2016 Fiscal Year Research-status Report
慢性閉塞性肺疾患におけるエピゲノム変化および活性硫黄分子種の役割の解明
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16K15453
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
杉浦 久敏 東北大学, 医学系研究科, 准教授 (20445092)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | エピゲノム / 活性窒素種 / ニトロ化ストレス / 活性硫黄分子種 / レドックス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、COPD肺細胞におけるエピゲノム変化、ニトロ化ストレスによるエピゲノム変化、活性硫黄分子種の役割の解明、の観点から研究を遂行している。
1) COPD肺細胞におけるエピゲノム変化－現在まで、COPDの肺細胞におけるエピゲノム変化の詳細は明らかになっていない。本研究では肺胞マクロファージに着目し、エピゲノム変化を明らかにすることを目的に研究を開始した。今後、エピゲノム変化も検討する予定であるが、肺胞マクロファージでは、細菌貪食に関わるCD169 (Siglec-1)の発現が低下していることが我々の研究で明らかになった。COPD患者由来の肺胞マクロファージでは細菌の貪食能が低下していることが報告されていることから、今回得られた知見は、その機序を解明する手掛かりになる可能性がある。現在、CD169の機能解析を行っているところである。また肺構築細胞のエピゲノム変化として、現在、肺線維芽細胞に着目し検討を行っている。
2) ニトロ化ストレスによるエピゲノム変化－COPDの気道や肺では過剰なニトロ化ストレスが生じており、エピゲノム変化に影響を及ぼしている可能性がある。COPD患者においてニトロ化ストレスによりヒストンのニトロ化が亢進しているかを検証するために、前段階として健常者とCOPD患者から肺組織を集め、肺線維芽細胞を純化培養保存し解析準備を進めている。
3) 活性硫黄分子種の役割の解明－COPDの肺細胞や気道被覆液では、内因性の新規還元物質である活性硫黄分子種の産生が低下していることを明らかにした。特にglutathione persulfideやcysteine persulfideといった強力な内因性の還元物質がCOPD患者では低下していることを明らかにし、この結果は現在、英文誌に投稿中である。
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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
本研究の目標は、肺構築細胞の機能面から見たCOPDの肺細胞におけるエピゲノム変化の解明と新規還元物質である活性硫黄分子種の役割の解明である。前者に関しては、肺胞マクロファージのエピゲノム解析を行う際に、細菌貪食に関わる受容体であるCD169の発現が低下していることを明らかにした。COPD患者のマクロファージでは細菌貪食能が低下していること、感染による増悪がCOPDの予後を左右することから、本分子の機能解析を行っているところである。一方で、肺構築細胞のエピゲノム変化に関しては、現在、肺線維芽細胞を分離培養しており、来年度より開始する予定である。COPDでニトロ化ストレスが亢進しているかを検討するため臨床検体を用いて3-ニトロチロシン抗体を用いた免疫沈降ブロッティングを行う予定であるが、前段階として核抽出およびウエスタンブロッティングの条件検討を行っている。またニトロ化ストレスによって引き起こされたヒストンニトロ化がエピジェネティック制御機構を攪乱するかを検討するため、クロマチン免疫沈降に必要な機材、マテリアルを揃え各条件検討および手技習熟を進めている。
活性硫黄分子種に関する研究は、予想以上に順調に推移している。既に患者由来検体を用いた測定は、終了しており、結果は英文誌に投稿中である(Thorax in revision)。今後は、COPD類似in vitro、in vivoモデルを用いて、COPDの炎症や細胞老化、創傷治癒機転に及ぼす作用などを明らかにしていく予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究課題は、次年度が2年目になる。3つの研究課題のうち活性硫黄分子種に関しては、すでにCOPD患者における測定を終了し、活性硫黄分子種の機能解析の段階である。in vitroの予備実験で、活性硫黄分子種ドナーはCOPDに特徴的な炎症性サイトカインやケモカイン、酸化ストレスによる細胞傷害を有意に抑制することを確認している。今後は、さらにin vivoなどのモデルも視野に検討を加えていく。マクロファージに関するエピゲノム研究は、新たな病態関連分子であるCD169の発現について明らかになったので、今後もCD169の発現を調節した際に、細菌貪食能や炎症性サイトカインの産生が変化するかについて検証していく予定である。肺構築細胞のエピゲノム変化を正確に検討する上で肺構築細胞の分離培養の精製精度が重要になってくるが、肺構築細胞の中でも肺線維芽細胞が最も適していると考えている。患者由来の肺線維芽細胞を現在、分離培養しているところである。今後、ヒストン蛋白のメチル化、アセチル化、ニトロ化を順次、確認していく予定である。さらに人的にも新たにこの分野に対して大学院生を1名配置し、研究の推進を図る予定である。
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| Causes of Carryover |
次年度使用額は、今年度の研究を効率的に推進したことにより発生した未使用額である。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成29年度請求額と併せ、平成29年度の研究遂行に使用する予定である。各種抗体の購入費用、並びに肺線維芽細胞の分離培養と保存に研究費を充当する予定である。
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[Journal Article] Exome sequencing deciphers a germline MET mutation in familial epidermal growth factor receptor-mutant lung cancer.2017
Author(s)
