マイクロ糸球体モデルによるタンパク透過性亢進の機序解明

2021 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19K12774
• Research Institution: Gunma University
• Principal Investigator: 池内 由果 群馬大学, 医学部附属病院, 助教 (70420114)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小林 靖子 群馬大学, 医学部附属病院, 講師 (60451720)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: マイクロ糸球体モデル / タンパク透過性 / ヒト株化ポドサイト / ヒト株化糸球体血管内皮細胞 / 剪断応力

Outline of Annual Research Achievements

尿は、腎臓にある糸球体という小さな血管でできた装置で血液から濾過されます。糸球体血管壁は上皮細胞と内皮細胞、その間にある基底膜の3層で構成されています。この血管壁は、血液の血漿成分の中のある大きさ以上のタンパク質を漏らさない濾過障壁として働いています。糸球体に炎症が起こると濾過障壁の機能が損なわれて、大量の白尿質が尿中に漏れます。この研究では、濾過障壁障害が起こるメカニズムを解明するために、ヒト糸球体上皮細胞や血管内皮細胞の細胞株をマイクロ流体デバイス内に培養して濾過障壁モデルを作成し、正常糸球体濾過障壁の再現や、機能破綻モデルを作成し、糸球体腎炎の原因解明や新しい治療法を開発するツールとすることを目的として研究を行いました。マイクロチップ内のメンブレンフィルターとなる多孔質膜の表裏に健常ヒ トポドサイトおよび健常ヒト糸球体内皮細胞株を分化培養し、この隔壁を介した平行な2本の流路をそれぞれ血管腔およびボウマン(原尿)腔とします。適切な剪断応力を決定したのち、この系を用いて、蛍光ラべルアルブミンを高分子タンパク、カルセインという蛍光色素を低分子タンパクとして透過性実験を行ったところ、高分子タンパクの透過率は低分子カルセインと比較して低いことがわかりました。この系を用いて血管透過性を更新させる因子 Puromycin Aminonucleoside(PAN)と Lipopolysaccharide (LPS)を負荷し、タンパク透過性に変化があるか実験を行いました。 PAN、LPSともに０.５μg /mL以上で、濾過障壁として重要なポドサイトの脱落を認めずに、有意な高分子蛋白の透過性亢進を認め、濾過障壁の破綻モデルの作成を達成しました。