2017 Fiscal Year Research-status Report
放射線照射による骨髄内環境の損傷とマクロファージによる修復機構の解析
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16K09867
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
三瀬 節子 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 特任助教 (00269052)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
青木 和広 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 教授 (40272603)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 骨代謝 / 造血幹細胞ニッチ / 脂肪細胞 / Spred / NF-kB |
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| Outline of Annual Research Achievements |
白血病や再生不良性貧血などの原因治療として造血肝細胞移植が行われる。造血肝細胞移植を行った患者では骨量が著しく低下し、骨組織の脆弱化による骨折などの危険があり患者のQOLに大きく影響する。この骨の脆弱さをもたらすひとつの要因に全身的な放射線照射が考えられる。本研究では、造血幹移植後に著しく骨量が変化する2つの系統のマウスRelA欠損マウスとSpred1/2欠損マウスを用いて、致死量の放射線照射後の骨量の変化の要因を明らかにし、骨量の変化が造血幹細胞ニッチに与える影響を明らかにする。骨量の変化においては、特に骨髄内マクロファージが与る役割を明らかにし、その作用をコントロールすることを試みる。
RelA欠損型マウスの胎児肝臓細胞を造血幹細胞のソースとして骨髄移植を行うと、骨量が減少する。一方Spred1及びSpred2を欠損した細胞を造血幹細胞として移植を行うと骨量が増加する。どちらのマウスもリンパ球の分化は正常であるが、ミエロイド系の細胞が多く分化してくる。また骨量の増減と相反して骨髄内脂肪細胞の数が変化する。つまり骨量の減るRelA欠損マウスでは脂肪細胞が多く、骨量が増加するSpred1/2欠損マウスでは脂肪細胞が減少する。骨を形成する骨芽細胞と脂肪細胞は同じ間葉系幹細胞から分化する。そのため間葉系幹細胞の分化が、脂肪細胞か骨芽細胞への分化に偏りが生じることによって骨量が変化する。間葉系幹細胞からの分化を骨髄細胞由来のどのような細胞が調節しているかを解明しているが、その候補として骨髄内マクロファージを考えている。RelA欠損マウスでは、マクロファージが炎症性のものに偏っており、骨髄内が炎症状態であることがわかる。これから更に、間葉系幹細胞の分化を調節するマクロファージの役割を明らかにし、放射線照射後でも正常な骨代謝を維持することを目指していく。
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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
本研究では既に、転写因子NF-kBの一つであるRelAを欠損した胎児の肝臓細胞を造血幹細胞のソースとして造血幹細胞移植を行ったとき、宿主マウスの骨量が特に皮質骨で著しく減少すると共に、骨髄内の造血環境が悪化し、造血幹細胞の造血能が著しく低下することを明らかにした。このマウスでは骨髄内に多量の脂肪細胞が分化していた。また、炎症性のマクロファージが活性化しており、骨髄内が炎症状態であるために脂肪細胞が多量に分化したため、骨芽細胞の前駆細胞である間葉系幹細胞が脂肪細胞に分化したため骨量が減少したことを明らかにした。
RelA欠損型マウスとは反対に、多くのシグナル伝達に重要なMAPKの１つであるERKの細胞内阻害分子であるSpred1とSpred2をTie2Creによって血球細胞で欠損したマウスは、骨量の増加が見られる。このマウスを用いることで、脂肪細胞の分化の程度と骨量の変化の相関を明らかにすることができた。Spred1/2欠損マウスの骨髄細胞を造血幹細胞のソースとして骨髄移植を行うと、元のマウスと同様に宿主マウスの骨量が増加する。このマウスでは、RelA欠損型マウスとは反対に骨髄内の脂肪細胞が消失していた。全身性放射線照射を行うと骨髄内に一過性に脂肪細胞が大量に分化する。Spred1/2欠損型骨髄移植マウスでは最初から脂肪細胞が存在しないのかそれとも急速に除去されるのかを調べるために、移植直後の骨髄を観察した。移植後1週間以内は、野生型移植マウスと同様に多くの脂肪細胞が分化していたが、10日後にはほぼ完全に骨髄内から消失していた。そのため、Spred1/2欠損型骨髄移植マウスでは、間葉系幹細胞からの脂肪細胞の分化に異常があるのではなく、脂肪細胞が速やかに除去されることが分かった。
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| Strategy for Future Research Activity |
Spred1/2欠損型移植マウスでは、放射線照射後に現れた脂肪細胞が急速に消失するメカニズムを骨髄内マクロファージに注目して解析する。まず、脂肪細胞の除去に関わるマクロファージの能力をSpred1/2欠損型と野生型のものとを比較し、Spred1/2欠損型マクロファージの性質を明らかにする。また、脂肪細胞が消失することによって与える骨髄内の造血環境への影響を明らかにする。
具体的には
①野生型、Spred1/2欠損型の骨髄からマクロファージをセルソーターによって単離し、in vitroで3T3-L1細胞から分化させた脂肪細胞と共培養する。培養後脂肪細胞の数や脂肪滴の数等を比較し、マクロファージが脂肪細胞に与える影響を明らかにする。
②上記の実験で培養上清を採取し、マクロファージが分泌するサイトカインをELISA法によって明らかにする。また共培養している細胞からRNAを抽出し、脂肪細胞の除去に関わるマクロファージがM1型かM2型であるか、またどのような分子が脂肪細胞の消失に関わっているかを明らかにする。
③Spred1/2欠損型移植マウスの骨髄からLin-Sca1+c-Kit+(KSL)細胞を造血幹細胞としてセルソーターによって単離する。これをLy5.1/5.2マウスから採取した骨髄細胞をコンペティターとして放射線照射したLy5.1マウスに移植する。野生型のKSL細胞と造血能を比較することによって、脂肪細胞が骨髄内環境にないことが造血幹細胞ニッチにどのような影響を与えているか明らかにする。
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| Causes of Carryover |
平成29年度は実験に用いるマウスがそれほど必要なかったために、物品費に多くのお金を費やさなかった。
また、学会発表、論文発表等が少なかった。その分、次年度は論文発表などに多くの予算を使いたいために予算を持ち越した。
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Research Products
(2 results)
