Decipher cell-cell interactions

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20H00548
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 廣畑 聡 岡山大学, 保健学域, 教授 (90332791)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岡田 保典 順天堂大学, 大学院医学研究科, 特任教授 (00115221) ; 冨田 秀太 岡山大学, 大学病院, 准教授 (10372111) ; 渡辺 彰吾 岡山大学, 保健学域, 准教授 (20548341) ; 落谷 孝広 東京医科大学, 医学部, 教授 (60192530) ; 西田 圭一郎 岡山大学, 医歯薬学域, 准教授 (80284058)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2025-03-31
• Keywords: メタロプロテアーゼ / microRNA

Outline of Annual Research Achievements

細胞外分泌小胞は細胞から分泌される30-100nmの小胞である。細胞外分泌小胞の内部にはmicroRNAなどが含まれている。最近の研究によって細胞外分泌小胞が細胞間情報伝達機構を担っていることが明らかとなってきた。 細胞外分泌小胞の作用メカニズムとして取り込まれた小胞の内部に含まれているmicroRNAが標的RNAに作用すると考えられるなど、その疾患における役割が注目を集めている。 本研究では、細胞外分泌小胞の表面分子と、取り込む細胞という二つの因子に着目して、それぞれがどのように取り込み機構にかかわっているのかを明らかにする。さらに、組織由来細胞外分泌小胞に着目し、その性質・情報伝達について明らかにする。

2022年度には、細胞外分泌小胞の表面分子をRNA干渉法によって発現抑制したところ、細胞外分泌小胞取り込みの程度が細胞の種類によって差異があることが明らかとなった。

さらに、マウスの性腺周囲脂肪組織および皮下脂肪組織をそれぞれ器官培養をおこない培養上清を回収して濃縮をおこなった後に細胞外分泌小胞の精製をおこなった。さらに、脂肪組織のうちに一定量含まれる脂肪細胞からの細胞外分泌小胞の影響を考慮して、脂肪細胞を取り除いた成分である血管間葉系成分（Stromal Vascular Fracture）を選択的に培養してその培養上清から細胞外分泌小胞を精製する実験を行った。この実験結果から、器官培養をおこなって組織から直接細胞外分泌小胞を回収するよりも、いったん脂肪成分を取り除いた血管間葉系成分（Stromal Vascular Fracture）を培養してその培養上清から細胞外分泌小胞を回収する方がより有効な細胞外分泌小胞を得られることが明らかとなった。さらに、不死化した脂肪組織由来幹細胞を培養し、その培養上清から細胞外分泌小胞を回収する実験系を確立した。

Current Status of Research Progress

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

Reason

細胞外分泌小胞の表面分子に関する検討により、ある特定の細胞への取り込みが抑制されることを見出した。このことは、ドラッグデリバリーシステムとして細胞外分泌小胞をある目的の細胞へのみ送達させることができる可能性を示唆している。変形性関節症の治療薬を特定の細胞にのみ作用させることが可能となれば副作用の少ない強力な治療の実施へと展開することができる。また、器官培養による細胞外分泌小胞の解析においては脂肪細胞の影響を極力除去することが望ましいと考えて、脂肪細胞を取り除いた分画である血管間葉系成分（Stromal Vascular Fracture）を選択する手法を開発した。この手法では、他のグループからの報告にそん色ない約１０％程度の脂肪組織由来幹細胞を含むことをフローサイトメトリー法による解析で明らかにした。今後は、この血管間葉系成分（Stromal Vascular Fracture）から細胞外分泌小胞を精製する手法で研究を進めていく方針である。

Strategy for Future Research Activity

今年度は細胞外分泌小胞の表面分子の作用で見出した効果がin vitroのみでなく、生体内でも実際に起こるのか、すなわち細胞選択性を示すことがあるのかについて動物実験を用いて実施することを検討している。

次に、血管間葉系成分（Stromal Vascular Fracture）の選択的培養実験系を用いて、細胞外分泌小胞を精製して細胞への効果を種々検討する。
同時に不死化脂肪由来幹細胞の培養系から得られる細胞外分泌小胞による、細胞への作用を検討する。細胞に対する作用の違いが細胞外分泌小胞の内包されている成分の違いによるものか、それとも表面分子の違いなのかについても着目しつつ研究を推進していく計画である。

