オートファジー不全を伴う慢性膵炎発症メカニズムの解明

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project Area: Multidisciplinary research on autophagy: from molecular mechanisms to disease states
• Project/Area Number: 26111516
• Research Institution: Kumamoto University
• Principal Investigator: 大村谷 昌樹 熊本大学, 生命資源研究・支援センター, 准教授 (60398229)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 慢性膵炎 / オートファジー不全 / SPINK1

Outline of Annual Research Achievements

遺伝性膵炎の原因遺伝子SPINK1をマウスSpink3 locusに置換し、SPINK1ノックインマウスを樹立した (Spink3SPINK1/SPINK1)。SPINK1の変異により、①SPINK1の機能低下、②SPINK1発現量の低下、の2つの可能性がin vitroの実験から明らかにされている。そこで、②を検証するために、Spink3SPINK1/SPINK1とSpink3+/-マウスとの交配によりSPINK1ヘテロノックインマウス（Spink3SPINK1/-）を作製し、SPINK1の発現量が約70%低下していることを確認した。このマウスの致死性は回避されるものの、生後4週齢において、慢性膵炎（膵腺房細胞の脱落、線維化、炎症細胞浸潤）を発症した。
このマウスの膵炎発症過程において、オートファジーに由来する巨大な空胞の出現と、オートファジーの選択的基質であるp62タンパクの蓄積が見られた。つまり、SPINKの欠損、および発現低下はオートファジーの異常を引き起こすことで、膵炎を発している可能性が示唆された。さらにこのSpink3SPINK1/-マウスでは、膵腺房細胞がアポトーシスとネクローシスによって脱落していることが明らかとなったが、特にプログラムされたネクローシス（ネクロプトーシス）の実行因子であるRIP3を欠失させたマウス（Rip3-/- :Spink3SPINK1/-）を作製したところ、慢性炎症が抑制された。このことは、膵炎発症過程で見られる、オートファジー不全による細胞死がネクロプトーシスであることを示唆している。
以上の結果から、急性膵炎、慢性膵炎の発症にはオートファジーが深く関与しており、特に両者に共に出現する巨大なオートリソソーム内で、なぜ分解が抑制され、トリプシノーゲンの異所性活性化が生じるのかを明らかにする必要があると考えられた。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Residual Total Pancreatectomy: Short- and Long-Term Outcomes (2016)
  • Author(s): 1.Hashimoto D, Chikamoto A, Taki K, Arima K, Yamashita Y, Ohmuraya, M, Hirota M, Baba H.
  • Journal Title: Pancreatology Volume: webのみ Pages: in press
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Heterogeneity of KRAS Mutations in Pancreatic Ductal Adenocarcinoma. (2016)
  • Author(s): Hashimoto D, Arima K, Yokoyama N, Chikamoto A, Taki K, Inoue R, Kaida T, Higashi T, Nitta H, Ohmuraya M, Hirota M, Beppu T, Baba H.
  • Journal Title: Pancreas Volume: webのみ Pages: in press
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Guidelines for the use and interpretation of assays for monitoring autophagy (3rd edition). (2016)
  • Author(s): Klionsky DJ, Abdelmohsen K, Abe A, et al.
  • Journal Title: Autophagy Volume: 12 Pages: 1-222
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Cathepsin D in pancreatic acinar cells is implicated in cathepsin B and L degradation, but not in autophagic activity. (2016)
  • Author(s): Mehanna S, Suzuki C, Shibata M, Sunabori T, Imanaka T, Araki K, Yamamura K, Uchiyama Y, Ohmuraya M.
  • Journal Title: Biochem Biophys Res Commun. Volume: 469 Pages: 405-11
  • DOI: doi: 10.1016/j.bbrc.2015.12.002.
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Successful surgical internal drainage of postoperative pancreatic pseudocyst through pancreaticojejunostomy with distal pancreatectomy: a case report. (2015)
  • Author(s): Sakata K, Hashimoto D, Taki K, Nakahara O, Ohmuraya M, Chikamoto A, Beppu T, Baba H.
  • Journal Title: Surg Case Rep. Volume: 1 Pages: 54
  • DOI: doi: 10.1186/s40792-015-0057-x.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] GNASR201H and KrasG12D cooperate to promote murine pancreatic tumorigenesis recapitulating human intraductal papillary mucinous neoplasm. (2015)
  • Author(s): Taki K, Ohmuraya M, Tanji E, Komatsu H, Hashimoto D, Semba K, Araki K, Kawaguchi Y, Baba H, Furukawa T.
  • Journal Title: Oncogene. Volume: webのみ Pages: webのみ
