肺線維症における細胞種特異的TGF-β活性化機構の役割

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K08598
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 鯉沼 代造 東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 准教授 (80375071)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 肺線維症 / シグナル伝達

Outline of Annual Research Achievements

間質性肺炎・肺線維症の病態は未だ十分に解明されておらず、治療法開発においても分子
標的薬をはじめ光明が見出されるものの分子病態のさらなる理解が求められている。本研究では肺線維症の病態に関与する主要なサイトカインの一つであるTGF-βシグナルの、従来とは異なる細胞種特異的な活性化機構に関わるある分子の機能に着目し、その肺線維症マウスモデルにおける役割を明らかにすることを目的としている。
Cdh5プロモーターの制御下にタモキシフェン依存的にCreレコンビナーゼを発現することで、この遺伝子が発現している血管内皮細胞特異的なコンディショナルノックアウトマウスをすでに樹立しており、この変異マウスを用いてブレオマイシン経気道内投与による肺線維症モデルでの検討を行った。その結果少なくとも特定の条件においては再現性をもってマウスの肺線維化が遺伝子のノックアウトにより病理組織学的に減弱することが明らかになった。
また当該変異マウスにおける血中活性化TGF-βをELISAにより定量した。さらに先行研究でのcKOマウス等でのRNA-seqによる網羅的遺伝子発現解析の結果を踏まえ、血管内皮細胞自身におけるこの遺伝子の役割と肺線維症への関与の可能性についても探索を行った。特にこの遺伝子によって制御される細胞外分泌因子・特にケモカインについてELISAによる血中濃度の検討を行ったが、予備的検討ではcKOマウスでの明らかな変動は見いだせなかった。
これらの結果を踏まえて今後肺線維症に如何にこの遺伝子が関与しているか解析を継続する予定である。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初計画の通り血管内皮細胞特異的コンディショナルノックアウトマウスをブレオマイシン経鼻投与による比較的低侵襲な肺線維症モデルとして検討に用いることができた。必要な範囲に限って繰り返し検討を行った結果は、少なくとも特定の条件においては病理組織学的にこの遺伝子の発現が血管内皮細胞で欠失することにより、肺線維化が抑制されるというものであった。この遺伝子の肺線維症の病態への関与の可能性について、仮説通りの観察結果が得られたものと考えられる。さらに先行研究での網羅的遺伝子発現データの再解析を行うことで、その分子メカニズムに関わると考えられる候補因子について血中濃度の変化の有無を検討した。活性化TGF-βの濃度の変化と合わせ、全身ではなく肺組織での評価により重点をおいた検討が適切であることを示唆する結果で、今後の解析に向けた有用な情報が得られたと判断される。
年度末の研究環境の制約により、血管内皮細胞以外の細胞種でのこの遺伝子の発現が肺線維症に影響を与える可能性の検討やハイドロキシプロリン定量などの実験の実施は来年度に持ち越し、あるいは実施を見送ったが、以上の結果から当初計画で予定した課題はおおむね順調に遂行できていると考えられる。

Strategy for Future Research Activity

如何にこの遺伝子が肺線維症の病態に関わっているかについて、この遺伝子が発現する血管内皮細胞からの活性化TGF-βの産生や、その他制御下にある細胞外分泌因子の役割を想定して検討を続けてきた。これまでの検討結果を踏まえて、TGF-βシグナル下流の活性化指標の評価などについて、より肺組織内での影響評価に焦点を絞って検討を行っていく計画である。

Causes of Carryover

ハイドロキシプロリン定量をはじめとするブレオマイシン誘導肺線維症モデルでの検討の一部が年度末の新型コロナウイルス感染症による実験制限により実施できなかったため、当該実験を次年度に行うことにした。