免疫学的アプローチにより耐久性を向上させた生体弁の開発

• 研究課題/領域番号: 23K27684
• 補助金の研究課題番号: 23H02993 (2023)
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 基金 (2024); 補助金 (2023)
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分55030:心臓血管外科学関連
• 研究機関: 慶應義塾大学
• 研究代表者: 白川 公亮 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 助教 (30626388)
• 研究分担者: 山崎 真敬 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 講師 (40338075) ; 鶴田 ひかる 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 講師 (70338044)
• 研究期間 (年度): 2023-04-01 – 2026-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2024年度)
• 配分額: 19,240千円 (直接経費: 14,800千円、間接経費: 4,440千円); 2025年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2024年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円); 2023年度: 11,830千円 (直接経費: 9,100千円、間接経費: 2,730千円)
• キーワード: 大動脈弁狭窄症 / オステオポンチン / マクロファージ / 人工弁

研究開始時の研究の概要

本研究は、オステオポンチン(OPN)を標的とした免疫学的アプローチによる大動脈弁生体弁の耐久性向上を目的とする。OPNは大動脈弁線維化や石灰化を促進する大動脈弁変性の重要な鍵分子である。大動脈弁狭窄症(AS)被検者のscRNAseq解析により、変性した大動脈弁のOPNの産生源がマクロファージであること同定し、OPN産生マクロファージを可視化して追跡できる独自のASモデルマウスを開発した。ASモデルマウスのOPN産生マクロファージとAS被検者の血液や大動脈弁検体の単球/マクロファージのマルチオミクス解析を実施することで、変性した大動脈弁/生体弁のマクロファージによるOPN産生制御機序を解明する。

研究実績の概要

約500例のヒト大動脈弁狭窄症患者の心臓超音波検査解析により大動脈弁の変性は弁硬化の段階から弁輪部で進行していることが明らかになった。大動脈弁を弁輪・弁腹・弁尖の3か所に分けて、RNA-seq解析を実施したところ、弁変性鍵分子であるオステオポンチンの遺伝子発現は弁尖や弁腹部に比較して弁輪部で著明に上昇していた。遺伝子共発現ネットワーク解析によりオステオポンチンは大動脈弁変性の強力な因子であることが分かっており、オステオポンチンは大動脈弁変性の秒初期から弁輪の変性に関与することが示唆された。
ヒト大動脈弁の単細胞遺伝子発現解析では、オステオポンチンの遺伝子を発現する細胞は変性した弁のマクロファージであった。実際、重症大動脈弁狭窄症患者の摘出された大動脈弁の弁輪部にはオステオポンチンを発現するマクロファージが高度に集積していた。また変性した大動脈弁生体弁の病理組織学的検討により、生体弁の変性にもオステオポンチン産生マクロファージが関与している可能性が示唆された。

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

心臓超音波検査の解析対象症例や、大動脈弁狭窄症の弁置換術により摘出された大動脈弁検体が豊富に回収できており、単細胞遺伝子発現解析や病理組織学的検討、RNA-seq解析などを順調に実施できた。

今後の研究の推進方策

オステオポンチンノックアウトマウスや、オステオポンチンのEGFPノックインレポーターマウスを用いて大動脈弁狭窄症モデルを作成し、弁に集積するマクロファージをFACSにより回収して遺伝子発現解析を実施する。オステオポンチン産生マクロファージの機能や分化制御機序を理解して、オステオポンチン産生マクロファージを標的とした弁変性を抑制する治療法を探索する。

研究成果

• [雑誌論文] MRP1-Dependent Extracellular Release of Glutathione Induces Cardiomyocyte Ferroptosis After Ischemia-Reperfusion (2023)
  • 著者名/発表者名: Genki Ichihara, Yoshinori Katsumata, Yuki Sugiura, Yuta Matsuoka, Rae Maeda, Jin Endo, Atsushi Anzai, Kohsuke Shirakawa, Hidenori Moriyama, Hiroki Kitakata, Takahiro Hiraide, Shinichi Goto, Seien Ko, Yuji Iwasawa, Kazuhisa Sugai, Kyohei Daigo, Shinya Goto, Kazuki Sato, Ken-Ichi Yamada, Makoto Suematsu, et al.
  • 雑誌名: Circulation Research 巻: 133 号: 10 ページ: 861-876
  • DOI: 10.1161/circresaha.123.323517
  • 査読あり / オープンアクセス