Tode N, Kikuchi T, Sakakibara T, Hirano T, Inoue A, Ohkouchi S, Tamada T, Okazaki T, Koarai A, Sugiura H, Niihori T, Aoki Y, Nakayama K, Matsumoto K, Matsubara Y, Yamamoto M, Watanabe A, Nukiwa T, Ichinose M.
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Journal Title
Cancer Sci
Volume: 108
Pages: 1263-1270
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Japanese guidelines for adult asthma 2017.2017
Author(s)
Ichinose M, Sugiura H, Nagase H, Yamaguchi M, Inoue H, Sagara H, Tamaoki J, Tohda Y, Munakata M, Yamauchi K, Ohta K; Japanese Society of Allergology.
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Journal Title
Allergol Int
Volume: 印刷中
Pages: 印刷中
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Possible role of Krüppel-like factor 5 in the remodeling of small airways and pulmonary vessels in chronic obstructive pulmonary disease.2016
Author(s)
Abe K, Sugiura H, Hashimoto Y, Ichikawa T, Koarai A, Yamada M, Numakura T, Onodera K, Tanaka R, Sato K, Yanagisawa S, Okazaki T, Tamada T, Kikuchi T, Ichinose M.
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Journal Title
Respir Res
Volume: 17
Pages: -
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] 27-hydroxycholesterol accelerates cellular senescence in human lung resident cells.2016
Author(s)
Hashimoto Y, Sugiura H, Togo S, Koarai A, Abe K, Yamada M, Ichikawa T, Kikuchi T, Numakura T, Onodera K, Tanaka R, Sato K, Yanagisawa S, Okazaki T, Tamada T, Kikuchi T, Hoshikawa Y, Okada Y, Ichinose M.
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Journal Title
Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol
Volume: 310
Pages: L1028-1041
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Serum extracellular vesicular miR-21-5p is a predictor of the prognosis in idiopathic pulmonary fibrosis.2016
Author(s)
Makiguchi T, Yamada M, Yoshioka Y, Sugiura H, Koarai A, Chiba S, Fujino N, Tojo Y, Ota C, Kubo H, Kobayashi S, Yanai M, Shimura S, Ochiya T, Ichinose M.
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Journal Title
Respir Res
Volume: 17
Pages: -
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Extracellular ATP is involved in dsRNA-induced MUC5AC production via P2Y2R in human airway epithelium.2016
Author(s)
Shishikura Y, Koarai A, Aizawa H, Yamaya M, Sugiura H, Watanabe M, Hashimoto Y, Numakura T, Makiguti T, Abe K, Yamada M, Kikuchi T, Hoshikawa Y, Okada Y, Ichinose M.
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Journal Title
Respir Res
Volume: 17
Pages: -
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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[Presentation] Oxidattive stress and COPD.2016
Author(s)
H. Sugiura
Organizer
2016. 9th International Conference on the Biology, Chemistry, and Therapeutic Applications of Nitric Oxide
Place of Presentation
Sendai(Sendai International Center)
Year and Date
2016-05-22 – 2016-05-22
Int'l Joint Research / Invited
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