Papainを用いた喘息・COPDオーバーラップ(ACO)マウスモデルの構築

• 研究課題/領域番号: 18K15946
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分53030:呼吸器内科学関連
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 平石 尚久 東京大学, 医学部附属病院, 届出研究員 (90783514)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2022年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2018年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
• キーワード: 気管支喘息 / COPD / ACO / マウスモデル / パパイン（papain） / 喘息 / papain / プロテアーゼ

研究実績の概要

本研究において、我々は単剤でACOの臨床的特徴を再現しうる薬剤として、植物パパイヤに由来するシステインプロテアーゼであるパパインに着目し、パパインをマウスに経気管的にエアロゾルで反復投与することで簡便にACOマウスモデルを作成できるかどうか検討した。
ブタ膵臓エラスターゼ(PPE)によるCOPDモデル、およびPBS投与群を対象として、Day 0, 7, 14, 21にパパイン50μgを反復投与したモデルとの比較検討を行った。各群の解析はday 25に行った。各モデルにおける呼吸メカニクスや肺気腫の程度について比較検討したところ、PBS投与群と比較してPPE投与群およびパパイン投与群で有意に肺吸気量の増加、ダイナミックコンプライアンスの上昇を認め、ヒトCOPDの臨床的特徴に一致する結果であった。各群の肺病理HE染色像においても、PPE群とパパイン群では気腫形成が認められた。以上から、既に確立されているPPE投与によるCOPDモデル同様にパパイン反復投与でもCOPDの特徴が誘導されると示された。
パパインを反復投与したマウスにおける喘息の特徴の検討については、気管支肺胞洗浄液（BALF）では、パパイン群において総細胞数、マクロファージ、好酸球が他群と比較して有意に増加し、好酸球主体の気道炎症が示唆された。メサコリン吸入に対する気道過敏性試験では、パパイン群は他群に対して有意に気道過敏性の亢進を示した。さらに、全肺のホモジネートを用いてmRNA発現を定量的PCRで調べたところ、エオタキシンファミリー（CCL11, CCL24）の発現亢進が認められた。以上から、本モデルはヒト気管支喘息に相当する特徴も有することが示された。前述の通りヒトCOPDとしての特徴を持つことも合わせ、本研究におけるパパイン反復投与マウスはヒトACOを模したモデルとして妥当であると示された。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

理由
上記の研究結果について、学術誌に報告した。
（A mouse model of asthma-chronic obstructive pulmonary disease overlap induced by intratracheal papain, Allergy. 2021 Jan;76(1):390-394.doi:10.1111/all.14528. Epub 2020 Aug 19. ）

