GDF-15 as a novel biomarker and a therapeutic target for idiopathic pulmonary fibrosis

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K08541
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 大下 慎一郎 広島大学, 医系科学研究科(医), 准教授 (50508132)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 特発性肺線維症 / 間質性肺炎 / 急性増悪 / 急性呼吸不全

Outline of Annual Research Achievements

特発性肺線維症（IPF）は，有効な治療法が十分に確立しておらず，平均生存期間は3～5年と極めて予後不良な呼吸器疾患であり，急速に進行して数日～数週間で死亡に至ること（急性増悪）もある．我々は，上記課題解決のためIPF患者肺を用いたマイクロアレイ解析を行い，健常肺に比べてmRNA発現レベルが亢進している分子を同定してきた．
本研究の目的は，上記の候補分子の中から増殖分化因子15（growth differentiation factor-15: GDF-15）に着目し，①IPF病態形成におけるGDF-15の機能を解明すること，そして，②GDF-15を阻害することによって肺線維化を抑制しうることを明らかにし，IPFの新規治療標的分子としての有用性を示すことである．
まず，2020年度は以下の研究について取り組んだ．1) IPF患者の血清・肺組織を用いてGDF-15のタンパク発現を評価し（ELISA，免疫染色），IPFの診断マーカー・予後予測マーカーとしての有用性を評価する．2) 正常ヒト肺線維芽細胞株・IPF患者由来の肺線維芽細胞株を用いて，GDF-15が線維芽細胞の増殖促進・アポトーシス抑制・走化性促進に関与していることを検証する．
1)では，GDF-15高値のIPF患者は，急性増悪を発症しやすく，予後不良である傾向を見出した．肺組織を用いた免疫染色では，肺胞マクロファージにGDF-15の発現が認められた．また，患者ゲノムを用いたSNP解析では，急性増悪の発症リスクとなりうるSNPを複数同定した．
2)では，GDF-15存在下で培養した線維芽細胞が，増殖促進・アポトーシス抑制を来すことを検証している段階である．また，来年度のマウスを用いた実験に向けて，現在ブレオマイシン・モデル（肺線維症モデル）を安定して作成する準備を進めている．

Current Status of Research Progress

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

Reason

ヒト，細胞，マウス研究とも，概ね計画どおりに進行中である．

Strategy for Future Research Activity

特発性肺線維症急性増悪の発症リスク因子として，2020年度に同定できたSNPについて，それぞれのSNPがコードしているタンパクとその機能を検証する予定である．
また，線維芽細胞の増殖・アポトーシスを誘導し，GDF-15が増殖・アポトーシスに与える効果を検証する予定である．
さらに，マウス・ブレオマイシンモデルを用いて，マウス肺の線維化にGDF-15が与える効果を検証する予定である．

Causes of Carryover

実験に使用する試薬が，当初想定していた品よりも安価で購入できたため，予算に残金が発生した．しかし，線維芽細胞を用いた実験において，試薬の反応濃度・反応時間設定に多くの予備検討を要しており，このステップで予定よりも多くの試薬を必要とする可能性がある．このため，最終的には予算残額が相殺されるものと予測される．