Modeling viral hemorrhagic fever On chip

• Project/Area Number: 23K18229
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 49:Pathology, infection/immunology, and related fields
• Research Institution: National Institute of Infectious Diseases
• Principal Investigator: 坂井 祐介 国立感染症研究所, 感染病理部, 主任研究官 (60615722)
• Project Period (FY): 2023-06-30 – 2026-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000); Fiscal Year 2025: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000); Fiscal Year 2024: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000); Fiscal Year 2023: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
• Keywords: SFTS / デング出血熱 / ウイルス性出血熱 / 重症熱性血小板減少症候群 / 臓器チップ

Outline of Research at the Start

ウイルス性出血熱と呼ばれる疾患群には、ウイルスの感染を受けた細胞の傷害のみならず全身の血管や様々な臓器の細胞が広範に傷害されるという特徴がある。このような間接的な細胞傷害は感染細胞-活性化した非感染白血球-血管細胞-臓器固有の細胞といった複雑な細胞間相互作用から生じるものと考えられ、シンプルな既存の培養細胞系での再現は困難である。このため、本研究では上記の最小限の細胞群から構成される臓器チップを用いてウイルス性出血熱のモデルを構築すること、構築したモデルから病態解明に資する知見を得ることを目的としている。本課題ではデングウイルスと重症熱性血小板減少症候群ウイルスのモデル化に取り組む。

Outline of Annual Research Achievements

本年度は臓器チップを用いた実験の予備検討として、血管内皮細胞や腸管上皮細胞、肝細胞における細胞機能障害や細胞傷害のマーカーについてデングウイルス感染マウスを用いて検討を行った。血管内皮細胞ではバリア機能を司る分子である各種接着分子の発現を検索した。この結果、接着分子の中でもClaudin-5とJAM-Bの発現がショック症状の進行に伴って減少することが明らかとなった。特にClaudin-5は通常状態での発現が高く、バリア機能障害のマーカーとして適しているものと考えられた。腸管上皮細胞では症状発現と共にClaudin-3の発現が消失すると共にcleaved-Caspase3発現細胞が増加することがわかった。肝細胞ではcleaved-Caspase3発現細胞の増加はごく少ないものの、DNA損傷マーカーであるγH2AX陽性を呈する細胞が症状の進行と共に増加することがわかった。次に、デングウイルス感染によって生じるマクロファージのフェノタイプの変化を脾臓の組織標本を用いて解析した。デングウイルス感染に伴って、感染早期よりMARCO陽性を呈するマクロファージが赤脾髄で顕著に増加することが明らかとなった。これらMARCO陽性マクロファージは赤脾髄マクロファージのマーカーであるF4/80を発現すると共にSTAT1の核移行が生じており、赤脾髄マクロファージがIFN系やPAMPsからの刺激によってフェノタイプの変化によって生じる可能性が示唆された。病態形成に関わる現象として、病態末期にはM1マクロファージマーカーであるiNOSに陽性を示す細胞が増加することが明らかとなった。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

他の研究による多忙のため。臓器チップモデル確立の遅れのため。

Strategy for Future Research Activity

本年度までに細胞傷害や病態進行の解析系は本年度までに充分に確立できたと考えられる。これらの研究成果をもとに、臓器チップモデルの感染スケジュール、評価タイムポイントを設定し、引き続き臓器チップのモデル化と傷害検出系の確立に取り組む予定である。
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