2023 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, 医学研究院, 特任助教 (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, 医学研究院, 学術研究員 (80256510)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2025-03-31
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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 / 炎症 |
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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』、『（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している。特に、肝傷害の維持・拡大に大きく関わる再灌流後中～後期の持続的な肝傷害に着目し、新たな標的分子・機序を導きだしたい。本研究では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、④肝虚血/再灌流モデルにおける各細胞死の解析、以上の段階に分けて研究を進めている。本年度は前年度から着手している項目を引き続き実施した。
肝虚血/再灌流マウスモデルを用いた検討：本検討ではターゲットを抑制した系をもちい肝虚血/再灌流による肝傷害の抑制効果を進めているが、昨年度より引き続きターゲット分子を抑制する方法について再検討を進めた。続いて動物レベルでの同抑制方法の検討に進むため、準備に着手した。
細胞内カルシウムイオン-CaMKⅡによる制御：近年の知見から、「酸化ストレス/Ca2+/プログラム細胞死」をつなぐ新たな分子のかかわりが示唆され、調査を進めていたが、本年度は新しいターゲットとして細胞レベルでの解析を開始した。この結果、本ターゲットは前述の細胞内の現象の中でも、炎症が関わる細胞死、つまり傷害の後期に引き起こされる組織傷害に深いかかわりがある可能性を見出すことができた。
両細胞死経路の相互作用と相違に関する検討：種々の細胞死の関わり、相違を解析するため、各プログラム細胞死の誘導に関わるツールの開発に着手しているが、本ツールの機能性および改良への検討を進めた。
以上のとおり、新しいターゲットの追加検討により、肝の再灌流後中～後期に起こる持続的な肝傷害のメカニズムをより深く詳細に理解できる可能性が広がった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本年度も前年度から継続している課題を継続して検討を進め、研究の遂行を目指した。
特にカルシウムイオンとプログラム細胞死の機能やその相互関係の解析では、前年度より着目した新しいターゲットについて細胞レベルでの検討を進めることができた。酸化ストレス/Ca2+とプログラム細胞死において、特に炎症が関わる細胞死の側面からのアプローチを追加検討することができ、より深い機序の解明へ展開が広まった。本検討は追加した研究計画として実施され、新たな時間を要しているが、本研究に新たな知見を与えるものとして研究の遂行に寄与するもの考えている。
また、動物実験ではターゲット抑制の効果が明確に確認できていない状況が続いており、この課題を解決するために阻害剤利用に変わるターゲット抑制の新たな手法や条件の調査を開始していた。本年度はこれらの細胞レベルでの検討に段階を進めたが、この解析は期間を延長して検討する必要が生じている。確かな分子機序の解明を目指すために、細胞、動物レベル双方で効果のあるターゲットの抑制方法を選ぶ必要がある。研究方法の再検討となるが、不可避の段階である考えている。
以上のとおり、一部で研究計画内容の再検討・見直しが生じ、当初の計画以上の時間を要している。しかしこれらは次の段階へ研究を進めるために必要なポイントであるため、引き続き検討を進める。一方、本研究では新しい展開（新規ターゲットの検討）へ研究を進めている段階であり、継続して検討する必要がある。このようにさまざまな理由で研究期間の延長が必要となっているため、進捗の評価としては“やや遅れている”とした。
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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概念を明らかにすることを目指している。次年度は本年度の研究を延長して実施し、各段階での解析を進め、肝虚血/再灌流モデルにおける各細胞死の分子機序をとりまとめたい。
特にネクロプトーシス様細胞死の新しい機序に関しては、新規ターゲットの追加検討とデータ解析を進める。具体的には、ネクロプトーシス様プログラム細胞死や炎症に関与することのわかった新しいターゲットと環境変化(酸化ストレス、細胞内カルシウムイオン(Ca2+))、そして炎症とのかかわりを細胞レベルでの解析で進めるとともに、生体肝でも同様の機能が認められるか検討を進める計画である。
また一方で、肝虚血/再灌流モデルマウスでの肝傷害の解析の課題克服、また、各プログラム細胞死の誘導に関わるツールの評価もそれぞれ引き続き取り組み、得られたデータの解析結果より、細胞から生体レベルでの検討に段階をすする予定である。
このような計画で研究を進め、それぞれの段階の成果をとりまとめ、各々のプログラム細胞死の重要性・機能性、相互作用を深く理解し、酸化ストレス、細胞内カルシウムイオンが関わる新しい細胞死（ネクロプトーシス様プログラム細胞死）の機序と意義に迫りたいと考えている。
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| Causes of Carryover |
本年度は計画された細胞～動物を用いた検討まで段階を進め、年度内でデータをとりまとめ、研究の総括を行う計画で研究費を計上していたが、当初の予定を変更し、各段階で、主に細胞レベルから再度見直す必要が生じた。このため細胞をもちいた検討が主体となり、研究期間も延長した。この理由で年度内の助成金使用額に変更が生じ、次年度分の使用額が残ることとなった。
次年度は本年度の未使用額を使って延長して研究を実施する計画である。具体的な使用計画としては、新規ターゲットの検討、解析ツールの機能解析、そして種々の細胞死関連分子の抑制方法の検討について細胞実験にて行い、各段階について適宜動物レベルでの効果の評価・検討等に本年度の未使用額を使用する。
また、これまでの研究成果の発表や国内外の同テーマの情報収集のための費用としても本年度の未使用額を使用する計画である。
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[Journal Article] Analysis of anticipatory behavior formation mechanism induced by methamphetamine using a single hair.2023
Author(s)
Riku Sato, Megumi Kanai, Yukina Yoshida, Shiori Fukushima, Masahiro Nogami, Takeshi Yamaguchi, Norio Iijima, Kenneth Sutherland, Sanae Haga, Michitaka Ozaki, Kazuko Hamada, Toshiyuki Hamada.
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Journal Title
Cells
Volume: 12
Pages: 654
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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