2021 Fiscal Year Research-status Report
ミトコンドリア制御蛋白を介した心筋保護機構の解明および新規治療法の開発
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21K08134
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
遠藤 仁 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 講師 (50398608)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | ミトコンドリア / ドキソルビシン / フェロトーシス / GPX4 / 心毒性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
MARCH5は、ミトコンドリアに局在する多機能なユビキチンリガーゼで、ミトンドリアの品質管理や機能制御に重要な役割を担う。しかし、心臓における生理的な意義また病態形成への寄与については全く解明されていない。本研究では、MARCH5の心臓における病態生理学的役割をアントラサイクリン系抗癌剤による心筋傷害を軸に解明し、MARCH5活性制御による新たな治療法の開発を目指す。
ラット胎児心筋培養細胞（NRVM）にドキソルビシンを添加したところ、MARCH5の蛋白量が有意に低下した。そこで、アデノウイルスによりMARCH5を強制発現させたところ、ドキソルビシンによる細胞傷害に抵抗性が賦与され細胞死が減弱した。siRNAによるMARCH5のknock down(KD)によっても、心筋細胞に細胞死は誘導され、フェロトーシスの阻害剤ferrostatin-1, liproxstatin-1で選択的に改善するため、MARCH5は心筋細胞をフェロトーシス細胞死から保護する役割があることが示された。フェロトーシスは鉄や過酸化脂質により誘導される新たなプログラム細胞死の一つであり、アントラサイクリン系抗がん剤による心筋傷害に深く関与していることが近年明らかになっている。事実、MARCH5 KD細胞では過剰な過酸化脂質の蓄積がみられ、フェロトーシスの鍵分子GPX4の発現が著明に低下していた。
並行して我々は、aMHC-mER-Cre-mERマウスとMARCH5 flox/floxマウスを交配し、MARCH5 inducible cardiac KO(icKO)マウスを作成した。MARCH5 icKOマウスでは、MARCH5が心筋細胞でKOされることを確認できたが、KOだけでは生存率や心機能にコントロールと差は出なかった。
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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
in vitroでの実験系は樹立できており、MARCH5が心筋細胞のフェロトーシス細胞死に深く関与し、保護的に働いていることがloss of function, gain of functionの実験から明らかになった。フェロトーシスに関連する分子や過酸化脂質の挙動についても合理的な変化を示していた。
in vivoではMARCH5のinducible KOマウスの作成に成功した。KOだけでは心臓や個体に表現型は確認できなかったが、現在ドキソルビシン負荷による抵抗性の変化を認めている。in vivoでは、閉鎖系とされるin vitroと異なり他臓器から循環血を介してさまざまな物質の供給を受けているためKOだけでは変化を捉えにくい可能性が考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
MARCH5がフェロトーシス細胞死にどのように影響しているのか分子メカニズムを今後さらに詳細に解析していく。特にMARCH5のE3リガーゼとしての標的分子を明らかにするため、研究プロトコルに挙げたTR-TUBEの実験系を樹立する。
MARCH5 icKOマウスにドキソルビシンを投与し心筋傷害・フェロトーシスを誘導し、MARCH5の生体における意義を明確にする。同時にMARCH5を活性化する分子の探索も行い、投与実験でドキソルビシンによる心機能障害・機能低下が改善するか評価する。
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| Causes of Carryover |
消耗品や実験動物などを概ね計画通り購入し使用しており、次年度使用額はわずかであった。次年度も引き続き計画的な研究費使用に努める。
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