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2021 Fiscal Year Annual Research Report

肺線維症責任遺伝子同定と疾患由来iPS細胞分化肺細胞による細胞死と線維化の関連性

Research Project

Project/Area Number 20H03687
Research InstitutionTokyo Medical and Dental University

Principal Investigator

瀬戸口 靖弘  東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 特任教授 (90206649)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 宮崎 泰成  東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 教授 (30396999)
後藤 慎平  京都大学, 医学研究科, 特定准教授 (50747219)
岡本 師  東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 寄附講座准教授 (60724200)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2024-03-31
Keywords肺線維化 / 家族性間質性肺炎 / サーファクタント / テロメア / エクソーム / 細胞死 / 細胞老化 / iPS
Outline of Annual Research Achievements

進行性肺線維化の機序を明らかにするため家族性肺線維症を含む家族性間質性肺炎(FIP)を中心に責任遺伝子の同定、その責任遺伝子変異に関連する肺線維化の進展機序について研究を進めてきた。中でもII型肺胞上皮細胞を中心にFIPの責任遺伝子の同定を継続実施してきた。現在までにサーファクタント(sft)関連遺伝子群(SFTPA1/A2、SFTPC、ABC-A3)、テロメア関連遺伝子群(TERC、TERT、RTEL1、PARN、DKC1)の2つの群に絞られることを全ゲノムExome解析にて明らかにした。成人FIPでSft関連遺伝子群においては、II型肺胞上皮細胞に小胞体(ER)ストレス(ERS)をもたらすことは共通の現象であった。しかし、変異によってERSの程度が異なることを見出した。Sft関連遺伝子群にあってSFTPA1変異では、ERS以後 細胞死(necroptosis)がホモ接合体において出現し肺線維化にいたることをあきらかにしてきた。一方、ヘテロ接合体変異を有する両親、子供では肺線維化は出現していないためヘテロ接合体保有者の全exome解析も実施しホモ、比較を行ったが既知の線維化関連遺伝子変異は特定されなかった。ホモ、ヘテロ接合者のiPS細胞から肺オルガノイド作製は終了しておらず、transcriptome比較解析に至っておらず22年度へ継続する。このため肺組織病理検体からの検討を加え、sft関連遺伝子群のSFTPA1/SFTPA2、SFTPCいずれの変異を有する症例においてもfibroblastic fociの再生上皮細胞のみに細胞老化現象を認め、これはテロメア関連遺伝子群の変異を有する症例と同様の傾向をとっていることを見出した。このうちの一部に細胞死に関わるRIP3K発現も認めた。これらの現象が、線維化促進に関連し、治療法開発につながる可能性を有していると考えられる。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

2020年度以上の新型コロナ感染拡大に伴う第4から6波の異常な感染者数と重症者数に増加に伴い、2020年度以上の大学附属解析研究室等の使用制限も遭遇し、iPSから肺オルガノイド作成、それに引き続くtranscriptome解析など当初予定していた計画が遅延している部分が出ている。iPSは作成してあるため本年度は2021年度の遅延している部分をおこなう。サーファクタント関連遺伝子特にSFTPA1, SFTPA2、SFTPC各遺伝子変異によるERストレスの定量性評価システム構築を行った。2021年度までの研究の一部の成果を国際医学雑誌へ投稿準備中となっている。
サーファクタント関連遺伝子やテロメア関連遺伝子変異以外で特発性肺線維症と類似する進行性肺線維化を有する慢性過敏性肺炎についても細胞老化、細胞死が線維化促進に対する普遍的な現象である可能性もあるため評価を行なっている。一部は、国際医学雑誌へ2021年度on line版,2022年度2月に誌上報告を行いpress releaseも行った。

