細胞接着装置によるマスト細胞の開口放出の動的制御機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号	22K06567
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47020:薬系分析および物理化学関連
研究機関	愛知学院大学
研究代表者	古野忠秀愛知学院大学, 薬学部, 教授 (80254308)
研究分担者	鈴木崇弘愛知学院大学, 歯学部, 教授 (70298545) 横川慧愛知学院大学, 薬学部, 講師 (40804406)
研究期間 (年度)	2022-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス	交付 (2023年度)
配分額 *注記	4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円) 2024年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円) 2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円) 2022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	マスト細胞 / インテグリン / マトリックス / ゲル / 開口放出 / イメージング / 細胞接着
研究開始時の研究の概要	マスト細胞の細胞膜上では、刺激応答に伴って細胞内の分泌顆粒に含まれるヒスタミンをはじめとするメディエーターの開口放出も起こっている。本研究では、まず蛍光タンパク質を活用して、刺激応答に伴う細胞接着装置の複合体形成過程をリアルタイムで追究する。次に、蛍光・発光デュアルイメージング法を用いて、細胞膜での細胞接着装置と開口放出のダイナミクスを明らかにするとともに、細胞接着装置による開口放出の動的制御機構を解明する。そして、動物組織を用いて、得られた結果の生体における妥当性と意義を検証し、アレルギー疾患に対する治療薬の新規標的分子の発見につなげる。
研究実績の概要	細胞接着装置によるマスト細胞の開口放出の動的制御機構の解明のため、GelMA（gelatin methacryloyl）を用いて弾性係数の異なるゲルを作製した。GelMAを基材とした硬さの異なるゲル（マトリックス）を作製し、表面にコラーゲンコートを施してマスト細胞のモデル細胞（RBL-2H3細胞）を培養した。その結果、紡錘形をしているRBL-2H3細胞は、軟らかいマトリックス上では細胞の形が丸くなった。接着斑を形成するintegrinやtalinの細胞内分布にも違いが見られ、ゲル上の細胞は、ガラス上の細胞に比べて細胞の接着面側にintegrinが分布している面積が小さいように思われた。また、マトリックスの弾性係数が減少するとともに、IgE受容体を介した抗原刺激に伴うRBL-2H3細胞の脱顆粒が減弱することを見いだした。その分子機構を明らかにするため、カルシウムイメージングにより抗原添加後の細胞内カルシウムイオン動態を調べたところ、ゲルの有無によってカルシウムシグナルの応答に違いが見られることがわかった。具体的には、ゲルの有無に関わらず持続的な上昇パターンを示す細胞が多かったが、ゲル上で培養した細胞は、ガラス上の細胞に比べて、細胞内カルシウムイオン濃度が素早く上昇するものの、上昇の大きさは小さいことが分かった。一方、IgE受容体を介さずにRBL-2H3細胞に脱顆粒を引き起こす小胞体のカルシウムポンプ阻害剤thapsigarginとプロテインキナーゼC活性化剤PMAの共刺激では、ゲルの有無に関わらずRBL-2H3細胞の脱顆粒及びカルシウムイオン動態に違いは見られなかった。
現在までの達成度 (区分)	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マトリックスの硬さがマスト細胞の活性化に及ぼす影響について研究を進めることができた。
今後の研究の推進方策	今年度得られた結果を受けて、最終年度は、マトリックスの硬さがマスト細胞のIgE受容体の架橋構造の形成に焦点を当てて研究を進める。