糸球体毛細血管の変性・再生過程：FIB-SEMトモグラフィーを活用した解明

• 研究課題/領域番号: 22K06799
• 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48010:解剖学関連
• 研究機関: 順天堂大学
• 研究代表者: 市村 浩一郎 順天堂大学, 大学院医学研究科, 教授 (10343485)
• 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: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2024年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 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: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
• キーワード: 糸球体毛細血管 / 血管新生 / 糸球体病理 / ボリュームSEM / 糸球体発生 / 糸球体 / 内皮細胞 / ボリューム電顕 / 3D再構築

研究開始時の研究の概要

糸球体疾患では毛細血管が病勢に応じて変性・再生を繰り返しており、これを評価することは病態を把握する上で重要なはずである。変性・再生の評価には、毛細血管網の特徴的な3D構造と断面構造を電顕解像度で同時に可視化することが理想的であるが、従来の電顕技術ではこれを行うことは難しい。本研究では、従来の制約を克服した電顕イメージング技術を活用することで、糸球体毛細血管の3D再構築と連続断面観察を行い、この毛細血管の変性・再生の形態プロセスを明らかにすることにある。本研究の成果により、糸球体毛細血管の病理構造評価のための基盤が確立され、糸球体疾患の概念の明確化や再整理が進むものと期待される。

研究実績の概要

病態糸球体では毛細血管が病勢に応じて変性・再生を繰り返しており、これを評価することは病態を把握する上で重要なはずである。変性・再生の評価には、毛細血管網の特徴的な3D構造と断面構造を電顕解像度で同時に可視化することが理想的であるが、従来の電顕技術ではこれを行うことは難しい。このため、糸球体疾患の診断における毛細血管の病理評価は手薄になっている。本研究の目的は、従来の制約を克服したボリューム電顕技術を活用して、糸球体毛細血管の3D再構築と連続断面観察を行い、この毛細血管の変性・再生の形態プロセスを明らかにすることにある。
R4年度は主に発生期における糸球体毛細血管の新生過程をラットにおいて明らかにした。特にメサンギウム細胞による嵌入型血管新生が毛細血管の複雑化に寄与していることがわかった。この知見を基に、R5年度は糸球体毛細血管系の形成異常をきたすことで知られるFoxc2 KOマウスにおいて、糸球体形成異常の実態を検討したところ、このマウスでは糸球体に侵入するメサンギウム細胞が乏しく、嵌入型血管新生が生じないことにより、毛細血管系が発達しないことが分った。
さらに、疾患時おける糸球体毛細血管の変性・再生過程の検討のため、ラットのメサンギウム増殖性腎炎モデル（Thy-1腎炎、GBM抗体腎炎、ハブ毒腎炎）の作製を進めており、安定的に試料をえることができるようになった。これらの試料をR6年度以降に解析を進めていくことになる。

現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

糸球体毛細血管の発生過程の解析はR4、R5年度で実施する予定であったが、R4年度中に素データのほとんどを得ることができ、11個の未熟糸球体と2個の成熟糸球体について毛細血管系の構造解析（3D再構築）を完了することができた。早期にデータ取得が完了した理由は、研究協力者が効率よく解析を進めてくれたことによる。
R4年度は主にFIB-SEMと言うボリューム電顕法で検討を行ってきたが、未熟糸球体の全体を観察できないことがあった。しかし、R5年度から、糸球体の完全連続切片を作製し、糸球体丸ごとを解析できる手法（アレイトモグラフィー法）による検討も並行して実施することにより、糸球体毛細血管系の変化・異常を確実に捉えることができるようになった。

今後の研究の推進方策

正常糸球体における毛細血管の形成過程の解析が想定以上に早く進んでいるため、この解析結果を基に、先天性糸球体形成異常における毛細血管異常の病理形態評価が適切に行えるようになる。疾患時おける糸球体毛細血管の変性・再生過程の検討のため、ラットのメサンギウム増殖性腎炎モデル（Thy-1腎炎、GBM抗体腎炎、ハブ毒腎炎）の作製を進めており、安定的に試料をえることができるようになった。今後、これらの試料をFIB-SEMやアレイトモグラフィーにより解析を進めていくことになる。