2015 Fiscal Year Research-status Report
エネルギー応答を指標とする角膜内皮障害の創薬標的と早期診断基盤技術の開発
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26670759
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| Research Institution | Kyoto Prefectural University of Medicine |
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Principal Investigator |
外園 千恵 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (30216585)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
羽室 淳爾 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 特任教授 (80536095)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | ヒト角膜内皮細胞 / 相転移 / CD44 / SASP / エネルギー代謝経路 / 細胞亜集団 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本27年度の継続主題「幹細胞様増殖性細胞亜集団において発現するCD44のグルコース（Glu）代謝経路優位のエネルギー産生と本亜集団のStemness様細胞増殖機能の対応付け」についてはほぼ終了。CD44がc-Mycにより誘導されmiR34aの幹細胞様増殖性細胞亜集団導入で発現抑制すること、SASP因子産生が抑制されることも確認した。逆に、CD44陰性細胞にmiR導入で成熟分化細胞に相転移の生じることも判明した。CD44陽性、陰性亜集団の含有割合の異なる培養細胞集団を検索し、解糖系最終産物の乳酸の産生が抑制され、ミトコンドリア呼吸系産物が増えることについても、CD44の発現との対応が確認された。別主題の「Glu、グルタミン（Gln）代謝経路の人為的調節により培養ヒト角膜内皮細胞において成熟分化細胞のみを選別する方法の確立」についても、終了した。Gluを欠乏した培地において、特定亜集団 が選択的に除去されることは確認されたが、CD44陽性の4亜集団の一部の除去にとどまること、成熟分化細胞にも相転移細胞の一部にもグルコーストランスポーターGlut1は高発現することが確認された。Gln欠損では亜集団除去効果はないことも判明した。
CD44が角膜内皮の成熟分化過程に重要な機能を果たすこと、その機能がRhoA回路の活性化によるアクチン脱重合を介する細胞骨格の変化によるものであるとの発見は世界初のもので、ヒトの角膜内皮機能不全の病態解明や、より実践的な培養法の開発手段に重要な知見を提供するものである。
平成28年度予定の主題、①成熟分化内皮細胞亜集団の相転移の抑制方法の創出（②フックス角膜内皮ジストロフィー患者由来検体にて上記知見を検証し、診断への応用可能性を探る。③前房水・血液成分により相転移経路に係る可溶性因子測定についても予想以上に進展した。
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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
①CD44のGlu代謝経路優位のエネルギー産生とCD44陽性細胞亜集団の幹細胞様細胞増殖機能の対応付けは世界で初めての知見である。米国でのARVO meeting2016でも大きな注目を集めた。ミトコンドリア呼吸経路が抑制され、解糖系が亢進されていることを確認できたこと、その制御にエピジェネティック因子としてmiR34が係ること、逆に、相転移細胞では、解糖系のエネルギー代謝経路が主経路となること、其処に関与するmiR分子種を同定できたことは大きい。
②エネルギ―代謝系を異にする成熟分化細胞と相転移細胞亜集団が産生する老化関連サイトカイン プロファイルにおいて、PAI-1/Serpin1, IL-6, IL-8, MCP-1などが異なることも判明し、これらにもmiR-CD44経路によるエネルギー代謝経路が係ることが示された意義は大きい。
③28年度に予定していた、フックス角膜内皮ジストロフィー（FECD）患者由来の検体において、Guttata陽性進行病態患者では培養における相転移細胞同様にmiR34aの発現が低下することは、本病態進行に上記①の知見が関与することを示す重要な知見である。同様に、28年度に予定していたがFECD患者を含む角膜内皮移植患者において、前房水中に相転移細胞の培養上清で確認された老化関連サイトカインの著明な更新が3－6割の患者において認められるという知見を約80例の患者データより入手した。EndoEMT→Stemness経路→成熟分化、もしくは、細胞老化→Guttata 形成の病態経路を示唆する重要な知見である。28年度中に本研究課題を追加申請する方向を考えたい。
④当初予定の亜集団の混在する培養系において、細胞内還元型グルタチオン量の分布を比較するという課題は着手できないままであるが研究の予期しない進展の結果である。
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| Strategy for Future Research Activity |
もともと28年度までの予定で計画申請しており、予定通りの進行である。研究内容は28年度予定で27年度中に進展のものを含め下記を重点的進める。
①解糖系抑制され、ミトコンドリア呼吸系偏奇におけるCD44の機能を更に詳細に解析する。
②FECD患者由来の検体にて診断への応用可能性を探る（ドイツ・エルランゲン大と連携）。検体の入手状況で進捗は変わる。
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| Causes of Carryover |
もともと28年度までの予定で計画申請しており、予定通りの進行であるが、交付金額内で最終年度に研究を終えるため、および成果報告のための費用を残した。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
培養液、ディッシュなど、すべて消耗品に充当する。
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