2019 Fiscal Year Research-status Report
Development of mucociliary transport activity therapy for improvement of stem cell ageing in COPD
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19K17678
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| Research Institution | Kyoto Prefectural University of Medicine |
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Principal Investigator |
田宮 暢代 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 研修員 (30569041)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | COPD / 線毛細胞 / 前駆細胞 / ステムセルエイジング / 健康寿命 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
慢性閉塞性肺疾患（chronic obstructive pulmonary disease :COPD）のマネージメントにおいて、気道感染症予防は鍵である。気道での粘液線毛クリアランスの低下は、気道感染症リスクとなるため、その評価が、感染防御において重要である。本研究では①ヒト初代培養気道上皮細胞におけるCOPD群と非COPD群での線毛機能評価・分化誘導の差異（杯細胞/線毛細胞比）について、②前駆細胞のステムセルエイジングの差異について、③COPD群で長期薬剤負荷培養による分化やステムセルエイジングへの影響も網羅し、新たなCOPDの疾患概念の構築と革新的治療を開発し、健康寿命を延ばす治療を目標とする研究である。
気管支内視鏡検査時に気管支擦過で採取したヒト気管支細胞から前駆細胞を精製、Air Liquid Interface（ALI）培養し、 線毛運動の評価（線毛運動周波数ならびに線毛運動振幅角を測定）、電子顕微鏡による線毛形態変化・気道細胞分化評価・エイジングマーカー評価をCOPD群・非COPD群間で行うことを目的とする。また、採取患者の喀痰咳嗽症状スコア（CASA-Q）との相関があるかについても評価することも目的とする。
前述した目的を達成するため、本学ならびに協力研究機関の医学倫理審査委員会に申請し、通過後、①気管支内視鏡検査時に擦過のみで採取したヒト気管支細胞から前駆細胞を精製し、ALI培養を行い、精製した前駆細胞を逐次保存し、②線毛運動の評価、杯細胞/線毛細胞比評価、細胞内pH、細胞内カルシウム濃度、細胞内クロライド濃度、cAMP測定、③COPD治療薬の単回および長期投与における線毛運動評価をおこなっている。協力研究機関の倫理審査委員会に期間を要したが、通過後は順調に細胞採取が進み、全例に患者の症状評価であるCASA-Qを行い、データ蓄積を引き続きおこなっている。
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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
前述した目的を達成するため、京都府立医科大学ならびに共同研究機関である京都薬科大学、洛和会音羽病院の医学倫理審査委員会に申請をおこなった。最終的に半年間程度の期間を要したが、各機関の倫理審査委員会通過後は、順調に採取し、現在10例の患者より細胞採取ならびに質問票を得ている。ただし、同意を得られなければ患者からは採取できないこと、同意を得られても悪性腫瘍の浸潤で採取できうる気管支がない患者も存在することから、プロトコール上の気管支擦過が検査中にできないこともあるため、現在の細胞採取進捗状況は予想範囲内と考えている。
採取後のヒト気管支細胞細胞については、前駆細胞を精製し、Air Liquid Interface （ALI）培養を行い、精製した前駆細胞を保存する過程においては滞りなく、培養した気管支細胞における線毛運動の評価（線毛運動周波数Cilia Beat Frequency CBFならびに線毛運動振幅角Cilia Bend Amplitude CBAを測定）や胚細胞/線毛細胞比についての解析も順調に運んでいる。
薬剤の単回および長期投与における線毛運動評価、気道細胞分化能、エイジングマーカー発現量についての評価も、採取できた患者細胞については順調に運んでいる。
上記のことから、細胞採取開始後は進捗はおおむね順調に進展していると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後、引き続き同意を得られた患者からの採取と症状評価であるCASA-Q質問票を得ることがデータ蓄積のために必要である。ただし、国内で2020年に入り、COVID-19感染症が流行し、本機関ならびに研究協力機関も気管支内視鏡検査そのものの患者数がいずれの協力研究機関においても減少していることもあり、採取できる進捗については落ちつつあるという可能性は否定はできない。
しかし、得られた細胞については、前駆細胞を保存していることから、さらなる評価をすすめることが可能である。①線毛運動評価、ALI培養時の細胞内pH、細胞内カルシウム濃度、細胞内クロライド濃度、cAMP測定、気道細胞分化評価・前駆細胞のエイジングマーカー評価をCOPD群・非COPD群間についての比較について進める。②また、データ蓄積後、患者の症状評価としては、喀痰咳嗽スコアとして用いられているCASA-Qを用い、相関があるのかどうかを検証する。COPD群のみならず、非COPD群についても行う。③COPD患者からの保存細胞から分化したALI培養細胞を用い、COPD治療薬（LABA、LAMA、ICS、テオフィリン製剤）の単回および長期投与におけ線毛運動評価（CBF、CBA）、気道細胞分化能、エイジングマーカー発現量を評価する。→それぞれの薬剤への反応性・効果に関しては個体差がある場合、phenotypingする。
④ ①～③で得られた結果をもとにして、粘液線毛クリアランス機能の改善のみならず、前駆細胞からの杯細胞分化への誘導因子の同定とその抑制、前駆細胞のエイジングを促進する因子の検証（各種阻害剤、siRNAによるノックダウン、CRISPR/Cas9法によるノックアウト）や、抑制する効果のある薬剤を確証していく。
さらに、それぞれ①～④について、得られた結果を取りまとめ、学会発表を行い、論文作成を行う方針である。
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| Causes of Carryover |
本研究では、気管支内視鏡検査時に擦過のみで採取したヒト気管支細胞から前駆細胞を精製し、Air Liquid Interface培養し、 線毛運動の評価を行っているが、
前述した目的を達成するため、京都府立医科大学ならびに研究協力機関である京都薬科大学、洛和会音羽病院の医学倫理審査委員会申請をおこなったが、すべての通過に半年の期間がかかり、既存のインキュベーター内の培養数であったことから、2019年度は購入はしていない。しかし、2020年度には既存のインキュベーター以上となる可能性が高く、予定していたインキュベータ購入分を2020年度に繰り越している。
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Research Products
(4 results)
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[Presentation] ヒト気道培養細胞におけるFormoterolの線毛運動機能評価2019
Author(s)
田宮 暢代, 瀬古 友利恵, 吉村 彰紘, 西岡 直哉, 山本 千恵, 張田 幸, 今林 達哉, 千原 佑介, 金子 美子, 山田 忠明, 内野 順治, 細木 誠之, 高山 浩一
Organizer
第59回日本呼吸器学会学術講演会
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[Presentation] ヒト気道培養細胞における抗がん剤負荷時の線毛運動評価2019
Author(s)
田宮 暢代, 瀬古 友利恵, 吉村 彰紘, 西岡 直哉, 山本 千恵, 張田 幸, 今林 達哉, 千原 佑介, 金子 美子, 山田 忠明, 内野 順治, 細木 誠之, 高山 浩一
Organizer
第59回日本呼吸器学会学術講演会
