臓器特異的血管内皮による白血病病態のフィードフォワード型制御機構の解明

• 研究課題/領域番号: 22K07206
• 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50010:腫瘍生物学関連
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 高橋 聡 東京大学, 医科学研究所, 特任教授 (60226834)
• 研究分担者: 服部 浩一 順天堂大学, 大学院医学研究科, 特任先任准教授 (10360116)
• 研究期間 (年度): 2022-04-01 – 2025-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2022年度)
• 配分額: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2024年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2023年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2022年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
• キーワード: がん微小環境 / 血管新生 / シグナル伝達 / 分子標的治療 / アンジオクライン因子

研究開始時の研究の概要

申請者らは、昨年度迄の造血や幹細胞移植の生着機構の研究を通じて、骨髄血管内皮によるアンジオクライン因子の産生と分泌が、臓器・組織の生体恒常性維持－アンジオクラインシステムを構成しているとの仮説を導いた。本研究では、白血病や多発性骨髄腫などの血液腫瘍性疾患をアンジオクラインシステムの破綻と捉え、臓器特異的アンジオクラインシグナルによるフィードフォワ―ド型の病態制御機構の解明を主な目的とする。具体的には、白血病・骨髄腫の疾患モデルと患者検体とを使用し、病変・臓器特異的血管内皮の性状、機能解析を通じ、アンジオクラインシステムの全容解明と、構成分子を標的とした新規治療法開発の基盤形成を進める。

研究実績の概要

代表者らは、本研究で、白血病や多発性骨髄腫、悪性リンパ腫、ないしは悪性黒色腫等の腫瘍性疾患を、生体諸臓器が有する特異的血管内皮(臓器特異的血管内皮)によって構成される生体恒常性維持機構―アンジオクラインシステムの破綻と捉え、臓器特異的血管内皮から供給されるアンジオクライン因子の発現と産生異常に伴う、腫瘍・血管内皮間のフィードフォワ―ド型の腫瘍増殖、疾患病態制御機構の解明を主な目的とする。今年度の研究で、代表者らは、悪性黒色腫や血液腫瘍の疾患モデル生物や生体内外の実験系で、血液線維素溶解系(線溶系)に属し、セリンプロテアーゼである組織型プラスミノーゲン活性化因子(tPA)が、その受容体low density lipoprotein related protein-1(LRP-1)を通じ、tPA/LRP-1のシグナル伝達により、癌抑制遺伝子、転写因子p53の発現と癌細胞のアポトーシス抑制作用、さらにプラスミノーゲンの活性化に伴うプラスミンの生成による、メタロプロテアーゼの活性化が腫瘍増殖、転移を有意に促進すること、そしてプラスミンの活性中心型阻害剤YO-2により、複数の癌種の増殖の抑制作用を確認した。加えて、tPAによるメタロプロテアーゼの活性化は、TNFスーパーファミリーに属するCD40リガンド(CD40L)の細胞外ドメイン分泌を促進することが示唆されており、今年度、代表者らはアンジオクライン因子であるCD40の核酸医薬製剤によるノックダウン、CD40/CD40Lシグナル阻害による移植片対宿主病の疾患モデルの有意な予後の改善、さらにCOVID-19の臨床検体における、血管内皮障害に伴う線溶亢進と炎症性サイトカイン分泌促進機構の存在についても報告した。これらの統合的研究成果は、さらなる血液・腫瘍性疾患の病態解明に加え、新規分子標的療法と早期診断法への臨床応用が期待できる

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

今年度までに、代表者らは、本研究の第一の目的である白血病や多発性骨髄腫、悪性リンパ腫、ないしは悪性黒色腫等の腫瘍増殖、あるいはストレス応答中の生体諸臓器に属する臓器特異的血管内皮の性状変化と機能の解明を進め、内皮より産生されるアンジオクライン因子、tPAやPAI-1、一部のメタロプロテアーゼ、CD40の量や活性、種類を同定、またこれらに伴って形成される病変、例えば異常血管新生や癌の広範な浸潤や転移、加えてニッチ構成の変化、マクロファージの浸潤や癌抑制遺伝子、転写因子p53の発現誘導、受容体とシグナル連関、ニッチ形成の機序を考察し、研究成果については、年度内に論文報告した。第二の目的である臓器特異的血管内皮と他系統細胞との間のアンジオクラインシグナルを通じた相互作用を含めたフィードフォワード型の白血病、腫瘍病態制御機構の解明についても、腫瘍、血管内皮と造血系、間葉系細胞の分離あるいは共培養等を通じて、可能な範囲で進め、一部の研究成果について論文報告した。また腫瘍のみならず、全身性炎症、いわゆるサイトカインストーム症候群の疾患モデルを使用して、酵素活性阻害剤や核酸医薬によるアンジオクライン因子に対する分子標的療法の有効性を提示することを通じて、血管内皮障害を端緒としたこれらの病態形成機構等を明らかにしたことも、血管内皮細胞の機能解明の点では、統合的に理解が進んだものと考えられる。血管内皮から産生されるアンジオクライン因子の一部が腫瘍細胞からも供給されることにより、これが、腫瘍増殖に伴った異常血管形成に関与していること、さらに、代表者らは、異常血管と正常血管の両方から供給されるアンジオクライン因子により、腫瘍増殖が加速するとの仮説の検証についても有用なデータを得ており、アンジオクラインシステムの全容解明、腫瘍性疾患の診断技術、新しい分子療法開発の基盤形成は着実に進められている。

