2015 Fiscal Year Research-status Report
HIF-αを介する炎症プロセスの活性化および終息機構の解明
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15K19372
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
仙波 宏章 東京大学, 医学部附属病院, 登録研究員 (80747923)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | マクロファージ / 低酸素 / 炎症 / HIF-α |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年の先行研究から、マクロファージを介した慢性的な炎症プロセス活性化は、心不全・動脈硬化・不整脈など多くの心血管疾患に共通する重要な基盤病態であることが明らかとなってきた。また多くの心血管疾患において、組織は低酸素にさらされている。そのような病変部位で誘導されるマクロファージの低酸素応答は、炎症プロセスの活性化・遷延に重要な役割を果たしている。細胞の低酸素応答について、これまでは転写因子HIF-αを介した急性の転写活性化(on機構)が広く研究されてきたが、低酸素応答がどのように不活化し終息していくのか、その終息メカニズム(off機構)は未だ未解明な点が多く残されている。そこで本研究は、HIF-α転写活性化の調節機構(on/off機構)を解明することで、マクロファージによる炎症プロセス活性化の制御機構を明らかにすることを目的とした。
これまでに申請者らは、マクロファージがHIF-1α・HIF-2αスイッチングによりNO産生のon/offを調節していることを見出してきた。このように機能的なHIF-αシグナル制御を担っているHIF-1α・-2α特異的標的遺伝子を新たに探索するため、まずマクロファージ特異的HIF-1α欠損マウス・HIF-2α欠損マウスを樹立した。さらに申請者らは、マクロファージ特異的HIF-1α・HIF-2α欠損マウスの樹立にも取り組み、現在そのgenotypeを最終確認している。これらのマウスから得られた腹腔マクロファージを用いて、各刺激下におけるRNA サンプルを同時に取得し、次年度にはRNAシークエンスによりHIF-1α・-2α特異的な低酸素誘導遺伝子の同定を行なうことで、機能的に相対する遺伝子ペアを見出し、HIF-αアイソフォーム特異的遺伝子発現によりon/off制御されているシグナルを解明することとしている。
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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、HIF-α転写活性化の調節機構(on/off機構)解明によって、マクロファージによる炎症プロセス活性化の制御機構をより詳細に明らかにすることを目的としている。
上記の如く、本研究には次世代高速シーケンサーを用いた全ゲノムレベルでの遺伝子解析手法(いわゆるNGSテクノロジー)およびその解析が必須となるが、本研究で得られる複数のビッグデータについても、申請者らはその生物情報科学的解析について習熟しており、データの統合・解析に必要なプログラムの新規開発も可能である。
またマクロファージ特異的HIF-1α欠損マウス・HIF-2α欠損マウスの樹立、さらにはマクロファージ特異的HIF-1α・HIF-2α欠損マウスの樹立にも既に成功しており、上記研究計画の遂行に十分なサンプルが安定的に取得できる状態が保たれている。
さらにHIF-α調節機構のより詳細なメカニズムにも迫るべく、HIF-αアイソフォームのDNA結合動態に関する網羅的解析、エピジェネティクスを介したHIF-α結合調節機構の網羅的解析にも、平行して着手している。
これらを統合的に解析し、エピジェネティクス・転写因子のDNA結合・遺伝子発現という生命現象について一連の考察をすることによって、本研究課題の解明に迫れると考えられ、その進捗は上記の如く順調に進展していると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
前述の如く、本年度の進捗状況としては「おおむね順調に進展している」と考えられる。
次年度は、樹立したマクロファージ特異的HIF-1α欠損マウス・HIF-2α欠損マウス・マクロファージ特異的HIF-1α,HIF-2α欠損マウスを用いた遺伝子発現解析に加えて、免疫沈降法を用いたHIF-αアイソフォームのDNA結合動態解析、およびエピジェネティクスを介したHIF-α結合調節機構解析を平行して進めていく。
これらを統合的に解析し、エピジェネティクス・転写因子のDNA結合・遺伝子発現という生命現象について一連の考察をすることによって、本研究課題の解明に迫れると考えられる。
申請者らはこれまでも、得られた知見については常に学会・研究会などで積極的に発表してきた。必要と予想される実験手法や解析方法は既に取得・習熟しているが、次年度もこのような学会活動を通じて情報をupdateし、より良い新たな実験手法・解析方法については柔軟に取り入れていく。
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[Presentation] HIF-1α - Pdk1 axis induced metabolic reprogramming critically regulates macrophage function in inflammatory conditions2016
Author(s)
Semba H, Takeda N, Isagawa T, Wake M, Abe H, Soma K, Koyama K, Katoh M, Manabe I, Nagai R, Takeshi Yamashita and Komuro I
Organizer
第80回日本循環器学会学術集会
Place of Presentation
仙台国際センター（宮城県・仙台市）
Year and Date
2016-03-18
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[Presentation] HIF-1α - PDK1 axis induced active glycolysis plays an essential role in macrophage migratory capacity2016
Author(s)
Takeda N, Semba H, Isagawa T, Abe H, Sugiura Y, Honda K, Wake M, Kim JW, Soma K, Koyama K, Katoh M, Johnson RS, Manabe I, Nagai R and Komuro I
Organizer
Keystone symposium; Immunometabolism in immune function and inflammatory disease
Place of Presentation
Banff（Canada）
Year and Date
2016-02-24
Int'l Joint Research
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[Presentation] Elucidation of the molecular basis of Collagen1a1 transcription using mice cardiac fibroblast cell line, B1-12016
Author(s)
Koyama K, Takeda N, Abe H, Semba H, Soma K, Wake M, Katoh M, Isagawa T, Brenner DA, Manabe I, Nagai R, Komuro I
Organizer
Keystone Symposia Fibrosis 2016
Place of Presentation
Keystone（USA）
Year and Date
2016-02-09
Int'l Joint Research
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