2021 Fiscal Year Research-status Report
ハムスターを用いたSARS-CoV-2感染肺の２光子生体イメージング解析
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21K14984
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| Research Institution | National Center for Global Health and Medicine |
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Principal Investigator |
植木 紘史 国立研究開発法人国立国際医療研究センター, 研究所, 国際ウイルス感染症研究センター 上級研究員 (70794907)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | COVID-19 / SARS-CoV-2 / 免疫系 / 生体イメージング / 血小板 / 好中球 / 血流 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
新型コロナウイルス（SARS-CoV-2）感染症（COVID-19）の世界的流行が続いている。COVID-19重症例の肺では大量の免疫細胞の浸潤が認められ、病態の増悪に寄与することが示唆されているが詳細については不明である。SARS-CoV-2の感染部位における炎症進展ならびに組織障害のメカニズムを解明するためには、感染から重症化に至るまでの感染個体の体内で起きている様々な生理学的事象を可視化して解析する必要がある。植木らはこれまでに２光子励起顕微鏡を用いた生体イメージングシステムを開発したことで感染動物の肺を高解像度で観察し定量化解析が可能な実験系を確立してきた。本研究では、SARS-CoV-2感染肺における免疫細胞の役割について、生体肺イメージングシステムを用いて解析し、COVID-19肺炎の病態を解明することを目指している。2021年度の検討において、以下の結果を得ている。
生体イメージング解析を行うことで、感染動物（ヒトアンジオテンシン変換酵素2発現トランスジェニックマウス）の肺では、肺毛細血管中の好中球の数が感染経過に従って増加することが示された。さらに、感染肺においては好中球と血小板で構成される凝集塊が肺塞栓の原因となり病態の増悪に寄与している可能性が明らかとなった。
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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
蛍光レポーターSARS-CoV-2に感染したhACE2 Tgマウスの肺を観察すると、Venus陽性のI型肺胞上皮細胞とII型肺胞上皮細胞が観察され、これらの肺胞上皮細胞種がSARS-CoV-2に感染することが示された。一方で、蛍光レポーターSARS-CoV-2に感染したハムスターの肺では顕微鏡観察視野においては感染細胞ならびに特徴的な病変は観察されなかった。ハムスターではhACE2 Tgマウスと比べて病態の進行が緩やかであるため、顕微鏡での観察が可能な肺胞領域までSARS-CoV-2感染が広がらなかったためと考えられる。以降の病態学的な解析はhACE2 Tgマウスを用いて実施した。蛍光標識DextranをhACE2 Tgマウスの血管内に投与すると血流が可視化され、SARS-CoV-2に感染したhACE2 Tgマウスの肺ではDextranの肺胞腔への漏出が認められた。一方、非感染マウスでは肺毛細血管からの蛍光標識Dextranの漏出は認められなかった。また、SARS-CoV-2に感染したhACE2 Tgマウスの肺では、肺毛細血管中の好中球の数が感染経過に従って増加し、その移動速度が低下することが示された。さらに、SARS-CoV-2感染肺において好中球は血小板との複合体からなる微小血栓様の凝集塊を形成することが明らかとなった。このように、SARS-CoV-2感染動物の生体イメージングに成功し、感染肺における血流動態や免疫細胞の挙動を高解像度で観察・解析できる実験系を確立したことから、本研究課題は順調に遂行してきているものと考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
前年度に引き続き、研究実施計画に従って検討を行う。特に、好中球の移動速度などの細胞動態の変化が顕著に現れるタイミングに着目し、解析を進める。FACS法を用いて好中球をエンリッチメントし、遺伝子発現解析を行う。得られた遺伝子発現プロファイルの中から、非感染と感染肺の間で大きく変動し、接着因子やサイトカインなどの免疫系の細胞応答に関与する遺伝子に着目する。さらに、これらの分子を標的とした中和抗体や阻害剤を用い上述の解析で得られた免疫動態に与える影響についても検討を進める。
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Research Products
(2 results)