今後の研究の推進方策

本研究の今後の推進方策として、代表者らが、これまでの研究を通じて確立した疾患モデル生物とヒト・マウス由来細胞、細胞株を使用した生体内外の実験系で、白血病や多発性骨髄腫、悪性リンパ腫等の造血器腫瘍や悪性黒色腫、さらには、その発症機構について不明な点の多い、カヘキシアや播種性血管内凝固症候群、血球貪食症候群等のいわゆるサイトカインストーム症候群に属するこれらの癌関連疾患の発症、全身性炎症性疾患病態への進展、病勢変化に応じ、経時的な臓器―臓器特異的血管内皮細胞のアンジオクライン因子の発現、産生状況、血中濃度変化、さらにこれに関連した転写因子の活性化、アンジオクラインシグナルを通じた、腫瘍を含む他系統細胞との相互作用、またフローサイトメーターを駆使し、疾患モデルの臓器組織からソーティングにより採取した血管内皮系細胞の細胞表面マーカーによる性状解析、また次世代シーケンサーによる包括的遺伝子解析を施行し、特に代表者が仮説としたフィードフォワード型の腫瘍増殖機構、アンジオクライン因子を介した正常血管内皮と腫瘍増殖に伴う異常血管内皮間の相互作用の存在の確認を通じ、仮説の検証を進める。臨床検体を使用した研究については、血液あるいは骨髄液あるいは細胞スメア等、採取検体の状況に応じて、造血器腫瘍、癌の治療前後の腫瘍細胞や造血系細胞群におけるアンジオクライン因子発現・産生と重症度、治療状況との関連性を精査し、腫瘍増殖に伴うストレス、疾患・病勢応答性の臓器特異的血管内皮の性状と機能変化を明らかにし、各種疾患病態を制御するアンジオクラインシステムの全体像を明らかにしていく。また、これらアンジオクライン因子の一部をバイオマーカーとした病勢、重症度の掌握、疾患の重症化や予後の予測、さらには、これらを標的とした新しい分子療法開発の可能性を検討、評価するところまでを今後の研究計画の範疇とする。

研究成果

• [国際共同研究] University of Cologn/University Hospital of Frankfurt/Hospital of University Witten/Herdecke(ドイツ)
• [国際共同研究] Inst of Computing, Federal Univ of Bahia(ブラジル)
• [国際共同研究] An-Najah National University(パレスチナ(PLO))
• [雑誌論文] The role of plasminogen/plasmin system in inflammation of oral cavity (2023)
  • 著者名/発表者名: Yatsenko T, Skrypnyk M, Toroyanovska O, Tobita M, Osada T, Takahashi S, Hattori K, and Heissig B
  • 雑誌名: Cells 巻: 12 号: 3 ページ: 445-445
  • DOI: 10.3390/cells12030445
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] YO2 induces melanoma cell apoptosis through p53-mediated LRP1 downregulation (2022)
  • 著者名/発表者名: Salama Y, Takahashi S, Tsuda Y, Okada Y, Hattori K, and Heissig B
  • 雑誌名: Cancers 巻: 15 号: 1 ページ: 288-288
  • DOI: 10.3390/cancers15010288
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] COVID-19 severity and thrombo-inflammatory response linked to ethnicity (2022)
  • 著者名/発表者名: Heissig B, Salama Y, Vehreschild JJ, Vehreschild MJGT, Mori H, Adachi E, Jakob C, Tabe Y, Ruethrich M, Borgmann S, Naito T, Wille K, Valenti S, Hower M, Hattori N, Rieg S, Nagaoka T, Jensen BE, Yotsuyanagi H, Hertenstein B, Ogawa H, Kominami E, Roemmele C, Takahashi S, Rupp J, Takahashi K, Hanses F, Hattori K
  • 雑誌名: Biomedicines 巻: 10 号: 10 ページ: 2549-2549
  • DOI: 10.3390/biomedicines10102549
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] siRNA against CD40 delivered via a fungal recognition receptor ameliorates murine acute graft-versus-host disease (2022)
  • 著者名/発表者名: Heissig B, Salama Y, Tateno M, Takahashi S and Hattori K
  • 雑誌名: EJHaem 巻: 3 号: 3 ページ: 849-861
  • DOI: 10.1002/jha2.439
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] アンジオクラインシステムによるがん増殖制御機構. (2022)
  • 著者名/発表者名: 服部浩一、島津浩、高橋聡、Heissig Beate :
  • 雑誌名: 日本血栓止血学会雑誌 巻: 33(3): ページ: 314-320
  • 査読あり
• [雑誌論文] サイトカインストーム関連疾患に対する新規分子標的としての血液線維素溶解系因子群. (2022)
  • 著者名/発表者名: 服部浩一、島津浩、高橋聡、Heissig Beate
  • 雑誌名: 臨床血液 巻: 63(5) ページ: 403-409
  • 査読あり
• [学会発表] COVID-19 後のプロテオリティック・ニッチにおける免疫系再構築機構の解明. (2023)
  • 著者名/発表者名: 服部浩一, 高橋聡, 長田太郎, Heissig Beate.
  • 学会等名: 第22回日本再生医療学会総会
• [学会発表] ES特異的転写因子Zfp296の細胞がん化への関与 (2022)
  • 著者名/発表者名: 溝上優美,池田智美,池上 貴子, 服部浩一, Heissig Beate, 小出寛.
  • 学会等名: 第95回日本生化学会大会2022
• [学会発表] iomarkers and predictors of severe COVID-19: a comparative study of patients in Japan and Germany. (2022)
  • 著者名/発表者名: Hattori K, Takahashi S and Heissig B.
  • 学会等名: 第84回日本血液学会学術集会
• [学会発表] サイトカインストーム症候群の病態解明と新規治療戦略 (2022)
  • 著者名/発表者名: 服部浩一, 高橋聡, Heissig Beate
  • 学会等名: 第44回日本造血・免疫細胞療法学会