脳小血管の細胞外基質の摂動を起こす細胞群の同定と、その制御機構の解読

• 研究課題/領域番号: 22H00466
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 中区分52:内科学一般およびその関連分野
• 研究機関: 新潟大学
• 研究代表者: 小野寺 理 新潟大学, 脳研究所, 教授 (20303167)
• 研究分担者: 加藤 泰介 新潟大学, 脳研究所, 准教授 (30598496) ; 塚田 啓道 中部大学, AI数理データサイエンスセンター, 准教授 (40794087) ; 齋藤 理恵 新潟大学, 脳研究所, 助教 (80829078)
• 研究期間 (年度): 2022-04-01 – 2025-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2024年度)
• 配分額: 42,510千円 (直接経費: 32,700千円、間接経費: 9,810千円); 2024年度: 13,650千円 (直接経費: 10,500千円、間接経費: 3,150千円); 2023年度: 13,650千円 (直接経費: 10,500千円、間接経費: 3,150千円); 2022年度: 15,210千円 (直接経費: 11,700千円、間接経費: 3,510千円)
• キーワード: 脳小血管病 / 脳小血管 / 加齢 / 細胞外マトリックス / 一細胞オミックス / 一細胞解析 / 透明化

研究開始時の研究の概要

ひとの脳は、その大きさと特殊な機能故に、他の種、臓器とは異なった小血管を持つ。これを侵す脳小血管病(cSVD)は高頻度で、 加齢が最大の危険因子である。我々は、孤発性と類似する病態を示す、遺伝性脳小血管病モデルマウスの解析から、 加齢性の細胞外マトリックスの摂動が、本症の本態であることを見出した。本研究では、 cSVDは加齢による質的な変化を起こした細胞によるECMという微小環境の変化によると 考え、この起因細胞を同定し、その加齢変化の分子機構を解明する。これにより、“ひとの cSVDの病態を明らかとし”、“脳小血管保護による脳老化制御”の可能性を問うものである。

研究実績の概要

本研究では、非遺伝性の脳小血管病（cSVD）で、細胞外マトリックス摂動の原因を細胞レベルで、時空間情報で同定する。その情報から、その変化が、周辺の細胞や、環境に、どのように影響するのか、組織上の相互関係を顧みあきらかとする。これを通じて、加齢とcSVDの関係を明確にする。また得られた一細胞あたりの時空間トランスクリプトーム情報から、微小環境での加齢性の血管変化のモデルを作製する。これを用い様々な介入による、細胞外マトリックス摂動の改善効率をシミレーションする。手法の正しさはモデルマウスにても検証する。このため、一細胞トランスクリプトーム解析と、時空間トランスクリプトーム解析を融合し、細胞外マトリックスの摂動の原因となっている細胞群について、その組織内での部位の決定を目的としている。今年度は、１）マウス脳小血管での定量プロテオミクスを行い、その血管に蓄積しているタンパク質を同定し、免疫組織化学方にて、実際の集積の有無を検討した。同時に、血管を用い、ウエスタンブロッティング法にて、タンパク質の蓄積の有無を検証した。この結果新たなコラーゲンのヒト加齢血管への蓄積を見出した。２）細胞外マトリックス構成分子の摂動をもたらす細胞群の同定では：単離した血管のシングルセルRNA解析にて、細胞のプロファイルを得ることを目的地した。対象はCARASILモデルマウスのカンデサルタン投与とアムロジピン投与とした。部位は、くも膜血管が混入無く単離できるため、まず、この血管で行った。既報の、マウスの脳小血管のRNAプロファイルと比較し、細胞腫の同定を行った。その結果、疾患群で増加し、カンデサルタン投与にて正常化する、ある少数の細胞群を同定し、そのプロファイルが、既報のある細胞群と一致していることを見出した。

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

当初の目的とする細胞群の同定に成功した。さらに、あらたな蓄積コラーゲンを同定した。これらの成果は、当初の目的を十分に達成している。

今後の研究の推進方策

同定した細胞群に特徴的な遺伝子を同定し、その空間内ので位置情報の同定を推進する。そのために、マウス透明化脳での免疫組織化学染色の条件検討を推進する。また新規に同定した別のコラーゲンについては、その病的な意義、HTRA1との関連について、分子生化学的に解析を推進する。
異常細胞群は、同定後、その空間情報から、周囲の血管変化との関連について、立体的に再構成を行う。

研究成果

• [雑誌論文] High frequency of HTRA1 AND ABCC6 mutations in Japanese patients with adult-onset cerebral small vessel disease. (2023)
  • 著者名/発表者名: Uemura M, Hatano Y, Nozaki H, Ando S, Kondo H, Hanazono A, Iwanaga A, Murota H, Osakada Y, Osaki M, Kanazawa M, Kanai M, Shibata Y, Saika R, Miyatake T, Aizawa H, Ikeuchi T, Tomimoto H, Mizuta I, Mizuno T, Ishihara T, Onodera O.
  • 雑誌名: J Neurol Neurosurg Psychiatry. 巻: 94(1) ページ: 74-81
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 遺伝子解析が解き明かす脳小血管病病態 (2022)
  • 著者名/発表者名: 小野寺理
  • 学会等名: 日本人類遺伝学会第67回大会シンポジウム4全ゲノム配列解析時代の神経・筋疾患
  • 招待講演