X連鎖性鉄芽球性貧血における鉄依存性細胞死および鉄代謝制御の解明

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 22K16294
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 小野 浩弥 東北大学, 大学病院, 医員 (80930445)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2026-03-31
• Keywords: フェロトーシス / X連鎖性鉄芽球性貧血 / ALAS2 / フェリチン / フェロポーチン

Outline of Annual Research Achievements

本研究ではX連鎖性鉄芽球性貧血（X-lineked sideroblastic anemia:XLSA）モデルマウスの作成と解析を主目的とした。予備実験でimproved genome-editing via oviductal nucleic acids delivery（i-GONAD）法によるAlas2遺伝子改変が可能であることを確認した後、遺伝子導入条件の最適化を行ってAlas2 R170LおよびR170H変異を持つマウスの作出を試みた。しかし、いずれのモデルも生後表現型解析が困難であることがわかった。
赤血球前駆細胞株human umbilical cord blood-derived erythroid progenitors（HUDEP）-2細胞から樹立したXLSAモデル細胞（ALAS2 R170LおよびALAS2 R170H）の解析では、XLSAではヘム応答性転写抑制因子BACH1の発現上昇がグルタチオン合成低下を介してフェロトーシス感受性増大に関与することがわかった（Ono K et al. Sci Rep 2022）。また、プロテオーム解析をおこなったところ分化後のXLSAモデル細胞ではフェリチン、フェロポーチン、Iron responsive element/Iron regulatory protein（IRE/IRP）といった細胞内鉄バランスの維持機構の有意な発現変化を認めた。また、転写因子NRF1や赤血球造血のマスター制御因子GATA1、フェロトーシス制御因子FSP1の発現が高かった。これらの結果から、XLSAにおいて赤血球前駆細胞では複数のメカニズムでフェロトーシス感受性増大が代償されているとわかった。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

研究代表者のこれまでの研究でXLSAの病因遺伝子であるAlas2のエンハンサーヘミ欠損マウスは胎生致死であり表現型解析に不向きであることがわかった（Saito K and Ono K et al. Mol Cell Biol 2019）。そこでAlas2の酵素機能が部分的に保たれたAlas2ミスセンス点変異（Alas2 R170LおよびAlas2 R170H変異）マウスを作成後、①XLSAモデルマウスの表現型解析、②フェロトーシスおよび全身の鉄代謝制御を標的とした治療によるXLSA改善効果の解析を行うこととした。しかし、作出したAlas2 R170Lマウスは貧血様の表現型のため生後6日までに死亡し、臨床的にさらに重篤な貧血となるAlas2 R170Hマウスは胎生致死を起こすことが分かった。いずれのモデルも生後表現型解析が困難だったため、計画の一部修正が必要となった。

Strategy for Future Research Activity

1. XLSAモデルマウスの生後表現型解析が困難であることから、胎児肝臓由来血液細胞および同細胞を移植したレシピエントマウスの骨髄・脾臓の細胞を用いた造血系の解析を進める。
2. XLSAモデル細胞の脱核前後を含む成熟ステージ別の発現解析を行う。

