2021 Fiscal Year Research-status Report
細胞内Ca2+と活性酸素が誘導するプログラム細胞死による肝虚血再灌流傷害の新展開
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20K08299
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
芳賀 早苗 北海道大学, 保健科学研究院, 特任講師 (60706505)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
森田 直樹 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 総括研究主幹 (60371085)
尾崎 倫孝 北海道大学, 保健科学研究院, 教授 (80256510)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | ネクローシス様プログラム細胞死 / 肝虚血再灌流傷害 / 活性酸素 / 細胞内カルシウムイオン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、虚血および再灌流時に肝細胞内で引き起こされる『活性酸素』, 『細胞内カルシウムイオン』, そして『（ネクローシス様）プログラム細胞死』に着目し、これまでの概念では説明しきれない肝傷害誘導機序の存在を明らかにすることを目的とする。この研究は、特に肝傷害の維持・拡大におおきく関わる、再灌流後中～後期の持続的な肝傷害をターゲットとし、新たな肝虚血再灌流傷害機構の解明に挑み、新たな標的分子・機序を導き出す意義を持つ。
本研究では、「ネクロプトーシス」、「パータナトス」など種々のネクローシス様プログラム細胞死等と、低酸素/再酸素化時に肝細胞内で引き起こされる様々なイベント、環境変化(①酸化ストレス、②細胞内カルシウムイオン(Ca2+)濃度―CaMKⅡ）の機序を段階的に進める計画である。
本年度は昨年度の研究成果を取りまとめるとともに、引き続き上記計画に則り研究を進めた。昨年度から着手している低酸素/再酸素化時の細胞内カルシウムイオン―CaMKⅡを介したネクロプトーシスの分子機序の解析を進め、この細胞死の機序や意義を解析した。これに関連して、ネクロプトーシスと他のプログラム細胞死との相互関係や相違についての解析も進めた。また、昨年度から取り掛かっている肝虚血/再灌流モデルにおける肝細胞死解析に関しては、ターゲットを抑制した条件での検討段階まで解析を進めた。また、各プログラム細胞死の重要性・機能性を検討するためのツールの開発に関して、事調査及び構想を固めることができた。
以上のように、本年度も肝細胞および生体肝で引き起こされる細胞死の機能性とその誘導機序について、基盤から応用までの検討を進めることができた。
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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
本研究は、ネクロプトーシス、パータナトス、それぞれの低酸素/再酸素化誘導細胞死について、① 酸化ストレスによる制御、②細胞内カルシウムイオン―CaMKⅡによる制御、③両細胞死経路の相互作用と相違、そして④肝虚/再灌流モデルにおける各細胞死、以上の項目について段階的に検討を進める計画のもと研究に取り組んでいる。
本年度はまず、昨年度の研究成果を取りまとめ、パータナトス細胞死の誘導機序解析についてとりまとめ、論文化を進めた。また、昨年度から着手している細胞内カルシウムイオン―CaMKⅡを介したネクロプトーシスの分子機序について、さらには、ネクロプトーシスと他のプログラム細胞死との相互関係や相違について、細胞レベルでの解析を進め、個々の細胞死の意義と相互の関りについてのデータ解析を進めた。in vivoレベルでの検討に関しては、マウス肝虚血/再灌流モデルにて、昨年度から引き続き研究を進めており、インヒビターを用いてターゲットを抑制した条件での解析を進めた。マウスを用いた検討では、各条件によって異なるデータが得られていることから、インヒビター以外をもちいたターゲット抑制条件での検討が必要であることが分かった。他方では、解析に必要な一部の試薬、消耗品の入手が困難となった都合上、やむを得ず延期した検討項目もあった。以上、細胞、小動物を用いた検討では一部の項目を延長、延期して、次年度も引き続き検討を進める。
また一方で、今回着目している分子のひとつを制御するシステムの構築を目指し、事調査及び今後の構想を固めることができた。今後、このツールを作製し、これを用いた成果が出れば、各プログラム細胞死の重要性・機能性を深く理解することを可能にすると考えている。
以上のとおり、検討が延長、延期した部分もあるが、それを加味しても本年度の進捗状況ははおおむね順調に進展していると評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究は、肝虚血再灌流における「ネクロプトーシス」、「パータナトス」などのネクローシス様プログラム細胞死に焦点を当て、それぞれが関わる誘導機序、分子メカニズムを解析し、プログラム細胞死の新しい機序を明らかにすることを目指している。この研究課題を解明するために、本研究は、それぞれの低酸素/再酸素化誘導プログラム細胞死について、① 酸化ストレスによる制御、②細胞内カルシウムイオン―CaMKⅡによる制御、③両細胞死経路の相互作用と相違、そして④肝虚/再灌流モデルにおける各細胞死の解析、以上の項目について段階的に進める計画である。
今後の研究推進方策としては、現在着手している細胞内レベルでのカルシウムイオン―CaMKⅡを介した細胞死（①、②）、および④肝虚血/再灌流モデルにおける肝細胞死の検討を進め、主にネクロプトーシスについてのデータ解析とまとめを行う。特に小動物実験では、ターゲット分子の制御（抑制）方法について再検討を行う。次の段階として、低酸素/再酸素化肝細胞時のネクロプトーシスと他のプログラム細胞死との相互関係と相違の解析へと段階を進める（③）。この解析については、細胞死阻害剤、酸化ストレス/CaMKⅡ阻害剤やsiRNA等を組み合わせた解析法を用いる予定である。また、後述の分子機能プローブやツールの有用性が明らかになった段階で、これらを利用した検討を行い、その理解を深める計画である。
本年度は分子を制御するシステムの構築を目指し、事調査およびデザインの検討へも進むことができたため、今後、このツールの作製と機能性の検討を進める。これを本研究に応用できれば、③を中心とした各プログラム細胞死の重要性・機能性、相互作用を深く理解できると考えている。
上記のような計画により、次年度以降も本研究課題を進めてゆく予定である。
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| Causes of Carryover |
前項で述べた通り、主にネクローシス様細胞死についての解析をin vitro, in vivoレベルで検討している際、データ解析や再検討すべき事項について調査を行った段階で次年度使用金が発生した。また、一部の次年度使用金は、メーカーの試薬・消耗品類の在庫切れの発生によって本年度内の購入が不可能となったものがあったため、生じたものである。この段階の検討は次年度も引き続き検討を行うため、本年度発生した次年度使用分は、翌年度分研究費と合算して、同段階の研究に使用する計画である。また、同研究費は、次年度以降進める分子を制御するツールの作製および機能検討にも使用して研究を進める。
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| Remarks |
芳賀 早苗、尾崎 倫孝「肝細胞における低酸素・再酸素化傷害 -光プローブを用いたプログラム細胞死（ネクロトーシス・アポトーシス）の解析」肝細胞研究会 "研究交流" 2021年
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Research Products
(6 results)