  • DOI: doi: 10.1038/onc.2015.294.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Production of knockout mice by DNA microinjection of various CRISPR/Cas9 vectors into freeze-thawed fertilized oocytes. (2015)
  • Author(s): Nakagawa Y, Sakuma T, Sakamoto T, Ohmuraya M, Nakagata N, Yamamoto T.
  • Journal Title: BMC Biotechnol. Volume: 15 Pages: 33
  • DOI: doi: 10.1186/s12896-015-0144-x.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] SPINK1 Status in Colorectal Cancer, Impact on Proliferation, and Role in Colitis-Associated Cancer. (2015)
  • Author(s): Ida S, Ozaki N, Araki K, Hirashima K, Zaitsu Y, Taki K, Sakamoto Y, Miyamoto Y, Oki E, Morita M, Watanabe M, Maehara Y, Yamamura K, Baba H, Ohmuraya M.
  • Journal Title: Mol Cancer Res. Volume: 13 Pages: 1130-8
  • DOI: doi: 10.1158/1541-7786.MCR-14-0581.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Staging laparoscopy leads to rapid induction of chemotherapy for unresectable pancreatobiliary cancers. (2015)
  • Author(s): Hashimoto D, Chikamoto A, Sakata K, Nakagawa S, Hayashi H, Ohmuraya M, Hirota M, Yoshida N, Beppu T, Baba H.
  • Journal Title: Asian J Endosc Surg. Volume: 8 Pages: 59-62
  • DOI: doi: 10.1111/ases.12138.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] オートファジー不全と慢性膵炎発症メカニズムの解明 (2015)
  • Author(s): 大村谷 昌樹
  • Organizer: 第9 回オートファジー研究会
  • Place of Presentation: 淡路夢舞台国際会議場（淡路）
  • Year and Date: 2015-11-16 – 2015-11-17
• [Presentation] Impaired Autophagy and Chronic Pancreatitis (2015)
  • Author(s): Masaki Ohmuraya, Kazuya Sakata, and Ken-ichi Yamamura.
  • Organizer: JAPAN AUSTRALIA MEETING ON CELL DEATH
  • Place of Presentation: WEHI（Melbourne、オーストラリア）
  • Year and Date: 2015-10-21 – 2015-10-23
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 膵分泌性トリプシンインヒビター；SPINK1の異常がもたらすオートファジー不全、ネクロプトーシスと膵炎発症メカニズムの解明 (2015)
  • Author(s): 大村谷昌樹
  • Organizer: 第15回 日本蛋白質科学会年会
  • Place of Presentation: あわぎんホール（徳島）
  • Year and Date: 2015-06-24 – 2015-06-26
• [Presentation] 慢性膵炎発症過程におけるアポトーシスとネクロプトーシスの役割 (2015)
  • Author(s): 大村谷昌樹、高城克暢、坂田和也、橋本大輔、能登原憲司、廣田昌彦
  • Organizer: 第46回 日本膵臓学会大会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場（名古屋）
  • Year and Date: 2015-06-19 – 2015-06-20
• [Presentation] 慢性膵炎におけるKras変異の意義 (2015)
  • Author(s): 髙城 克暢、大村谷 昌樹、橋本 大輔、能登原憲司、有馬浩太、甲斐田剛圭、東 孝暁、岡部弘尚、新田 英利、林 洋光、近本 亮、別府 透、馬場 秀夫
  • Organizer: 第46回 日本膵臓学会大会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場（名古屋）
  • Year and Date: 2015-06-19 – 2015-06-20
• [Presentation] 変異GNAS導入マウス遺伝子改変膵管内乳頭粘液性腫瘍モデルの開発 (2015)
  • Author(s): 古川徹、髙城 克暢、大村谷昌樹
  • Organizer: 第46回 日本膵臓学会大会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場（名古屋）
  • Year and Date: 2015-06-19 – 2015-06-20
• [Presentation] 遺伝子改変慢性膵炎モデルマウスではオートファジー不全とネクロプトーシスが誘導される (2015)
  • Author(s): 大村谷昌樹、荒木喜美、山村研一
  • Organizer: 第62回日本実験動物学会総会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場（名古屋）
  • Year and Date: 2015-05-28 – 2015-05-30
• [Presentation] Impaired Autophagy and Pancreatitis (2015)
  • Author(s): Masaki Ohmuraya, Ilya Gukovsky, Kenji Notohara, and Anna S. Gukovskaya
  • Organizer: The 10th JSGE-AGA Joint Meeting
  • Place of Presentation: 仙台国際センター（仙台）
  • Year and Date: 2015-04-25 – 2015-04-25
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 早期慢性膵炎から慢性膵炎を発症するモデルマウスの開発 (2015)
  • Author(s): 大村谷昌樹、能登原憲司
  • Organizer: 第101回日本消化器病学会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター（仙台）
  • Year and Date: 2015-04-23 – 2015-04-25