糸球体シングルセル解析を用いた遺伝性腎炎の病態形成の分子基盤の解明とその治療応用

• 研究課題/領域番号: 19J23608
• 研究種目: 特別研究員奨励費
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 国内
• 審査区分: 小区分47040:薬理学関連
• 研究機関: 熊本大学
• 研究代表者: 加世田 将大 熊本大学, 生命科学研究部, 特別研究員(DC1)
• 研究期間 (年度): 2019-04-25 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 2,500千円 (直接経費: 2,500千円); 2021年度: 800千円 (直接経費: 800千円); 2020年度: 800千円 (直接経費: 800千円); 2019年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
• キーワード: シングルセル解析 / 糸球体 / アルポート症候群 / 糸球体硬化 / Alport症候群 / 糸球体シングルセル解析 / 糸球体シングルヌクレウス解析

研究開始時の研究の概要

Alport症候群(AS)モデルマウスより，病態発症部位である腎糸球体を単離し，Single cell RNA-seq解析を行うことで，AS病態形成機構に真に重要な細胞集団とその異常を単一細胞レベルで明らかにする．その後，細胞種ごとの発現変動分子を対象とした解析により得られた表現型を標的とした薬効評価を行い，AS腎病態への改善効果を評価する．また，これら一連の計画において現行のRAS阻害薬投与群でも同様に検討を行うことで，RAS阻害薬により制御不可能なAS病態増悪因子を明らかにし，同時に併用での治療法の確立を目指す．

研究実績の概要

極初期の病理所見が出現する週齢の同定を目的に電子顕微鏡解析を実施した結果，タンパク尿発症前の5週齢期のAlportマウスではほとんど異常が認められなかったのに対し，タンパク尿発症後の8週齢期のAlportマウスにおいては部分的な糸球体基底膜の肥厚化とそれに伴うポドサイトの足突起の形態異常を認めた．そこで，8週齢期のWT，Alportマウスの糸球体を用いたscRNA-seq解析を実施した結果，糸球体基底膜の両端に位置するポドサイトと血管内皮細胞における異常を同定した．ポドサイト集団を用いた解析の結果，極初期の異常を示す集団から発現変動を示す遺伝子を30種，血管内皮細胞集団を用いた解析の結果，細胞集団内において部分的・全体的に発現変動を示す遺伝子を45種同定した．加えて，糸球体基底膜の肥厚化所見と相関して，ポドサイト，血管内皮細胞において糸球体基底膜を構成する複数の遺伝子の発現増加を捉えた．今後，同定した遺伝子を標的とした解析を進めていく予定である．
加えて、昨年度までに腎保護効果を有する事を明らかにした新規Keap1阻害薬UBE-1099に関して、腎病態改善機序を明らかにすることを目的に，UBE-1099投与後のAlportマウスから糸球体を単離し，RNA-seq解析を実施した．その結果，UBE-1099投与群ではNrf2関連経路に加えて，細胞骨格や細胞周期に関連する遺伝子の発現増加が認められた．Bardoxolone methylによるGFR増加効果には糸球体の構造変化の関与が示唆されていることを踏まえると，UBE-1099による腎病態改善機序の一端にも同様の機序の関与が考えられる．今後，本試験で確立させた糸球体シングルセル解析技術を用いて，より詳細な解析を行っていく予定である．

現在までの達成度 (段落)