Causes of Carryover

物品納品の遅延によって生じたものである。令和5年度請求額と合わせて、物品の納品に必要な経費として使用する予定である。

Research Products

• [Journal Article] Elucidation of the Role of FAM210B in Mitochondrial Metabolism and Erythropoiesis (2022)
  • Author(s): Suzuki Chie、Fujiwara Tohru、Shima Hiroki、Ono Koya、Saito Kei、Kato Hiroki、Onodera Koichi、Ichikawa Satoshi、Fukuhara Noriko、Onishi Yasushi、Yokoyama Hisayuki、Nakamura Yukio、Igarashi Kazuhiko、Harigae Hideo
  • Journal Title: Molecular and Cellular Biology Volume: 42 Pages: e0014322
  • DOI: 10.1128/mcb.00143-22
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Exploring the mechanistic link between SF3B1 mutation and ring sideroblast formation in myelodysplastic syndrome (2022)
  • Author(s): Ochi Tetsuro、Fujiwara Tohru、Ono Koya、Suzuki Chie、Nikaido Maika、Inoue Daichi、Kato Hiroki、Onodera Koichi、Ichikawa Satoshi、Fukuhara Noriko、Onishi Yasushi、Yokoyama Hisayuki、Nakamura Yukio、Harigae Hideo
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 12 Pages: 14562
  • DOI: 10.1038/s41598-022-18921-2
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Congenital sideroblastic anemia model due to ALAS2 mutation is susceptible to ferroptosis (2022)
  • Author(s): Ono Koya、Fujiwara Tohru、Saito Kei、Nishizawa Hironari、Takahashi Noriyuki、Suzuki Chie、Ochi Tetsuro、Kato Hiroki、Ishii Yusho、Onodera Koichi、Ichikawa Satoshi、Fukuhara Noriko、Onishi Yasushi、Yokoyama Hisayuki、Yamada Rie、Nakamura Yukio、Igarashi Kazuhiko、Harigae Hideo
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 12 Pages: 9024
  • DOI: 10.1038/s41598-022-12940-9
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] TM5614, an Inhibitor of Plasminogen Activator Inhibitor-1, Exerts an Antitumor Effect on Chronic Myeloid Leukemia (2022)
  • Author(s): Sasaki Katsuyuki、Fujiwara Tohru、Ochi Tetsuro、Ono Koya、Kato Hiroki、Onodera Koichi、Ichikawa Satoshi、Fukuhara Noriko、Onishi Yasushi、Yokoyama Hisayuki、Miyata Toshio、Harigae Hideo
  • Journal Title: The Tohoku Journal of Experimental Medicine Volume: 257 Pages: 211～224
  • DOI: 10.1620/tjem.2022.J036
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] T-cell receptor-silent peripheral T-cell lymphoma complicated with hemophagocytic lymphohystiocytosis (2022)
  • Author(s): Ono Koya、Onishi Yasushi、Onodera Koichi、Michimata Daigo、Furukawa Eijiro、Sakurai Kazuki、Morota Naoya、Sawada Takumi、Ichikawa Satoshi、Fukuhara Noriko、Yokoyama Hisayuki、Watanabe Hirofumi、Suzuki Chie、Harigae Hideo
  • Journal Title: Annals of Hematology Volume: 101 Pages: 901～903
  • DOI: 10.1007/s00277-021-04628-3
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Altered Transcription By GATA1 Impairs Autophagy and Prevents Ferroptosis in X-Linked Sideroblastic Anemia (2022)
  • Author(s): Koya Ono, Tohru Fujiwara, Hiroki Shima, Hironari Nishizawa, Chie Suzuki, Noriyuki Takahashi, Hiroki Kato, Koichi Onodera, Satoshi Ichikawa, Noriko Fukuhara, Yasushi Onishi, Hisayuki Yokoyama, Yukio Nakamura, Kazuhiko Igarashi, Hideo Harigae
  • Organizer: 63rd American Society of Hematology (ASH) Annual Meeting & Exposition
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Ferritinophagy is impaired in X-linked sideroblastic anemia models during differentiation (2022)
  • Author(s): Koya Ono, Tohru Fujiwara, Chie Suzuki, Noriyuki Takahashi, Koichi Onodera, Satoshi Ichikawa, Noriko Fukuhara, Yasushi Onishi, Hisayuki Yokoyama, Yukio Nakamura, Hideo Harigae
  • Organizer: The 84th Annual Meeting of the Japanese Society of Hematology
• [Presentation] Late-onset X-linked sideroblastic anemia due to heterozygous ALAS2 mutation: Insights from two adult female cases (2022)
  • Author(s): Koya Ono, Noriko Fukuhara, Minami Yamada-Fujiwara, Tohru Fujiwara, Chie Suzuki, Naoya Morota, Daichi Kiba, Yuya Tanaka, Daigo Michimata, Kyoko Inokura, Koichi Onodera, Satoshi Ichikawa, Yasushi Onishi, Hisayuki Yokoyama, Hideo Harigae
  • Organizer: The 84th Annual Meeting of the Japanese Society of Hematology
• [Presentation] Proteomic changes regulate ferroptosis susceptibility in X-linked sideroblastic anemia (2022)
  • Author(s): Koya Ono, Tohru Fujiwa, Chie Suzuki, Noriyuki Takahashi, Hironari Nishizawa, Koichi Onodera, Satoshi Ichikawa, Noriko Fukuhara, Yasushi Onishi, Hisayuki Yokoyama, Yukio Nakamura, Kazuhiko Igarashi, Hideo Harigae
  • Organizer: Cold Spring Harbor Asia meeting on Iron, Reactive Oxygen Species & Ferroptosis in Life, Death & Disease
  • Int'l Joint Research