肺線維芽細胞に焦点を当てた間質性肺炎と肺癌を結びつける分子病態の解明

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K08200
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 野口 智史 東京大学, 医学部附属病院, 助教 (60732807)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 間質性肺炎 / 肺癌 / バイオマーカー / 肺線維芽細胞

Outline of Annual Research Achievements

間質性肺炎は喫煙とは独立した肺癌の危険因子の一つであるが、両疾患を結びつける分子病態は未解明の部分が多い。両疾患をリンクする新規機序を探るために、公共データベースを用いた解析を行い、BMPアンタゴニストの一つであるGREM1（Gremlin-1）に注目した。
今年度はまずGREM1の間質性肺炎における役割を明らかにするために、GREM1の発現解析及び機能解析を行った。特発性肺線維症(IPF)患者から得られた肺組織のscRNA-seqの公共データを用いて、肺のどの細胞でGREM1が発現しているのか調べたところ、肺/気管支上皮細胞、血管内皮細胞、免疫細胞では低発現であり、肺線維芽細胞で比較的特異的に高発現であることが分かった。その中でも筋線維芽細胞の一部で特に発現が高く、一部のコラーゲンや細胞外基質の遺伝子発現と相関していた。また、IPF患者の肺を用いたRNA-ISH及び免疫組織染色を行ったところ、fibroblastic fociにおける肺線維芽細胞においてRNA、蛋白両者の発現を認めた。
細胞実験では、qRT-PCRを行い、GREM1は気管支上皮細胞株や肺胞上皮癌細胞株では低発現、肺線維芽細胞で高発現であり、TGFβ刺激により発現が亢進することが示された。Recombinant human Gremlin-1を肺線維芽細胞に投与することで、筋線維芽細胞のマーカーであるα-SMA発現の上昇やコラーゲンゲル収縮能の亢進が認められた。一方、細胞増殖能やスクラッチアッセイでの遊走能に関しては有意な影響は認めなかった。現在GREM1に対するsiRNAを用いて、各種コラーゲンやα-SMAの発現、コラーゲンゲル収縮能などに与える影響を調べている。

Current Status of Research Progress

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

Reason

間質性肺炎と肺癌の両疾患を結びつける遺伝子として公共データベースを用いた解析でGREM1という遺伝子を抽出した。今年度は間質性肺炎におけるGREM1の発現解析及び機能解析を中心に行った。scRNA-seq解析、ヒトIPF肺の組織を用いたRNA-ISH、免疫組織染色、細胞株を用いた実験で有意義な結果が得られた。

Strategy for Future Research Activity

現在進行中であるsiRNAを用いた細胞実験で機能解析を進め、さらに各種阻害剤やsiRNAを用いて、細胞内signaling解析を行う。RNA-seq による遺伝子発現プロファイリングを行い、GO 解析、pathway 解析などにより、TGF-β・BMP signaling とのクロストークやそれらとは独立したsignaling を明らかにする。
次に肺癌－癌関連線維芽細胞(CAF)相互作用におけるGremlin-1 の役割に関する研究を行う。具体的にはCAFと肺癌細胞株との共培養の系で、肺癌細胞の増殖や生存に与える影響を調べ、さらに肺癌臨床検体を用いて予後や臨床病理学的パラメータとの関連を明らかにする。

Causes of Carryover

研究の進捗がやや遅れたため。
細胞株を使った実験や肺癌組織の免疫染色に使用する。