Involvement of TLR signaling pathway and dendritic cell in MDS pathogenesis.

• Project/Area Number: 19K23890
• Research Category: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: 0901:Oncology and related fields
• Research Institution: Kagawa University
• Principal Investigator: 木田 潤一郎 香川大学, 医学部附属病院, 助教 (10744360)
• Project Period (FY): 2019-08-30 – 2021-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000); Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: Toll-like receptor / TNF-α / LPS / 骨髄異形成症候群 / TLR経路 / 樹状細胞

Outline of Research at the Start

骨髄異形成症候群（myelodysplastic syndromes: MDS）は造血幹・前駆細胞の遺伝子異常に起因するとともに、MDSの進展は環境要因にも依存する。MDS細胞自身や樹状細胞（dendritic cell: DC）などの環境の免疫細胞が発現するToll様受容体（Toll-like receptor: TLR）経路の異常が引き起こす慢性的な自然免疫反応が病態形成に重要であることが近年報告されているが、これがMDSのどのような病態（無効造血、白血病化）に影響を与えるのかについては未解明の点が多い。本研究では、MDSの病態をTLRとDCの視点から解析し、新たな治療標的を見いだす。

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、MDSの無効造血と急性白血病移行という2つの病態（前者は低リスク、後者は高リスクの主病態である）においてTLR経路のMDS-cell-intrinsic（内因性）およびMDS-cell-extrinsic（外因性）な異常がどのように影響を及ぼすかを探索し、新たな治療標的を見いだすことを目的としている。初年度は細菌の細胞壁の構成成分でありTLR4のリガンドであるlipopolysaccharide (LPS)がMDS細胞株に与える影響を解析した。MDS細胞株はMDS92, MDS-L, MDS-L-2007（この順に悪性形質を獲得していく一連の細胞株）を用いた。LPS刺激にてMDS92とMDS-Lでは細胞増殖抑制が認められたが、MDS-L-2007では認められなかった。また、LPS刺激によりMDS92とMDS-LではNF-κB活性化を通じたTNF-α産生が認められたが、MDS-L-2007では認められなかった。さらに、MDS92とMDS-LにおけるLPS刺激による増殖抑制はTNF-α抗体によるTNF-α中和により阻害された。以上の結果より、LPS刺激下において、相対的に低リスク病態の細胞株であるMDS92およびMDS-L（特により低リスクであるMDS92）はNF-κB活性化によるTNF-α産生亢進が増殖抑制に関連すると考えられた。これは細菌感染症が起こるとMDSの無効造血が悪化しうること、また、TNF-αは主に単球を中心とする種々の免疫細胞から産生されるが、MDS細胞自身から産生されるTNF-αが重要であることを示唆する（cell-intrinsicな機序）。このことから、TNF-αをターゲットとした治療は無効造血の改善に有効である可能性が考えられた。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

初年度は本研究の目的であるMDSの病態形成におけるTLRの関与をin vitroにおいてMDS-cell-intrinsicなTNF-α分泌という観点から解析を進めることができた。今後は患者検体を用いた解析を行う予定であるが、臨床検体の収集・解析に時間を要しており、やや遅れていると判断する。

Strategy for Future Research Activity

MDS細胞株およびMDS臨床検体を用いて、定常状態およびTLRリガンド刺激下における増殖・細胞死、TLR経路の下流分子活性化やサイトカイン産生への影響について解析を進める。リガンドとしてLPSについては解析を進めているところであるが、外来性リガンドだけではなく自己由来リガンド（S100A8, S100A9, HMGB-1, IL-1βなど）についても解析を行う。また臨床検体を用いて、MDSにおける樹状細胞（DC）の関与についても解析を進めていく。臨床検体を効率的に収集するために自施設だけではなく関連施設からの収集を検討する。