2022 Fiscal Year Research-status Report
脳血管内皮透過性制御機構の解明による新規神経疾患治療法の確立
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21K07443
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
伊澤 良兼 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 講師 (90468471)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
畝川 美悠紀 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 研究員 (10548481)
滝沢 翼 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 講師 (30778874)
塚田 直己 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 研究員 (80868563)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 脳虚血 / トロンビン / 凝固因子 / 血管内皮 / 血管透過性 / Neurovascular unit |
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| Outline of Annual Research Achievements |
脳血管障害は要介護状態となる原因疾患の第一位を占め、2018年に成立した「脳卒中・循環器病対策基本法」の基本理念である、健康寿命延伸の観点から大きな社会的問題となっている。血管内治療など超急性期脳梗塞治療の進歩は目覚ましいが、脳梗塞の発症予防は、いまだ抗血栓療法と血圧管理などに依存し、新規治療法は久しく開発されていない。抗血栓療法は脳出血発症リスクと表裏一体であるなど、脳血管障害の治療で解決すべき課題は多く、脳血管性認知症に至っては治療法が存在しない。安全性と有効性を両立した脳血管障害、さらには脳血管性認知症に対する治療の確立は喫緊の課題である。この課題の解消には「なぜ脳梗塞・脳出血、脳血管性認知症は生じるのか」という根本的問題を解決しなくてはならない。すなわち、内皮に血栓が生じる機序、血管が破綻する機序、神経組織が機能低下する機序を解明する必要がある。
脳血管障害や血管性認知症の高リスク患者では、病理学的に脳血管透過性亢進の関与が示唆されている。申請者は脳微小循環の障害に起因する低酸素状態、低血糖がβ1インテグリンout-in signalを変化され、細胞内アクチンを介した血管内皮細胞間の接着因子の分布変化が血管内皮透過性亢進を誘発する機序を世界に先駆けて報告した。
当研究は、この研究成果を発展させ、脳血管障害・脳血管透過性亢進モデルマウスを用いて、血管透過性制御機構の解明、透過性調節による脳血管障害・血管性認知症の治療法確立を目指す。2022年5月に本研究の先行研究結果をまとめた共著論文を報告し、凝固因子の一つであるトロンビンが脳微小血管障害（脳血管透過性亢進作用）を有することを報告した。その後、トロンビンによる血管透過性亢進状態の経時変化観察のほか、中大脳動脈閉塞による脳虚血モデルマウスを用いた梗塞形成、運動障害、および血管透過性の関連性に関する研究などを行っている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
当申請の先行研究結果をまとめた共著論文が2022年5月にJournal of Cerebral Blood Flow & Metabolismに掲載された。この論文では、これまで脳血管障害において血栓形成（止血）作用のみが着目されてきたトロンビンが、脳微小血管障害（脳血管透過性亢進作用）により脳出血リスクを上昇させる可能性を示した。その際の手法として、大脳基底核へのトロンビン注射による脳深部の血管透過性への影響を評価したが、本申請の研究では同モデルを大脳皮質直下の毛細血管への透過性評価に応用した。これにより、トロンビンが脳微小血管の透過性に作用する様子を、二光子顕微鏡を用いてin vivo、生存下で連続的（経時的）に捉えることに成功した。このように本申請研究により、新たな血管透過性評価モデルが確立されたことは、一つの研究成果といえる。
一方で、当初の研究計画の申請内容と比較し、多少の遅れを認める。その主な理由として、2022年度から運動障害と血管透過性亢進の関連性を評価する目的で、中大脳動脈一過性閉塞による脳虚血モデル（マウス）を新たに導入したことが挙げられる。一過性脳虚血モデルを再現性をもって作成するため、外科手技の改善のほか、虚血時間を含む梗塞形成条件の最適化など、手法の確立に時間を要したことが挙げられる。また、エバンスブルー色素を用いた血管透過性のin vivo評価では、脳一過性虚血モデルでは本研究計画で想定したほどに、脳血管透過性亢進作用をとらえることが出来ず、画像解析等の改善が必要となったことも研究遅延の原因である。
このように、本年度から新たに導入した動物評価モデルの確立に時間を要したことが主な理由として挙げられるが、これまでの暫定的なデータでは、本研究の理論的背景、血管透過性調整メカニズム仮説に矛盾しない結果が得られており、総合的に研究進捗は順調と考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究推進については、新たな実験モデルの導入により、研究全体の進捗状況に若干の遅れはみられるものの、概ね順調と判断されることから、当初の研究申請内容に従い遂行する方針である。
本申請研究3年目に該当する2023年度は、すでに脳定位固定トロンビン皮質下注射による、脳血管透過性への作用については十分なデータが得られたことから、今後は臨床を想定した血管閉塞モデルマウスを用いて、血管透過性亢進と運動障害との関連性に焦点をあて研究を進める。
例えば、虚血状態における血管透過性亢進部位と梗塞部位との解剖学的関係性、非梗塞部位を含む血管透過性による神経機能への影響、実臨床で用いられている血管作動性物質が血管透過性や出血性変化の有無・体積、および運動障害に与える影響、などについて評価、検討を行う。
当研究の目的である「なぜ脳梗塞・脳出血、脳血管性認知症は生じるのか」「脳血管障害および脳血管性認知症の高リスク患者で観察される、血管内皮細胞間の間隙拡大、脳血管透過性亢進の機序はなにか」という問題の解決には、脳微小循環、Neurovascular unitにおいて相互作用する多因子に着目した評価が必要である。脳虚血に起因するトロンビン産生などのNeurovascular unitにおける多様な変化はβ１インテグリン介在性細胞内シグナルを介して血管透過性に影響し、脳神経組織の正常構造が破綻することが想定されるが、細胞内シグナリング解明にはin vitroでの評価も欠かせない。そのため、脳血管内皮細胞由来bEND3細胞（不死化細胞）を用いた、内皮細胞透過性調節に関係するアッセイも検討する。可能であれば、現在、臨床において用いられている、あるいは臨床試験で開発中の各抗血栓薬の血栓抑制作用、出血誘発性について、我々のモデルマウスを用いて、血管透過性の観点から評価することも検討する。
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| Causes of Carryover |
2022年度に終了した当学動物飼育施設大規模改修のため、本研究で用いる遺伝子改変マウスの飼育数を抑制したことから、実験に用いる必要最低限のマウスは確保、維持されたものの、動物飼育費・購入費が減少した。
実験物品の購入額については、研究計画が軽度の遅延を認めたことに加え、実験結果そのものは想定されたデータが順調に得られたため、試薬の使用は抑制され、購入数と必要額が減少した。旅費については、2022年度も研究責任者が勤務する大学機関のコロナ感染対策上の自主規制のため、学会への現地参加などが困難となったこと、申請者が自己負担したなどの理由から支出が無かった。オンラインでの学会参加費用については、研究費節減のため自費で支弁した。これらの理由に伴う使用額の抑制に加え、共同研究者の学術研究助成基金助成金／科学研究費補助金なども有効活用した結果、本申請の年度使用額は当初想定よりも抑制された。
今後の使用計画として、2023年度については「研究調書にて当初申請した内容での研究遂行」を計画している。また、新型コロナ感染症による規制が2023年5月からは、ほぼ解除される見込みであり、学会発表に伴う支出などが昨年度以上に必要になるものと想定される。2022年度の使用予定額については、2023年度に繰り越しのうえで研究遂行に用いる予定であり、これらの事情から記載の次年度使用額が生じるものである。
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Research Products
(4 results)
