miRNA/TLR7を介した聴覚伝導路異種細胞間クロストーク解析と新規治療戦略

• 研究課題/領域番号: 19K09899
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分56050:耳鼻咽喉科学関連
• 研究機関: 慶應義塾大学
• 研究代表者: 林 賢 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 共同研究員 (80534528)
• 研究分担者: 神崎 晶 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 講師 (50286556) ; 高橋 宏知 東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 教授 (90361518)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2019年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: エクソソームmiRNA let-7b / 異種細胞間コミュニケーション / ミスマッチネガティビティ / 間歇的自発バースト / 初代神経培養細胞 / TLR-7 / 初代培養神経細胞 / CMOS-MEA / 内耳細胞過興奮性細胞死 / ミスマッチ陰性電位 / CMOS-アレイ / miRNA let-7b / オートファジー / Toll-Like-Receptor 7 / エクソソーム / 耳鳴

研究開始時の研究の概要

昨年、脳内炎症を伴う内耳性片頭痛によるトップダウンシグナルが感音難聴や耳鳴を発症させると報告された。しかし、脳内からのトップダウンシグナルが内耳障害を起こすメカニズムは、明らかではない。本研究は、脳内炎症によって分泌されたエクソソーム内miRNAlet-7bがTLR7シグナルを刺激した場合、神経細胞ネットワーク機能を低下させ、内耳感覚細胞死を誘導するか否かを実験的に証明することを目的としている。本研究成果は、 miRNAlet-7bは脳内炎症による感音難聴・耳鳴のバイオマーカーとして有用であり、miRNAlet-7b inhibitorは新規治療薬になり得る可能性を持っている。

研究成果の概要

本研究の目的は、聴覚細胞に過興奮性細胞死を起こすエクソソーム (Exo)miRNA let-7bが認知症指標となるミスマッチ陰性電位（MMN）に及ぼす影響を明確にすることである。Exo-miRNA let-7b処理神経細胞の逸脱検出応答はSSAI(Stimulus-Specific Adaptation Index)、培養神経回路の自発バーストを総発火率（TSR）により評価した。処理神経細胞の逸脱検出2次応答のSSAIは有意に減少し、間歇的自発バーストの発生を確認した。Exo-miRNA let-7bが、内耳-神経細胞との異種細胞間コミュニケーションを介在することに起因する可能性が示唆された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究結果は、 内耳細胞の過興奮性細胞死を引き起こすmiRNA let-7bが認知症等の神経障害における耳鳴あるいは脳過敏反応の原因となる可能性を示唆している。即ち、miRNAlet-7bは、臨床的に聴覚中枢制御機能低下による耳鳴バイオマーカーとして有用であることを意味している。また、エクソソームは細胞への親和性も高く高率に細胞移入可能であり、miRNAlet-7b 阻害剤は耳鳴中枢制御機能をターゲットとした新規治療薬 になり得る。本研究は、客観的な評価法・的確な治療法のない耳鳴で苦しむ多くの患者にとって大きな意義がある。