Strategy for Future Research Activity

以下の4点について研究予定である。
1.SFTPA1遺伝子のホモ接合変異、ヘテロ接合変異iPS細胞、ゲノム編集により修復したiPS細胞からの肺オルガノイド作成、肺胞II型上皮細胞、間葉系細胞の誘導を2021年度実施予定であったが肺オルガノイド作成以降が遅れているため2022年度で実施する。系が安定し次第、single cell RNA sequenceを行い発現遺伝子の動態の比較評価の予定である。SFTPA1以外にSFTPC変異についても同様の解析を並行させる。また、SFTPA1については、解析結果を基に所有しているSFTPA1変異遺伝子knock-inマウスのデータと比較し、線維化の起点を探る予定である。2.021年度で発見した、肺線維化中心の再生上皮細胞の細胞老化現象と一部necroptosis関連のRIP3Kの発現について免疫組織学的検討からTranscriptome解析へ進めERストレス、細胞老化、necroptosisに関連する分子の発現評価を行い線維化促進と細胞老化、細胞死との関連性を明らかにする。3ERストレスの定量化システムを拡大させ複数のサーファクタント関連遺伝子の変異のデータと臨床データとの対比を行う 4. 新たな家族性間質性肺炎の全エクソームsequence解析は、本年度も継続しする。新規の遺伝子変異であればiPS細胞作成への準備もおこなう。

  • Research Products

    (9 results)

All 2022 2021 Other

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 1 results) Presentation (3 results) (of which Invited: 1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Alternative Gene Expression by TOLLIP Variant Is Associated With Lung Function in Chronic Hypersensitivity Pneumonitis2022

    • Author(s)
      Katayanagi Shinji、Setoguchi Yasuhiro、Kitagawa Sayoko、Okamoto Tsukasa、Miyazaki Yasunari
    • Journal Title

      Chest

      Volume: 161 Pages: 458~469

    • DOI

      10.1016/j.chest.2021.08.052

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Perspectives of future lung toxicology studies using human pluripotent stem cells2022

    • Author(s)
      Masui Atsushi、Hirai Toyohiro、Gotoh Shimpei
    • Journal Title

      Archives of Toxicology

      Volume: 96 Pages: 389~402

    • DOI

      10.1007/s00204-021-03188-9

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Serum Neutrophil Gelatinase-associated Lipocalin (NGAL) Is Elevated in Patients with Asthma and Airway Obstruction2021

    • Author(s)
      Kawagoe Junichiro、Kono Yuta、Togashi Yuki、Ishiwari Mayuko、Toriyama Kazutoshi、Yajima Chika、Nakayama Hideaki、Kasagi Satoshi、Abe Shinji、Setoguchi Yasuhiro
    • Journal Title

      Current Medical Science

      Volume: 41 Pages: 323~328

    • DOI

      10.1007/s11596-021-2350-1

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Disease modeling of pulmonary fibrosis using human pluripotent stem cell-derived alveolar organoids2021

    • Author(s)
      Suezawa Takahiro、Kanagaki Shuhei、Moriguchi Keita、Masui Atsushi、Nakao Kazuhisa、Toyomoto Masayasu、Tamai Koji、Mikawa Ryuta、Hirai Toyohiro、Murakami Koji、Hagiwara Masatoshi、Gotoh Shimpei
    • Journal Title

      Stem Cell Reports

      Volume: 16 Pages: 2973~2987

    • DOI

      10.1016/j.stemcr.2021.10.015

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Modeling of lung phenotype of Hermansky?Pudlak syndrome type I using patient-specific iPSCs2021

    • Author(s)
      Suezawa Takahiro、Kanagaki Shuhei、Korogi Yohei、Nakao Kazuhisa、Hirai Toyohiro、Murakami Koji、Hagiwara Masatoshi、Gotoh Shimpei
    • Journal Title

      Respiratory Research

      Volume: 22 Pages: 1~13

    • DOI

      10.1186/s12931-021-01877-8

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 肺線維化進展の機序はどこまで明らかになってきたか2021

    • Author(s)
      瀬戸口靖弘
    • Organizer
      日本肺サーファクタント・界面医学会学術総会
    • Invited
  • [Presentation] 本邦の慢性過敏性肺炎におけるMUC5Bプロモーター多型の特徴と拘束性障害の進展の検討2021

    • Author(s)
      片柳 真司, 岡本 師, 瀬戸口 靖弘, 宮崎 泰成
    • Organizer
      日本肺サーファクタント・界面医学会学術総会
  • [Presentation] TOLLIP rs5743899は慢性過敏性肺炎における肺線維化の予測因子となる可能性がある2021

    • Author(s)
      片柳 真司, 瀬戸口 靖弘, 岡本 師, 宮崎 泰成
    • Organizer
      日本アレルギー学会学術総会
  • [Remarks] 慢性過敏性肺炎における肺の線維化に関わる遺伝子を発見

    • URL

      https://www.tmd.ac.jp/press-release/20210826-1/

URL: 

Published: 2022-12-28  

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