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大動脈二尖弁の胸部大動脈拡大における壁せん断応力感受性遺伝子の同定と機能解析

研究課題

研究課題/領域番号 17K10763
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 心臓血管外科学
研究機関自治医科大学

研究代表者

川人 宏次  自治医科大学, 医学部, 教授 (90281740)

研究分担者 木村 直行  自治医科大学, 医学部, 教授 (20382898)
中村 匡徳  名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20448046)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2019年度: 260千円 (直接経費: 200千円、間接経費: 60千円)
2018年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2017年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワード大動脈二尖弁 / 剪断応力 / 共培養モデル / 遺伝子発現解析 / 壁せん断応力 / 血管内皮細胞 / 血管平滑筋細胞 / 細胞間接着分子 / MMP / 数値流体力学計算 / 胸部大動脈拡大 / 先天性大動脈二尖弁 / 大動脈瘤 / 数値流体力学 / 遺伝子
研究成果の概要

共培養実験は、ヒト大動脈血管内皮細胞(EC)と平滑筋細胞(SMC)を使用した。A:EC単独培養・B: SMC単独培養・C:EC‐SMC共培養の3モデルを準備し、低(2Pa)/ 高(20Pa)剪断応力(WSS)を24時間負荷し培養細胞からRNAを抽出した(n=2)。ヒト大動脈二尖弁例の上行大動脈組織は高WSS(大彎)と低WSS(小彎)部の内中膜からRNAを抽出した(各n=2-4)。DNAマイクロアレイで、培養モデルとヒト組織で共通の発現変動を認めたのは1039遺伝子で、細胞骨格や接着因子に関する遺伝子群の他、SMC代謝・EC増殖・アポトーシス関連遺伝子群が高WSSの影響を受ける可能性が示された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

大動脈弁二尖弁は約半数の症例で上行大動脈が拡大する。胸部大動脈拡大は解離や破裂の原因となるため、病態解明は治療成績向上のため重要だが、大動脈二尖弁症例に合併する胸部大動脈拡大の発生機序は十分に解明されていない。
本研究により、大動脈二尖弁に特有な血行力学ストレスに感受性を有する遺伝子群と疾患経路が同定され、従来提唱されてきたMMP・TIMP代謝異常以外の疾患経路が存在する可能性が示唆された。大動脈二尖弁症例は、解離や破裂などの重篤な大動脈疾患の発生頻度が高いことが報告されているが、本研究成果は、治療成績向上につながる創薬および新規バイオマーカー開発につながる可能性を有する。

報告書

(6件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2022 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件) 学会発表 (13件)

  • [雑誌論文] Compressed Collagen Construct for Studying Endothelial Smooth Muscle Cell Interaction Under High Shear Stress2022

    • 著者名/発表者名
      Hiroshima Y, Oyama Y, Sawasaki K, Nakamura M, Kimura N, Kawahito K, Fujie H
    • 雑誌名

      Ann Biomed Eng.

      巻: - 号: 8 ページ: 951-963

    • DOI

      10.1007/s10439-022-02972-7

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 衝突噴流に伴う力学刺激の組み合わせ環境が血管内皮細胞に及ぼす影響2022

    • 著者名/発表者名
      髙橋幸慈、沢崎薫、中村匡徳、木村直行、川人宏次、坂元尚哉
    • 学会等名
      第32回バイオフロンティア講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 大動脈二尖弁性狭窄と大動脈三尖弁性狭窄の治療成績とaortic stiffnessに関する検討2021

    • 著者名/発表者名
      木村直行, 堀大治郎, 草処翔, 清水寿和, 白石学,川人宏次, 山口敦司
    • 学会等名
      第51回日本心臓血管外科学会学術総会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 弁形態分析に基づく大動脈二尖弁狭窄症例の上行大動脈拡大と治療成績に関する検討2021

    • 著者名/発表者名
      木村直行, 堀大治郎, 草処翔, 清水寿和,   野村陽平, 白石学, 川人宏次, 山口敦司
    • 学会等名
      第49回日本血管外科学会学術総会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 内皮-平滑筋細胞共培養モデルのMMP産生に対する高壁せん断応力環境の影響2020

    • 著者名/発表者名
      坂元尚哉,大山侑樹,中村匡徳,木村直行,川人宏次,山崎雅史,藤江裕道
    • 学会等名
      第59回日本生体医工学会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 衝突噴流環境が血管内皮細胞へ及ぼす影響2020

    • 著者名/発表者名
      沢崎薫,堀江悠太,中村匡徳,木村直行, 川人宏次,坂元尚哉
    • 学会等名
      第59回日本生体医工学会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 衝突噴流が血管内皮細胞間接着に及ぼす影響2020

    • 著者名/発表者名
      沢崎 薫,堀江 悠太,中村 匡徳,木村 直行,川人 宏次,坂元 尚哉
    • 学会等名
      日本機械学会第33回バイオエンジニアリング講演会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 衝突噴流環境が血管内皮細胞へ及ぼす影響2020

    • 著者名/発表者名
      沢崎薫 ,堀江悠太,中村匡徳,木村直行,川人宏次,坂元尚哉
    • 学会等名
      生体医工学会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 圧縮コラーゲン組織を用いた共培養モデルに対する 高壁せん断応力の影響2019

    • 著者名/発表者名
      大山侑樹, 中村匡徳, 木村直行, 川人宏次, 山崎雅史, 藤江裕道, 坂元尚哉
    • 学会等名
      日本機械学会 第 32 回バイオエンジニアリング講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Utility of computational fluid dynamics for thoracic aortic pathology in the era of precision medicine2019

    • 著者名/発表者名
      NAOYUKI KIMURA, KOKI KAWAHITO, DAJIRO HORI, KOICHI YURI, ATSUSHI YAMAGUCHI, YUUKI OHYAMA, NAOYA SAKAMOTO, MASANORI NAKAMURA
    • 学会等名
      第83回 日本循環器病学会学術集会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 血管内皮細胞のMMPおよびeNOS産生に対する超高壁せん断応力の影響2018

    • 著者名/発表者名
      坂元 尚哉,大山 侑樹,中村 匡徳,木村 直行
    • 学会等名
      第41回 日本バイオレオロジー学会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Matrix metalloprotease production of vascular endothelial cells under extremely high wall shear stress condition2018

    • 著者名/発表者名
      Naoya Sakamoto, Yuki Oyama, Yuta Horie, Masanori Nakamura,
    • 学会等名
      Joint Conference of Three Societies: The European Society for Clinical Hemorheology and Microcirculation,
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 超高壁せん断応力による血管内皮細胞のMMPおよびeNOS産生の変化2018

    • 著者名/発表者名
      大山 侑樹,中村 匡徳,木村 直行,坂元 尚哉
    • 学会等名
      日本機械学会 2018年度年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 血管内皮細胞の遊走および剥離に対する衝突流れの場の影響2018

    • 著者名/発表者名
      堀江悠太, 大山侑樹, 中村匡徳, 木村直行, 川人宏次, 坂元尚哉
    • 学会等名
      日本機械学会 第31回バイオエンジニアリング講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2023-01-30  

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