2014 Fiscal Year Annual Research Report
自己炎症性疾患の分子病態解明に基づく最適医療基盤技術の創出
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26253062
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
平家 俊男 京都大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (90190173)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
八角 高裕 京都大学, 医学(系)研究科(研究院), 講師 (00511891)
小原 收 公益財団法人かずさDNA研究所, その他部局等, その他 (20370926)
河合 朋樹 京都大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (20631568)
西小森 隆太 京都大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (70359800)
斎藤 潤 京都大学, 学内共同利用施設等, 准教授 (90535486)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 自己炎症性疾患 / インフラマソーム / モザイシズム / iPS細胞 / 単球、マクロファージ / 軟骨細胞 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
１）自己炎症性疾患における低頻度モザイシズム症例の同定・新規原因遺伝子同定：TRAPS72症例において、1%の検出限界の精度にて次世代シークエンサーを用いてモザイシズムの有無を検討したが、モザイシズム症例を見いだせなかった。CAPS・TRAPS におおいて大きな乖離を認めた。一方、モザイシズムを見出しえないCAPS症例において、新規遺伝子変異としてNLRC4変異を見出し、現在その病的責任変異としての確認を行っている。
２）CAPS由来iPS細胞作製を用いた病態再現・病態解明：モザイシズムを有するCAPS症例よりiPS細胞を樹立し、軟骨病変の病態再現を行った。二次元での軟骨細胞の増殖促進、NOGマウス移植による三次元での軟骨細胞の増殖促進、疾患特異的軟骨組織構造変化を確認した。さらに、軟骨細胞の増殖促進を惹起するシグナル分子の同定（PKA, CREB系）を行った。
３）MKDにおける炎症病態解明：MKDにおけるインフラマソーム活性化機構は解明されていない。MKD由来iPS細胞から単球、マクロファージを作成し、IL-1等のサイトカイン分泌について検討した。CAPS由来iPS細胞に由来する単球、マクロファージからはIL-1等のサイトカイン分泌亢進を既報告で確認済みであるが、今回MKD由来iPS細胞からの単球、マクロファージにおいてはIL-1等のサイトカイン分泌亢進を認めず、異なったインフラマソーム活性化機構の存在が示唆された。さらに、両疾患患者由来血液細胞を用いた検討においても同様の結果を得ており、疾患iPS細胞を用いた病態再現の妥当性を確認した。今後MKD特異的なインフラマソ－ム活性化機構の解明がを進める。
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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
１）自己炎症性疾患における低頻度モザイシズム症例の同定・新規原因遺伝子同定：TRAPSにおけるモザイシズム症例がCAPS症例における頻度では存在しないことを明らかとした。また、CAPSにおける新規遺伝子変異（NLRP4）を同定し、機序解明に研究を進めている。一方で、1%の検出限界レベルでNLRP3遺伝子変異なしと診断されたすべての症例においてNLRC4の変異が同定されるわけではなく、あらたな原因遺伝子の検索が課題として存在する。
２）CAPS由来iPS細胞作製を用いた病態再現・病態解明：モザイシズムを有するCAPS症例より正常iPS細胞、疾患特異的iPS細胞を樹立し、軟骨病変の病態再現を行った。患者軟骨組織に認める三次元での構造変化をも再現することができ、今後CAPSにおける軟骨病態解明促進が期待できる状況にある。患者さんから軟骨細胞を頂くことはほとんど不可能であり、この成果は自己炎症性疾患特異的iPS細胞を用いた病態解明に大きな進歩が期待できる。
３）MKDにおける炎症病態解明：MKDにおけるインフラマソーム活性化機構は解明されていない。当初の推測では、CMKD由来iPS細胞から誘導した単球、マクロファージにおいても、CAPS由来iPS細胞から誘導した単球、マクロファージ同様、IL-1b等の分泌亢進を認めるものとしていたが、あらたな視点からの検討を迫られることとなった。両疾患患者由来血液細胞を用いた検討においても同様の結果を得ていることにより、MKDにおけるインフラマソーム活性化機構に差異が存在することを明らかとした。
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| Strategy for Future Research Activity |
１）CAPS症例において、1%の検出限界レベルでNLRP3遺伝子変異なしと診断されたすべての症例における新規の原因遺伝子の検索を継続する。
２）CAPS疾患特異的iPS細胞に由来する軟骨病変の病態再現を進展させる。我々の研究により、軟骨細胞においては、NLRP3発現を認めるものの、インフラマソームを構成する他の多くの分子の発現を認めない。従って、単球、マクロファージにおいて認めるNLPR3分子シグナル伝達機構とは異なったメカニズムが存在することが推測される。この観点から、軟骨細胞においてNLPR3分子に直接会合する分子の同定を行う。軟骨細胞におけるNLPR3分子シグナル伝達機構を解明し、活性化NLRP3分子に対する制御する分子の同定を行い、創薬開発にも繋げる。
３）MKD病態解明において、現在の理解の範囲では、iPS細胞由来の単一系統細胞の解析のみでは、病態再現は困難と推測する。今後は、モデル動物等を組み合わせた研究を進展させ、iPS細胞、個体を併せた視点からMKD病態解明を進める。
４）自己炎症性疾患について症候視点から分子病態視点への転換を図るため、トランスクリプトソーム、メタボローム解析等を行い、自己炎症性疾患に特異的な炎症病態把握を行う。併せて診断・重症度・治療反応性の指標となるバイオマーカーを同定し、自然免疫制御逸脱に由来する炎症病態を明らかにする。
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[Journal Article] Enhanced chondrogenesis of induced pluripotent stem cells from patients with neonatal-onset multisystem inflammatory disease occurs via the caspase 1-independent cAMP/protein kinase A/CREB pathway2015
Author(s)
Yokoyama K, Ikeya M, Umeda K, Oda H, Nodomi S, Nasu A, Matsumoto Y, Izawa K, Horigome K, Kusaka T, Tanaka T, Saito MK, Yasumi T, Nishikomori R, Ohara O, Nakayama N, Nakahata T, Heike T, Toguchida J
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Journal Title
Arthritis Rheumatol
Volume: 67
Pages: 302-314
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Somatic NLRP3 mosaicism in Muckle-Wells syndrome. A genetic mechanism shared by different phenotypes of cryopyrin-associated periodic syndromes2015
Author(s)
Nakagawa K, Gonzalez-Roca E, Ohara O, Kambe N, Yasumi T, Izawa K, Kawai T, Heike T, Yagüe J, Nishikomori R, Aróstegui JI, et al
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Journal Title
Ann Rheum Di
Volume: 74
Pages: 603-610
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Derivation of mesenchymal stromal cells from pluripotent stem cells through a neural crest lineage using small molecule compounds with defined media2014
Author(s)
Fukuta M, Nakai Y, Kirino K, Nakagawa M, Sekiguchi K, Nagata S, Matsumoto Y, Yamamoto T, Umeda K, Heike T, Okumura N, Koizumi N, Sato T, Nakahata T, Saito M, Otsuka T, Kinoshita S, Ueno M, Ikeya M, Toguchida J
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Journal Title
PLoS One
Volume: 9
Pages: e112291
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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