2019 Fiscal Year Research-status Report
Chemical identification of activation factors in mitochondrial DAMPs and their regulatory mechanisms in innate immunity
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19K05853
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| Research Institution | Nagahama Institute of Bio-Science and Technology |
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Principal Investigator |
向井 秀仁 長浜バイオ大学, バイオサイエンス学部, 准教授 (20251027)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | クリプタイド / 生体機能物質 / 自然免疫機構 / 好中球 / 肝傷害モデル / エンドトキシン / 炎症 / 活性発現の分子機構 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、ミトコンドリア傷害関連分子パターン（mtDAMPs）を構成する未だ同定されていない自然免疫調節分子群の化学構造を決定し、様々な炎症性疾患における病態生理学的役割を解明することを目的としている。本年度は、すでに研究代表者らが同定している自然免疫活性化因子、マイトクリプタイド-2（MCT-2）について、血清中での経時的な分子形態変化および炎症モデルにおける病態との関わりについて検討した結果、以下に示す研究成果が得られた。
・MCT-2の血清中での分子形態変化の検討：15残基からなるMCT-2について、マウス血清中での分子変化を検討した結果、MCT-2が血清とのインキュベーションの時間経過とともに存在量が減少し、4時間後には消失すること、またそれに伴ってMCT-2(1-11)およびMCT-2(1-10)の存在が確認されるようになるものの、それらも4時間後には消失すること、さらに、MCT-2(1-4)の存在も認められるようになるが、その存在は48時間後においても確認されること、が示された。また血清中で確認されたMCT-2誘導体によるホルミルペプチド受容体選択性を検討した結果、MCT-2およびMCT-2(1-11)ならびにMCT-2(1-10)はFPR2を活性化するものの、FPR1は活性化しないこと、逆にMCT-2(1-4)は、FPR1を活性化するものの、FPR2は活性化しないこと、が示された。
・MCT-2の個体レベルにおける機能解析：マウスへのリポポリサッカライド投与により誘導した多臓器不全モデルにおいて、マウスMCT-2に対する特異的中和モノクローナル抗体であるNmM2A1（MCT-2には結合するがMCT-2(1-4)には結合しない特性を持つ）の投与により、肝臓への好中球浸潤が部分的に抑制されるとともに、顕著な延命効果ならびに症状の大幅な改善が認められることが示された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
最近、mtDAMPsが虚血性疾患やリュウマチ、アルツハイマー病などの炎症性疾患ばかりでなく細菌やウイルス感染に伴う組織傷害や炎症、多臓器不全にも深く関わっていると広く考えられるようになっている。そこで本研究では、mtDAMPsを構成する未だ同定されていない自然免疫活性化分子群の化学構造を決定するとともに、様々な炎症性疾患におけるそれら分子の役割を解明することを目的としている。本年度、すでに研究代表者らが同定しているミトコンドリア由来の一群の自然免疫応答活性化因子、マイトクリプタイドのひとつであるMCT-2について、mtDAMPs中における存在および炎症モデルにおける病態との関わりについて検討した。
その結果、mtDAMPs中にMCT-2が存在していること、また様々な炎症性疾患においてmtDAMPsが放出されることが知られている血液中においてMCT-2が代謝・分解され、そのN末端誘導体であるMCT-2(1-11)、MCT-2(1-10)、MCT-2(1-4)が産生されることが示唆された。加えてこれらペプチドのうち、MCT-2ならびにMCT-2(1-11)、MCT-2(1-10)は、自然免疫反応を惹起するFPR2受容体を特異的に活性化すること、これに対しMCT-2(1-4)は、最近炎症反応の抑制および細胞増殖・組織再生に関わることが示されているFPR1受容体を特異的に活性化することが示され、MCT-2が自然免疫応答の惹起から終息・再生の全般に関わる因子であることが示唆された。さらに、MCT-2に対する中和抗体（MCT-2(1-4)には結合しない）が、LPSによる組織傷害を顕著に抑制し、再生を導くことが示された。これらの結果は、MCT-2が多臓器不全などの発症に関わるキーファクターである可能性を示しており、このことから本研究は開始１年で、予想以上の進捗が得られていると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
上述したように、mtDAMPsが虚血性疾患やリュウマチ、アルツハイマー病をはじめとした様々な感染を伴わない炎症性疾患の発症ばかりでなく、細菌やウイルス感染に伴う組織傷害や炎症、さらには多臓器不全の原因因子として深く関わっているのではないかと広く考えられるようになっている。そこで本研究は、mtDAMPsを構成する未だ同定されていない自然免疫調節因子の化学構造を決定し、様々な炎症性疾患におけるそれらの役割を解明することを目的としている。先行研究おいて研究代表者らは、世界に先駆けて好中球活性化ペプチドである、マイトクリプタイド-1 （MCT-1）ならびにMCT-2をはじめとした一群の生理活性ペプチド、「マイトクリプタイド」（MCTs）を生体から単離・同定しているが、それらはミトコンドリアタンパク質由来であることから、mtDAMPsを構成する自然免疫調節因子の最有力候補物質群であると考えられる。また本年度、すでに研究代表者らが同定しているマイトクリプタイドのひとつであるMCT-2についてフォーカスし、mtDAMPs中における存在および炎症モデルにおける病態との関わりについて検討した結果、MCT-2が自然免疫応答の惹起から終息・再生の全般に関わる因子であることが示唆され、これらの結果から、MCT-2が多臓器不全などの発症に関わるキーファクターである可能性が示された。
そこで今後は、MCT-2と同様にMCT-1をはじめとしたMCTsについても、それらに対する特異的中和抗体を獲得し、それら特異的抗体ならびに質量分析装置やエドマン分析装置を用いることで、mtDAMPs中での存在形態を解析するとともに、現在、その研究が喫緊の課題である、新型コロナウイルス肺炎重篤化の原因でもある多臓器不全をはじめとした炎症性疾患との関わりを、中和抗体を用いた代表研究者ら独自のアプローチで検討する予定である。
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