Year and Date: 2014-07-11 – 2014-07-12