Research Products

• [Journal Article] ADAMTS4 is involved in the production of the Alzheimer disease amyloid biomarker APP669-711 (2023)
  • Author(s): Matsuzaki Masaya、Yokoyama Miyabishara、Yoshizawa Yota、Kaneko Naoki、Naito Hiroki、Kobayashi Honoka、Korenaga Akihito、Sekiya Sadanori、Ikemura Kentaro、Opoku Gabriel、Hirohata Satoshi、Iwamoto Shinichi、Tanaka Koichi、Tomita Taisuke
  • Journal Title: Molecular Psychiatry Volume: 28 Pages: 1802～1812
  • DOI: 10.1038/s41380-023-01946-y
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Therapeutic effect of ouabagenin, a novel liver X receptor agonist, on atherosclerosis in nonalcoholic steatohepatitis in SHRSP5/Dmcr rat model (2023)
  • Author(s): Shusei Yamamoto, Ikumi Sato, Moe Fujii, Mai Kakimoto, Koki Honma, Sora Kirihara, Hinako Nakayama, Taketo Fukuoka, Satoru Tamura, Minoru Ueda, Satoshi Hirohata, Shogo Watanabe
  • Journal Title: Canadian Journal of Physiology and Pharmacology Volume: in press Pages: －
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Antioxidant Action of Xanthine Oxidase Inhibitor Febuxostat Protects the Liver and Blood Vasculature in SHRSP5/Dmcr Rat (2023)
  • Author(s): Mai Kakimoto, Moe Fujii, Ikumi Sato, Koki Honma, Hinako Nakayama, Sora Kirihara, Taketo Fukuoka, Shang Ran, Satoshi Hirohata, Kazuya Kitamori, Shusei Yamamoto, Shogo Watanabe
  • Journal Title: Journal of Applied Biomedicine Volume: in press Pages: －
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Uric acid elevation by fructose overload exacerbates NASH and atherosclerosis via oxidative stress (2023)
  • Author(s): Moe Fujii, Mai Kakimoto, Ikumi Sato, Koki Honma, Sora Kirihara, Hinako Nakayama, Taketo Fukuoka, Satoshi Hirohata, Kazuya Kitamori, Shang Ran, Shusei Yamamoto, Shogo Watanabe
  • Journal Title: Current nutrition and food science Volume: in press Pages: －
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Increased Glycine-conjugated and Unconjugated Bile Acid Levels Associated with Aggravation of Nonalcoholic Steatohepatitis and Cardiovascular Disease in SHRSP5/Dmcr Rat. (2023)
  • Author(s): Yamamoto S, Sato I, Fujii M, Kakimoto M, Honma K, Akiyama N, Sakai M, Fukuhama N, Kumazaki S, Hirohata S, Kitamori K, Yamori Y, Watanabe S
  • Journal Title: Acta Med Okayama Volume: 77(1) Pages: 29-36
  • DOI: 10.18926/AMO/64358
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Suppression of nitric oxide synthase aggravates non-alcoholic steatohepatitis and atherosclerosis in SHRSP5/Dmcr rat via acceleration of abnormal lipid metabolism (2022)
  • Author(s): Sato Ikumi、Yamamoto Shusei、Kakimoto Mai、Fujii Moe、Honma Koki、Kumazaki Shota、Matsui Mami、Nakayama Hinako、Kirihara Sora、Ran Shang、Usui Shinichi、Shinohata Ryoko、Kitamori Kazuya、Hirohata Satoshi、Watanabe Shogo
  • Journal Title: Pharmacological Reports Volume: 74 Pages: 669～683
  • DOI: 10.1007/s43440-022-00380-1
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Androgen-regulated MafB drives cell migration via MMP11-dependent extracellular matrix remodeling in mice (2022)
  • Author(s): Alcantara Mellissa C.、Suzuki Kentaro、Acebedo Alvin R.、Kajioka Daiki、Hirohata Satoshi、Kaisho Tsuneyasu、Hatano Yu、Yamagata Kazuo、Takahashi Satoru、Yamada Gen
  • Journal Title: iScience Volume: 25 Pages: 105609～105609
  • DOI: 10.1016/j.isci.2022.105609
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] ADAMTS1 inhibits tumor growth along with inhibiting angiogenesis. (2022)
  • Author(s): Satoshi Hirohata
  • Organizer: 2022 Korea-Japan Joint Symposium on Matrix Biology
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ADAMTS4 as an enzyme cleaving at APP669 site. (2022)
  • Author(s): Naoki Kaneko, Miyabishara Yokoyama, Masaya Matsuzaki, Kentaro Ikemura, Gabriel Opoku, Akihito Korenaga, Sadanori Sekiya, Shinichi Iwamoto, Satoshi Hirohata, Koichi Tanak, Taisuke Tomita
  • Organizer: AAIC2022 (Alzheimer's Association International Conference 2022)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] APP669切断酵素ADAMTS4の同定 (2022)
  • Author(s): 金子直樹、横山雅シャラ、池村健太郎、松崎将也、Gabriel Opoku、伊永章史、関谷禎規、岩本慎一、廣畑聡、田中耕一、富田泰輔
  • Organizer: 第41回日本認知症学会学術集会/第37回日本老年精神医学会
• [Presentation] ELUCIDATION OF THE TEMPORAL AND SPATIAL MODE OF EXTRACELLULAR MATRIX REMODELING IN VENTRAL WALL DEVELOPMENT. (2022)
  • Author(s): Gabriel Opoku, Kentaro Ikemura, Ryosuke Ando, Airi Nakano, Ren Takashita, Saeko Hirabayashi, Miki Taga, Omer Faruk Hatipoglu, Junko Inagaki, Satoshi Hirohata
  • Organizer: 第95回日本生化学会大会
• [Presentation] アルツハイマー病血漿バイオマーカー分子APP669-711の産生酵素ADAMTS4の同定 (2022)
  • Author(s): 横山 雅シャラ、金子 直樹、松崎 将也、吉澤 遥太、Hiroki Naito、Akihito Korenaga、関禎規、池村健太郎、Gabriel Opoku、廣畑聡、岩本慎一、田中耕一、富田泰輔
  • Organizer: 第27回 日本病態プロテアーゼ学会
• [Presentation] 細胞外基質分解酵素を標的とした変形性関節症の新たな治療候補化合物 (2022)
  • Author(s): 中野 愛梨、岩本 結衣、池村 健太郎、安藤 亮典、オポク ガブリエル、高下 蓮、平林 沙江子、多賀 実紀、勝山 惠理、廣畑 聡
  • Organizer: 第16回日本臨床検査学教育学会学術大会
• [Presentation] 鉄代謝はNASHと動脈硬化を結ぶ新たなリスク因子になりうるか (2022)
  • Author(s): 本間宏基、桐原空、中山日菜子、柿本麻衣、藤井萌、佐藤生弥、山元修成、廣畑 聡、渡辺彰吾
  • Organizer: 第54回日本動脈硬化学会学術集会