今後の研究の推進方策

今後は、上記のACOマウスモデルについて、肺上皮細胞についてのRNA-seq等での網羅的な解析を行い、特徴的な発現遺伝子の有無を含め、さらなる検討を行う予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Repeated photodynamic therapy mediates the abscopal effect through multiple innate and adaptive immune responses with and without immune checkpoint therapy (2023)
  • 著者名/発表者名: Lou Jenny、Aragaki Masato、Bernards Nicholas、Chee Tess、Gregor Alexander、Hiraishi Yoshihisa、Ishiwata Tsukasa、Leung Chelsea、Ding Lili、Kitazawa Shinsuke、Koga Takamasa、Sata Yuki、Ogawa Hiroyuki、Chen Juan、Kato Tatsuya、Yasufuku Kazuhiro、Zheng Gang
  • 雑誌名: Biomaterials 巻: 292 ページ: 121918-121918
  • DOI: 10.1016/j.biomaterials.2022.121918
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Preclinical feasibility of bronchoscopic fluorescence-guided lung sentinel lymph node mapping (2023)
  • 著者名/発表者名: Gregor Alexander、Sata Yuki、Hiraishi Yoshihisa、Ishiwata Tsukasa、Aragaki Masato、Kitazawa Shinsuke、Koga Takamasa、Ogawa Hiroyuki、Bernards Nicholas、Yasufuku Kazuhiro
  • 雑誌名: The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery 巻: 165 号: 1 ページ: 337-350
  • DOI: 10.1016/j.jtcvs.2022.08.031
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Transbronchial real-time lung tumor localization with folate receptor?targeted near-infrared molecular imaging: A proof of concept study in animal models (2022)
  • 著者名/発表者名: Ishiwata Tsukasa、Hiraishi Yoshihisa、Bernards Nicholas、Sata Yuki、Gregor Alexander、Aragaki Masato、Yasufuku Kazuhiro
  • 雑誌名: The Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery 巻: － 号: 6 ページ: 01034-0
  • DOI: 10.1016/j.jtcvs.2022.09.042
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] A mouse model of asthma‐chronic obstructive pulmonary disease overlap induced by intratracheal papain (2020)
  • 著者名/発表者名: Fukuda Kensuke、Matsuzaki Hirotaka、Mikami Yu、Makita Kosuke、Miyakawa Kazuko、Miyashita Naoya、Hosoki Keisuke、Ishii Takashi、Noguchi Satoshi、Urushiyama Hirokazu、Horie Masafumi、Mitani Akihisa、Yamauchi Yasuhiro、Shimura Eri、Nakae Susumu、Saito Akira、Nagase Takahide、Hiraishi Yoshihisa
  • 雑誌名: Allergy 巻: 76 号: 1 ページ: 390-394
  • DOI: 10.1111/all.14528
  • 査読あり
• [雑誌論文] Inhaled corticosteroid withdrawal may improve outcomes in elderly patients with COPD exacerbation: a nationwide database study (2020)
  • 著者名/発表者名: Jo Taisuke、Yasunaga Hideo、Yamauchi Yasuhiro、Mitani Akihisa、Hiraishi Yoshihisa、Hasegawa Wakae、Sakamoto Yukiyo、Matsui Hiroki、Fushimi Kiyohide、Nagase Takahide
  • 雑誌名: ERJ Open Research 巻: 6 号: 1 ページ: 00246-2019
  • DOI: 10.1183/23120541.00246-2019
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Small lung tumor biopsy samples are feasible for high quality targeted next generation sequencing (2019)
  • 著者名/発表者名: Kage Hidenori、Kohsaka Shinji、Shinozaki‐Ushiku Aya、Hiraishi Yoshihisa、Sato Jiro、Nagayama Kazuhiro、Ushiku Tetsuo、Takai Daiya、Nakajima Jun、Miyagawa Kiyoshi、Aburatani Hiroyuki、Mano Hiroyuki、Nagase Takahide
  • 雑誌名: Cancer Science 巻: 110 号: 8 ページ: 2652-2657
  • DOI: 10.1111/cas.14112
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Naftopidil reduced the proliferation of lung fibroblasts and bleomycin-induced lung fibrosis in mice. (2019)
  • 著者名/発表者名: Urushiyama H, Terasaki Y, Nagasaka S, Kokuho N, Endo Y, Terasaki M, Kunugi S, Makita K, Isago H, Hosoki K, Souma K, Ishii T, Matsuzaki H, Hiraishi Y, Mikami Y, Noguchi S, Tamiya H, Mitani A, Yamauchi Y, Shimizu A, Nagase T.
  • 雑誌名: J Cell Mol Med. 巻: 3 号: 5 ページ: 1-9
  • DOI: 10.1111/jcmm.14255
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] CISH is a negative regulator of IL-13-induced CCL26 production in lung fibroblasts (2019)
  • 著者名/発表者名: Takeshima Hideyuki、Horie Masafumi、Mikami Yu、Makita Kosuke、Miyashita Naoya、Matsuzaki Hirotaka、Noguchi Satoshi、Urushiyama Hirokazu、Hiraishi Yoshihisa、Mitani Akihisa、Borok Zea、Nagase Takahide、Yamauchi Yasuhiro
  • 雑誌名: Allergology International 巻: 68 号: 1 ページ: 101-109
  • DOI: 10.1016/j.alit.2018.08.005
  • NAID: 130007557853
  • ISSN: 1323-8930, 1440-1592
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] IL-33, IL-25 and TSLP contribute to development of fungal-associated protease-induced innate-type airway inflammation (2018)
  • 著者名/発表者名: Hiraishi Yoshihisa、Yamaguchi Sachiko、Yoshizaki Takamichi、Nambu Aya、Shimura Eri、Takamori Ayako、Narushima Seiko、Nakanishi Wakako、Asada Yosuke、Numata Takafumi、Suzukawa Maho、Yamauchi Yasuhiro、Matsuda Akira、Arae Ken、Morita Hideaki、Hoshino Tomoaki、Suto Hajime、Okumura Ko、Matsumoto Kenji、Nakae Susumu
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 8 号: 1 ページ: 18052-18052
  • DOI: 10.1038/s41598-018-36440-x
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The roles of IL-17C in T cell-dependent and -independent inflammatory diseases (2018)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi Sachiko、Nambu Aya、Numata Takafumi、Yoshizaki Takamichi、Narushima Seiko、Shimura Eri、Hiraishi Yoshihisa、Arae Ken、Morita Hideaki、Matsumoto Kenji、Hisatome Ichiro、Sudo Katsuko、Nakae Susumu
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 8 号: 1 ページ: 15750-15750
  • DOI: 10.1038/s41598-018-34054-x
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Characterizaton of allergic airway inflammation induced by fungal-associated proteinases (2019)
  • 著者名/発表者名: Yoshihisa Hiraishi
  • 学会等名: 第68回日本アレルギー学会学術大会