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] The role of discoidin domain receptor 2 in the renal dysfunction of alport syndrome mouse model (2021)
  • 著者名/発表者名: Sannomiya Yuya、Kaseda Shota、Kamura Misato、Yamamoto Hiroshi、Yamada Hiroyuki、Inamoto Masataka、Kuwazuru Jun、Niino Saki、Shuto Tsuyoshi、Suico Mary Ann、Kai Hirofumi
  • 雑誌名: Renal Failure 巻: 43 号: 1 ページ: 510-519
  • DOI: 10.1080/0886022x.2021.1896548
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Metformin ameliorates the severity of experimental Alport syndrome (2021)
  • 著者名/発表者名: Omachi Kohei、Kaseda Shota、Yokota Tsubasa、Kamura Misato、Teramoto Keisuke、Kuwazuru Jun、Kojima Haruka、Nohara Hirofumi、Koyama Kosuke、Ohtsuki Sumio、Misumi Shogo、Takeo Toru、Nakagata Naomi、Li Jian-Dong、Shuto Tsuyoshi、Suico Mary Ann、Miner Jeffrey H.、Kai Hirofumi
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 11 号: 1
  • DOI: 10.1038/s41598-021-86109-1
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Mild electrical stimulation with heat shock attenuates renal pathology in adriamycin-induced nephrotic syndrome mouse model (2020)
  • 著者名/発表者名: Teramoto Keisuke、Tsurekawa Yu、Suico Mary Ann、Kaseda Shota、Omachi Kohei、Yokota Tsubasa、Kamura Misato、Piruzyan Mariam、Kondo Tatsuya、Shuto Tsuyoshi、Araki Eiichi、Kai Hirofumi
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 10 号: 1 ページ: 18719-18719
  • DOI: 10.1038/s41598-020-75761-8
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Efficacy of Keap1-Nrf2 protein-protein interaction inhibitor for glomerulosclerosis in mouse model of chronic kidney disease (2022)
  • 著者名/発表者名: 6.Shota Kaseda, Yuya Sannomiya, Jun Horizono, Jun Kuwazuru, Mary Ann Suico, Sayaka Ogi, Ryoko Sasaki, Hidetoshi Sunamoto, Hirohiko Fukiya, Hayato Nishiyama, Misato Kamura，Saki Niinou, Yuimi Koyama, Futoshi Nara, Tsuyoshi Shuto, Kazuhiro Onuma, Hirofumi Kai
  • 学会等名: 第95回薬理学会年会
• [学会発表] Novel Keap-Nrf2 protein-protein interaction inhibitor UBE-1099 ameliorates glomerulosclerosis in Alport syndrome mouse model. (2021)
  • 著者名/発表者名: 1.Shota Kaseda, Yuya Sannomiya, Jun Horizono, Jun Kuwazuru, Mary Ann Suico, Sayaka Ogi, Ryoko Sasaki, Hidetoshi Sunamoto, Hirohiko Fukiya, Hayato Nishiyama, Misato Kamura，Saki Niinou, Yuimi Koyama, Futoshi Nara, Tsuyoshi Shuto, Kazuhiro Onuma, Hirofumi Kai
  • 学会等名: 13th International Podocyte Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Novel Keap1-Nrf2 protein-protein interaction inhibitor UBE-1099 ameliorates the Severity of Experimental Alport syndrome (2021)
  • 著者名/発表者名: 3.Shota Kaseda, Mary Ann Suico, Sayaka Ogi, Hidetoshi Sunamoto, Hirohiko Fukiya, Futoshi Nara, Tsuyoshi Shuto, Kazuhiro Onuma, Hirofumi Kai
  • 学会等名: Kidney week
  • 国際学会
• [学会発表] Keap1-Nrf2 protein-protein interaction inhibitor UBE-1099 ameliorates the progressive phenotype in Alport syndrome mouse model (2021)
  • 著者名/発表者名: 5.Shota Kaseda, Yuya Sannomiya, Jun Horizono, Jun Kuwazuru, Mary Ann Suico, Sayaka Ogi, Ryoko Sasaki, Hidetoshi Sunamoto, Hirohiko Fukiya, Hayato Nishiyama, Misato Kamura，Saki Niinou, Yuimi Koyama, Futoshi Nara, Tsuyoshi Shuto, Kazuhiro Onuma, Hirofumi Kai
  • 学会等名: The 2021 online International Workshop on Alport syndrome
  • 国際学会
• [学会発表] 可逆的Keap1阻害剤は遺伝性糸球体腎炎Alport症候群モデルマウスの腎病態を改善する (2021)
  • 著者名/発表者名: 加世田 将大
  • 学会等名: 日本薬学会第141回年会
• [学会発表] 遺伝性腎炎Alport症候群に対する代謝異常の改善を企図したmetforminの効果 (2019)
  • 著者名/発表者名: 加世田 将大
  • 学会等名: 医療薬学フォーラム2019/第27回クリニカルファーマシーシンポジウム
  • 招待講演