2020 Fiscal Year Research-status Report
Roles of angiocrine system in the process of engraftment after hematopoietic stem cell transplantation
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19K08858
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
高橋 聡 東京大学, 医科学研究所, 准教授 (60226834)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
服部 浩一 順天堂大学, 医学(系)研究科(研究院), 特任先任准教授 (10360116)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 血管内皮細胞 / アンジオクライン因子 / 細胞・組織 / シグナル伝達 / 生体分子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、骨髄組織特異的血管内皮由来のアンジオクライン因子発現・産生を通じた生体恒常性維持機構、アンジオクラインシステムによる造血幹細胞の生着制御機構の解明を主な目的としている。今年度の研究で、研究分担者らは、疾患モデルマウスの実験を通じて、移植前処置で汎用されるサイクロホスファマイドの少量持続投与により、内皮由来のアンジオクライン因子IL-6、TGF-β、TNF-αの動脈系血管での発現や産生、そして炎症性サイトカインであるIFN-γ、IL-1、IL-10の産生が阻害されることにより、造血幹細胞動態の制御を通じ、末梢病変組織中への炎症性細胞動員の抑制、一部の慢性炎症性疾患の病態を有意に改善することを報告した。実験結果は、本研究目的である骨髄中の臓器特異的血管内皮が構成するアンジオクラインシステムによる造血幹細胞動態の制御仮説と合致しており、また炎症性サイトカイン産生との相互作用を通じ、アンジオクライン因子を標的とする新しい抗炎症療法の可能性を示唆したものである。
一方代表者らは、多発性骨髄腫の疾患モデルの作製を通じ、骨髄中の血管内皮から分泌されるアンジオクライン因子であるepidermal growth factor like-domain 7(Egfl7)が、同様にアンジオクライン因子に属するインテグリンβ3を受容体とした、転写因子Kruppel-like factor2の活性化を通じて、造血系細胞、また造血系由来の腫瘍細胞増幅にも関与していることを報告した。さらに造血幹細胞、骨髄腫の細胞株に、オートクラインのEgfl7/インテグリンβ3シグナルによる細胞増殖機構が存在することも判明した。以上の研究成果は、いずれも骨髄におけるアンジオクラインシステムを基礎とした造血幹細胞と臓器特異的血管内皮細胞共移植の開発基盤の形成に寄与するものと考える。
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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
現在までの進捗状況として、研究代表者らは、ヒト・マウス由来細胞、細胞株を使用した生体外の実験、そして細胞移植モデルを使用した生体内の実験を終了した。実験結果として、薬剤あるいは放射線による造血幹細胞移植前処置における生理学的ストレスで、多くの血管内皮細胞のアンジオクライン因子の発現増強、また産生・分泌が増加すること、そしてアンジオクラインシグナルを通じた、炎症性サイトカイン分泌の制御機構、そしてこれらを介した他系統細胞、幹細胞を含む間葉系、造血系細胞の動態制御機構が存在することを確認し、国際誌上で報告することが出来た。また生体内の実験系において、骨髄、胸腺と言った造血器官の臓器組織特異的血管内皮から産生されるアンジオクライン因子が、これらの受容体、low density lipoprotein related protein-1やインテグリンβ3等を通じて、造血幹細胞を含む造血系細胞に作用し、これらの受容体の下流に存在するシグナル伝達経路、転写因子Kruppel-like factor2やチロシンキナーゼErk-1/Erk-2、マトリックスメタロプロテアーゼ群の活性化し、臓器特異的血管内皮によって築かれる生体恒常性の維持機構であるアンジオクラインシステムの存在を確認し、造血幹細胞移植後の生着、そしてこれらの分化調節機構の一端を解明し、多くの国際学会で報告することが出来たことは、研究計画全体において大きな収穫であったと言える。また代表者らは、今年度までに、倫理委員会の承認を得た造血幹細胞、臍帯血移植前後の患者検体の集積と解析を開始した。
従って、本研究の進捗状況としては、おおよそ当初の計画通りに進んでおり、また、得られた生体内外での実験結果は、いずれも当初の仮説に概ね沿った内容であることから、来年度以降の研究計画の遂行上に、明確な修正点は特に見当たらないものと判断している。
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| Strategy for Future Research Activity |
学内外で、新型コロナウィルス感染症への対応が続いており、試薬・マウス調達、臨床検体の採取を含め研究への影響は回避困難と予想し、状況に応じて動物実験系を優先する等、臨機応変に対処する。今年度までの研究で確立した造血幹細胞移植モデルを利用し、フローサイトメーターで造血幹細胞分画をソーティングしたgreen fluorescent protein(GFP)遺伝子改変マウスから、同系野生型に移植を昨年に引き続き行う。加えて、GFPマウス骨髄細胞中の血管内皮系細胞表面マーカー陽性の細胞及び骨髄以外の組織由来の血管内皮系細胞の共移植群、対照群も作製する。その後、経時的に各群マウスの末梢血、造血器細胞数及び構成を解析し、臓器組織も採取する。血漿あるいは血清は凍結保存し、血中のアンジオクライン因子濃度、活性を測定する。分離した血管内皮系細胞については、包括的遺伝子発現解析を通じ、移植片生着に伴う血管内皮系細胞の性状変化を精査する。また、生理学的ストレスの存在、非存在下での造血系細胞との共培養実験を通じて、内皮の造血系細胞増殖上の有用性を確認する。さらに採取臓器組織の病理切片についてアンジオクライン因子の免疫特殊染色、in situ hybridizationを施行する。
引き続き、臨床検体については、骨髄、末梢血の該当検体について細胞数、また細胞構成解析を続けると共に患者血漿、血清については、凍結保存し、アンジオクライン因子濃度、活性を測定する。また、血管内皮系細胞について、包括的遺伝子発現解析を施行し、生着過程における血管内皮系細胞の性状変化を精査する。
これらの実験を通じて、移植片中の血管内皮系細胞の陽性率、血中、組織中のアンジオクライン因子動態と生着期間との関連性を考察し、最終的にこれらの実験結果から、通常の造血幹細胞移植と比較した骨髄組織特異的血管内皮系細胞共移植の有用性について評価検討する。
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| Causes of Carryover |
コロナウイルスの影響で3月までに納品予定のものが間に合わなかったため予算を全額執行できなかったので次年度に回すことにした。
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