研究成果

• [雑誌論文] Fine-tuned cholesterol solubilizer, mono-6-O-α-D-maltosyl-γ-cyclodextrin, ameliorates experimental Niemann–Pick disease type C without hearing loss (2022)
  • 著者名/発表者名: Yamada Y, Miwa T, Nakashima M, Shirakawa A, Ishii A, Namba N, Kondo Y, Takeo T, Nakagata N, Motoyama K, Higashi T, Arima H, Kurauchi Y, Seki T, Katsuki H, Okada Y, Ichikawa A, Higaki K, Hayashi K, Minami K, Yoshikawa N, Ikeda R, Ishikawa Y, Kajii T, Tachii K, Takeda H, Orita Y, Matsuo M, Irie T, Ishitsuka Y
  • 雑誌名: Biomedicine & Pharmacotherapy 巻: 155 ページ: 113698-113698
  • DOI: 10.1016/j.biopha.2022.113698
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Molecular Mechanisms and Biological Functions of Autophagy for Genetics of Hearing Impairment. (2020)
  • 著者名/発表者名: Ken Hayashi, Yuna Suzuki Y, Chisato Fujimoto, Sho Kanzaki
  • 雑誌名: Genes 巻: 11 号: 11 ページ: 1331-1331
  • DOI: 10.3390/genes11111331
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Casper-8 Regulates Endoplasmic Reticulum Stress-Induced Necroptosis Independent of the Apotosis Pathway in Auditor Cells (2019)
  • 著者名/発表者名: Kishino A, Hayashi K, Maeda M, Jike T, Hidai C, Nomura Y, Oshima T.
  • 雑誌名: Int J. Mol. Sci. 巻: 20(23) 号: 23 ページ: 5896-5896
  • DOI: 10.3390/ijms20235896
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Exosomal miRNA let-7b modulates the interaction between TLR7 and TRPA1, inducing hyperexcitability-induced cell death in auditory cell (2022)
  • 著者名/発表者名: Ken Hayashi, Hideaki Sakata
  • 学会等名: 49th Congress of the Neurootological and Equilibriometric Society
  • 国際学会
• [学会発表] The functions of exosomal miRNA let-7b as a top-down signal disrupting the neural network in the auditory-brain (2022)
  • 著者名/発表者名: Ken Hayashi, Hideaki Sakata
  • 学会等名: 49th Congress of the Neurootological and Equilibriometric Society
  • 国際学会
• [学会発表] TFEBによるオートファジー・リソソーム経路活性化を介した内耳細胞老化制御メカニズムの解明 (2022)
  • 著者名/発表者名: 林 賢
  • 学会等名: 第32回 日本耳科学会 総会・学術講演会
  • 招待講演
• [学会発表] The effect of exosomal miRNA let-7b to the mismatch negativity as an auditory memory traces in cellular neural network. (2021)
  • 著者名/発表者名: Ken Hayashi, Yuna Suzuki, Fumiyuki Goto, Yasuyuki Nomura, Sho Kanzaki, Chisato Fujimoto.
  • 学会等名: The 125th American Academy Otolaryngology-Head and Neck Surgery Foundation Annual Meeting & OTO EXPO
  • 国際学会
• [学会発表] Exosomal miRNA let-7b inducing hyperexcitability-induced auditory cell death decrease the auditory sensorial memory in cellular neural network (2021)
  • 著者名/発表者名: Ken Hayashi Hideaki Sakata1
  • 学会等名: The 48th NES Congress online
  • 国際学会
• [学会発表] The impact of extracellular miRNA let-7b as a top-down signal in the auditory-brain. (2020)
  • 著者名/発表者名: Ken Hayashi, Yuna Suzuki, Fumiyuki Goto, Akihiro Kishino, and Kaoru Ogawa
  • 学会等名: American Academy Otolaryngology-Head and Neck Surgery Foundation Annual Meeting & OTO EXPO
  • 国際学会
• [学会発表] The interaction of TRL7 with TRPA1 drives hyperexcitability cell death modulated by miRNA let-7b in auditory cells. (2020)
  • 著者名/発表者名: Ken Hayashi, Yuna Suzuki, Akihiro Kishino, Fumiyuki Goto, Kaoru Ogawa
  • 学会等名: 43RD Association of research in Otolaryngology, Midwinter Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] TLR7-TRPA1 interaction drives hyperexcitability cell death modulated by miRNA let-7b in auditory cells (2019)
  • 著者名/発表者名: Ken Hayashi, Fumiyuki Goto, Akihiro Kishino, Yuna Suzuki, Yasuyuki Nomura, Sho Kanzaki, Kaoru Ogawa
  • 学会等名: ICORL 2019 Symposium, Basic research in hearing loss
  • 国際学会
• [学会発表] The cross-talk between exosomal miRNA, apoptosis and autophagy in auditory cell death (2019)
  • 著者名/発表者名: Ken Hayashi, Fumiyuki Goto, Akihiro Kishino, Yuna Suzuki, Yasuyuki Nomura, Sho Kanzaki, Kaoru Ogawa
  • 学会等名: 123thAAO-HNSF
  • 国際学会
• [学会発表] The effect of hyperexcitability-induced cell death modulated by miRNA let-7b in the auditory-brain (2019)
  • 著者名/発表者名: Ken Hayashi, Fumiyuki Goto, Yuna Suzuki, Akihiro Kishino, Sho Kanzaki, Kaoru Ogawa
  • 学会等名: 12thAPSCI
  • 国際学会
• [学会発表] Autophagy Signaling Mechanisms Controlling Cell Fate in Auditory Cells -Cell death and Cellular Senescence- (2019)
  • 著者名/発表者名: Ken Hayashi
  • 学会等名: The 25th Ajou Otology Symposium
  • 招待講演