Challenges to spatiotemporal understanding of cell-cell interactions by RNA motion

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 22K16131
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 53020:Cardiology-related
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Katoh Manami 東京大学, 医学部附属病院循環器内科, 特任助教 (60832045)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 心不全 / 酸化的リン酸化 / 抗酸化作用 / 単一細胞解析

Outline of Final Research Achievements

The data from single cell RNA-seq of cardiomyocytes from pressure-loaded mouse models were integrated and analysed. The use of time-series single cell data allowed us to observe real changes over time. Between 1 and 2 weeks of pressure loading, the O X P H O S-related gene cluster was markedly elevated. Furthermore, between 2 and 4 weeks of pressure loading, there was a marked increase in the genes related to antioxidant stress. This indicates that after the onset of pressure overload, the OXPHOS is more hyper-activated than ever before in an attempt to maintain cardiac contractility, but if this is sustained, ROS accumulate and an oxidative stress response occurs.

Free Research Field

循環器内科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

心不全は未だ予後不良の疾患であり、患者数も増加の一途を辿っている。病態が非常に複雑で多因子疾患であるため、根本的な治療法は見つかっていない。この状況において、心不全の病態解明は喫緊の課題であり、新規心不全病態制御因子の発見が待たれている。本研究は、心不全モデルマウスを用いて、心不全の進行による遺伝子発現の変化を時系列で追い、病態変化の過程を詳細に検証した。その結果、心不全進行の過程では、前期は酸化的リン酸化が亢進し、後半で抗酸化応答が生じていた。ヒト心不全患者の過程に当てはめると、前半が代償期で後半が非代償期であると考えられる。この病態過程を意識した治療が有効な新規治療につながる可能性がある。