2017 Fiscal Year Annual Research Report
一細胞解析に基づく心不全における非心筋細胞の再定義及びその機能解明
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17J05937
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
候 聡志 東京大学, 大学院医学系研究科, 特別研究員(DC2)
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2017-04-26 – 2019-03-31
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| Keywords | 一細胞解析 / ネットワーク解析 / 心臓線維芽細胞 / HtrA3 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまで健常及び圧負荷心不全モデルマウスの心臓より非心筋細胞を単離して一細胞トランスクリプトーム解析を行い、それに基づく各種非心筋細胞の分類を行った。その結果、大まかに血管内皮細胞, 線維芽細胞, 平滑筋細胞, 免疫系細胞（白血球）の４群に別れた。各々の細胞集団に特徴的な遺伝子発現ネットワークを同定することに成功したが、そのうちの線維芽細胞で特徴的に発現している遺伝子のネットワーク解析を行ったところ、Col1a1, fibulin, laminin, elastinといった線維化に関与する遺伝子と協調的に発現する遺伝子として、まだ機能が知られていないHtrA3を見出した。ヒト心不全患者の検体を用いたRNAseqデータを解析したところ、HtrA3は虚血性・非虚血性問わず重症心不全心で発現が上昇し、補助人工心臓治療によりその上昇が抑制されることが分かった。また、HtrA3の発現は胎盤と心臓でなぜか非常に高いが、心臓でどのような機能を果たしているのかは不明であり、非常に興味深かった。HtrA3の心臓、心不全における役割を解明すべく、in vitro, in vivoの双方で研究を遂行していった。
これまでのHtrA3ノックアウトマウスを用いたvivoの解析、そしてHtrA3の過剰発現やknock downによるvitroの解析結果から、HtrA3はTGFβを分解することでそのシグナルを抑えることが分かった。その結果としてHtrA3ノックアウトマウスではTGFβシグナルの亢進とそれによると考えられる線維化増加を認め、特に圧負荷に対して脆弱であり、圧負荷後に有意に心拡大や心収縮力低下を認めることが分かった。今後はHtrA3ノックアウトマウスと野生型マウスより心筋細胞や線維芽細胞を回収し、一細胞RNAseqを行うことで両者の差を細かく検証していく予定である。
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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
当初の目標であるトランスクリプトームによる細胞集団分類は完成させつつあり、各細胞集団に特徴的な遺伝子発現ネットワークを同定し、現在その中で特に線維芽細胞に着目して、HtrA3という機能未知遺伝子の解析を行ってきた。今後さらにHtrA3ノックアウトマウスと野生型マウスの心筋細胞, 線維芽細胞の一細胞RNAseq解析が完了すれば、論文化に移れると考えられるので、概ね進捗は順調であると考えられる。また、非心筋細胞のエピゲノム解析に関しても現在まずは心臓線維芽細胞のエピゲノム解析から着手しており、実験が順調に進行している。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの成果は2018年1月に開かれた日本循環器学会基礎研究フォーラムで最優秀賞を受賞した他、同じく2018年1月に米国で開かれたKeystone symposia (Heart Failure)で口頭発表するという快挙を得ている。一細胞解析の分野は国内外ともに競争が激しく、今後は論文化を急ぎたい。今回は一細胞解析からHtrA3という遺伝子に着目するという研究の流れで論文化を行っていくが、そのためには、まずは前述したHtrA3ノックアウトマウスと野生型マウスの心筋細胞, 線維芽細胞の一細胞RNAseq解析の結果を出さないといけないので、これを急ぐ。
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Research Products
(4 results)
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[Journal Article] Genetic basis of cardiomyopathy and the genotypes involved in prognosis and left ventricular reverse remodeling2018
Author(s)
Tobita T, Nomura S, Fujita T, Morita H, Asano Y, Onoue K, Ito M, Imai Y, Suzuki A, Ko T, Satoh M, Fujita K, Naito AT, Furutani Y, Toko H, Harada M, Amiya E, Hatano M, Takimoto E, Shiga T, Nakanishi T, Sakata Y, Ono M, Saito Y, Takashima S, Hagiwara N, Aburatani H, Komuro I
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Journal Title
Scientific Reports
Volume: 8
Pages: 1998
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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