高圧力環境と炎症に着目した肺動脈性肺高血圧症の病態解明とバイオマーカー探索

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K07352
• Research Institution: Tokyo Medical University
• Principal Investigator: 加藤 優子 東京医科大学, 医学部, 講師 (50580875)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中村 一文 岡山大学, 医歯薬学総合研究科, 准教授 (10335630)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 肺動脈性高血圧症 / 血管平滑筋細胞 / 血管内膜肥厚

Outline of Annual Research Achievements

肺動脈性肺高血圧症(PAH)は肺動脈圧の高度上昇をきたす難治性疾患で、早期診断が極めて困難である。早期診断のためのバイオマーカー研究が多くなされてきたが、未だ実用化に至っていない。そこで、従来の研究とは異なる新たな切り口からの病態解明により、PAHの早期診断バイオマーカーを見出すことが強く望まれている。研究代表者らは加圧培養装置を独自に開発し、これまで不可能であった高血圧の環境下での細胞培養を可能とした。さらに本装置を用いたPAH患者の肺動脈平滑筋細胞の網羅的遺伝子解析より、早期病態に重要な加圧と炎症の存在下で著増する分子「Stanniocalcin1(STC1)」を見出した。本研究では独自技術を用いて、STC1がPAH早期病態に果たす役割を圧力と炎症に着目して解明し、新たな切り口からPAHの早期診断に有用なバイオマーカーを見出す。今年度は、STC1欠損マウスの確保と繁殖をおこなうことができ、このSTC1欠損マウスを用いて低酸素誘導PAHモデルを作製した。さらに、PAH病態の評価として、右心カテーテルを施行して右室収縮期圧を測定した後、心臓や肺などの組織を採取して評価する方法を確立した。加えて、肺組織標本を作製し、肺小動脈の肥厚形成の評価や分子の発現を組織学的に評価する方法も確立した。これにより、STC1がPAHを抑制する可能性が確認され、研究の方向性を確認することができた。今後は以上の方法を用いてデータを収集し、STC1を介したPAH病態発症の分子メカニズムを明らかにしていく予定である。

Current Status of Research Progress

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

Reason

当初の計画では、初年度にPAH患者肺動脈平滑筋細胞を用いた加圧と炎症によるSTC1産生促進メカニズムの解明、ライブイメージングを用いたSTC1の機能評価、PAH患者細胞を用いて構築する三次元血管モデルによる病態解明を行い、次年度以降に、PAH患者組織を用いたSTC1のPAH病態における役割の解明、STC1欠損PAHモデルマウスでの評価、PAHモデルマウス・ラットでの血中STC1濃度測定と重症度との比較を行う予定であったが、STC1欠損マウスの入手、繁殖に予定より早く成功することができた。そこで計画を変更し、STC1のPAH病態への関与があることを生体内でまず確認するため、STC1欠損マウスを用いた低酸素誘導PAHモデルマウスの作製とその評価法の確立を初年度におこなった。このことにより、STC1がPAHを抑制する可能性が確認され、研究の方向性を確認することができた。当初初年度に行う予定であった項目については、PAHモデルマウスで得られた結果を踏まえた上で次年度以降に行う予定である。

Strategy for Future Research Activity

本研究課題の今後の推進方策は、初年度にSTC1欠損マウスを用いたPAHモデルから得られた結果をもとに、STC1を介したPAH病態の発症や進展にかかわる分子メカニズムを、独自に開発した周期的加圧培養装置を用いて、STC1がPAH早期病態に果たす役割を圧力と炎症に着目して、STC1欠損マウスから初代培養にて得た肺動脈平滑筋細胞を用いた加圧培養実験で解明して行く予定である。加えて、PAH患者肺動脈平滑筋細胞を用いた加圧と炎症によるSTC1産生促進メカニズムの解明、ライブイメージングを用いたSTC1の機能評価、PAH患者細胞を用いて構築する三次元血管モデルによる病態解明、PAH患者組織を用いたSTC1のPAH病態における役割の解明、PAHモデルマウス・ラットでの血中STC1濃度測定と重症度との比較を行う。これらにより、新たな切り口からPAHの早期診断に有用なバイオマーカーを見出すことを目指す。

Causes of Carryover

当初の計画から、実験を行う順番を変更したため、使用予定であった試薬などの総額に変更が生じたため。