Clarification of palmoplantar keratinization mechanism and its application to regenerative medicine

2023 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 22K08423
• Research Institution: Gunma University
• Principal Investigator: 安田 正人 群馬大学, 大学院医学系研究科, 准教授 (10451709)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Keywords: 角化 / ケラチン / 掌蹠

Outline of Annual Research Achievements

皮膚はヒトの体の部位により、その形態を変化させている。特に手のひら・足の裏(掌蹠)の皮膚は毛包がなく、エクリン汗腺、神経が豊富で、厚い角質層を有する。これらの特性により、掌蹠は外力に強いとともに、鋭敏な感覚をもつ。また、細胞内でも掌蹠の表皮有棘層ではケラチン9という部位特異的な中間型線維により細胞骨格を構成している。本研究ではそれらの解剖学的、分子生物学的な特性を解析することにより、掌蹠型表皮の再生を目指し、引き続き、掌蹠型角化機構が部分的に消失するcircumscribed palmoplantar hypokeratosis (CPH)の病態解明を進めている。病変部と正常部の遺伝子発現の違いを検討することで、掌蹠に特異的に発現するいくつかの遺伝子を同定しており、さらに次世代シーケンス法により病変部と正常部のエクソーム解析を行い、病変部に特異的にみられる遺伝子変異も複数同定した。遺伝子変異と遺伝子発現の違いのすり合わせを行い、CPHの病態への関与を解析している。 申請時に同定していた掌蹠表皮に特異的に発現している因子Xのほか、躯幹表皮で特異的に核内に移行している転写因子Yについても解析を進めている。レンチウイルスを用いた遺伝子導入を試みるとともに、siRNAを用いたノックダウンにより、転写因子Y下流の遺伝子発現を確認することで、角化機構の制御を明らかにしている。現在、遺伝子ノックダウンを行った表皮角化細胞におけるトランスクリプトーム解析、ウェスタンブロット法や免疫細胞化学によるタンパクレベルでの発現解析、さらに予備実験として、表皮細胞の角化を実現させる三次元培養の検討を行っている。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

掌蹠角化機構に関与する可能性のある複数の遺伝子の同定は予定通りであるが、遺伝子導入による機能解析が遅れている。そのため、siRNAによるノックダウンにより、遺伝子発現の変化、角化機構の制御機序を解析している。

Strategy for Future Research Activity

十分な遺伝子導入がなされていないため、ノックダウンによる機能解析を進める。HaCaT細胞、培養表皮角化細胞への遺伝子ノックダウンを行い、それらの細胞の遺伝子発現の変化をトランスクリプトーム解析で検討するとともに、三次元培養系、免疫不全マウスへの細胞移植により掌蹠角化機構の機序解明につなげる。
また、新たに研究助手を雇用することでも、研究の推進を図りたい。

Causes of Carryover

研究が予定通りに進まず、試薬や細胞培養に伴う支出が少なかった。今年度は研究を推進し、トランスク リプトーム解析による遺伝子発現の検討や三次元培養、免疫不全マウスへの細胞移植、ならびに研究助手の雇用も行うため、昨年分の助成金と合わせ、使用する計画である。