2019 Fiscal Year Annual Research Report
Study for developmental origin of mesenchymal blood cells and their regenerative activity in epidermolysis bullosa
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19H03682
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
玉井 克人 大阪大学, 医学系研究科, 寄附講座教授 (20236730)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
新保 敬史 大阪大学, 医学系研究科, 寄附講座准教授 (70780609)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 表皮水疱症 / 外胚葉性間葉系細胞 / 間葉・上皮転換 / 幹細胞再生医学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、壊死性組織損傷時に骨髄から末梢循環を介して壊死組織周囲に集積する間葉系幹細胞の発生学的起源を探索し、さらに皮膚基底膜接着分子の遺伝的欠損により生直後より全身熱傷様表皮剥離を繰り返す表皮水疱症における剥離表皮再生機序での末梢循環性間葉系幹細胞の寄与を解明することを目的としている。
研究代表者の玉井は、表皮水疱症の剥離表皮再生メカニズム解明研究を進め、剥離表皮内壊死細胞から放出される核蛋白high mobility group box 1 (HMGB1)の血中濃度上昇を骨髄内間葉系幹細胞が感知して活性化し、その一部が血中へと動員されること、またHMGB1は末梢血間葉系幹細胞（mesenchymal blood cell, MBC）の表面に壊死組織周囲の血管内皮細胞が放出するケモカインCXCL12の受容体CXCR4の発現を誘導し、その結果MBCはCXCL12/CXCR4相互作用により壊死組織周囲に集積すること、壊死組織周囲に集積したMBCは間葉-上皮転換により表皮ケラチノサイトへと分化することにより、剥離表皮の再生機序を維持していることを明らかにした（PNAS2011、J Immunol 2015）。
本研究では、上記の研究成果を背景として、遺伝子改変マウスを用いたMBCの系譜追跡によりその発生学的起源を探索すると共に、1細胞トランスクリプトーム及びエピゲノム解析技術を用いてMBCによる剥離表皮再生機序解明研究を進めている。平成31年度までの研究により、MBCの骨髄内起源細胞を同定すると共に、MBCの系譜が神経堤と発生学的に起源を異にする外胚葉性間葉系幹細胞であることが示唆された。
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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
令和元年度は、表皮水疱症モデルマウスを用い、表皮水疱症の剥離表皮再生機序におけるMBCの寄与の確認と、その表皮内機能解明を進めた。間葉系細胞マーカーとして知られるplatelet-derived growth factor receptor alpha (PDGFRα)-promoter-Cre:Rosa tdTomatoと野生型マウスの末梢循環を皮膚縫合により共有させた共生マウスモデルを用いて、野生型マウス背部皮膚に劣性栄養障害型表皮水疱症モデルマウス（VII型コラーゲンノックアウトマウス）新生仔皮膚を移植し、HMGB1を静脈内投与してMBCを増加させ、剥離表皮再生機序におけるMBC（tdTomato蛍光陽性表皮細胞）の寄与、VII型コラーゲンノックアウトマウス皮膚基底膜へのMBC由来表皮細胞由来VII型コラーゲン供給を確認した。さらに、1細胞エピゲノム解析（ATACシークエンス）により、HMGB1投与後の表皮水疱症モデルマウス表皮に表皮幹細胞性転写因子p63が制御するゲノム領域が有意に多い表皮幹細胞が増加することを明らかにした。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究により、HMGB1により血中に増加するMBCが外胚葉性間葉系幹細胞であること、その骨髄内起源が特定の間葉系細胞であること、MBCの集積により表皮水疱症モデルマウス皮膚にp63活性の高い表皮幹細胞が再生することが明らかとなった。今後は、胎生期におけるMBCの存在意義、および損傷組織へのMBC動員による組織幹細胞再生誘導メカニズムの解明を進める。具体的には、骨髄内MBC起源細胞の特異マーカーを同定し、そのマーカー遺伝子系譜追跡マウスを用いて胎仔組織発生過程におけるMBCの役割解明、および1細胞トランスクリプトーム、エピゲノム解析によるMBCの生体内恒常性維持における役割解明を進める。
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[Journal Article] Consensus re-classification of inherited epidermolysis bullosa and other disorders with skin fragility.2020
Author(s)
Has C, Bauer JW, Bodemer C, Bolling M, Bruckner-Tuderman L, Diem A, Fine JD, Heagerty A, Hovnanian A, Marinkovich P, Martinez AE, McGrath JA, Moss C, Murrell DF, Palisson F, Schwieger-Briel A, Sprecher E, Tamai K, Uitto J, Woodley DT, Zambruno G, Mellerio JE
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Journal Title
Br J Dermatol
Volume: 183(4)
Pages: 614-627
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Bone marrow transplant with post-transplant cyclophosphamide for recessive dystrophic epidermolysis bullosa expands the related donor pool and permits tolerance of nonhaematopoietic cellular grafts.2019
Author(s)
Ebens CL, McGrath JA, Tamai K, Hovnanian A, Wagner JE, Riddle MJ, Keene DR, DeFor TE, Tryon R, Chen M, Woodley DT, Hook K, Tolar J
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Journal Title
Br J Dermatol
Volume: 181
Pages: 1238-1246
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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