脂質酸化依存的新規細胞死(リポキシトーシス)実行因子の細胞及び個体での機能解析

• 研究領域: 細胞死を起点とする生体制御ネットワークの解明
• 研究課題/領域番号: 17H05513
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 北里大学
• 研究代表者: 今井 浩孝 北里大学, 薬学部, 教授 (50255361)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 9,360千円 (直接経費: 7,200千円、間接経費: 2,160千円); 2018年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2017年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
• キーワード: リポキシトーシス / フェロトーシス / ゲノム編集 / ノックアウトマウス / 鉄 / COPD / 相互作用蛋白質 / 機能解析

研究実績の概要

GPx4は生体膜に生じた酸化リン脂質であるリン脂質ヒドロペルオキシドをグルタチオン依存的に還元する酵素である。GPx４は抗がん剤であるエラスチンやRSL3によるがん細胞における鉄依存性の脂質酸化依存的細胞死フェロトーシスの制御因子として注目されているが、我々は様々な正常組織におけるGPx４欠損マウスを作成し、GPx４の発現が低下した細胞死にはフェロトーシス以外に、鉄非依存性の細胞死経路も存在することを見出し、リポキシトーシスと名付け、その実行因子の同定と細胞レベル、個体レベルでの機能解析を進めている。またGPx４欠損や酵素活性の低下による個体レベルでの疾患についても解析した。今回、網羅的shRNAライブラリーによるスクリーニングによりリポキシトーシスの実行因子として、Lipo1-5を同定したが、本年度はLipo-1, Lipo-2及びLipo-3のノックアウトマウスをゲノム編集等により作成し、さらに心臓特異的GPx４欠損マウスにおける17.5日での心筋細胞死を個体レベルでも抑制できるのかについて、それぞれのダブルノックアウトマウスを作成して検討した。その結果、まずLipo-1~3KOマウスは正常に生育できた。次に心臓特異的GPx４欠損マウスとのダブルノックアウトマウスでは、いずれも17.5日での胎児致死を抑制し、本来生まれてこない心臓特異的GPx４欠損マウスの胎児がLipo-1ダブルでは生存して生まれ、Lipo-2ダブル、Lipo-3ダブルでは死産ではあったが生まれた。このことは少なくとも個体レベルでも17.5日でのリポキシトーシスによる心筋細胞死を抑制できたことを示すことができた。また重度のCOPD患者の肺の上皮細胞ではGPx４の発現が低下し鉄の沈着を介したフェロトーシスが起きること、GPx４のトランスジェニックマウスではCOPDを抑制できることも見出した。

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Involvement of cigarette smoke-induced epithelial cell ferroptosis in COPD pathogenesis (2019)
  • 著者名/発表者名: Masahiko Yoshida, Shunsuke Minagawa, Jun Araya, Taro Sakamoto, Hiromichi Hara, Kazuya Tubouchi, Yusuke Hosaka, Akihiro Ichikawa, Nayuta Saito, Tsukasa Kadota, Nahoko Sato, Yusuke Kurita, Kenji Kobayashi, Saburo Ito, Takanori Numata, Shohei Mori, Hisatoshi Asano, Takeo Iwamoto, Hirotaka Imai, Kazuyoshi Kuwano
  • 雑誌名: Nature communications 巻: 印刷中
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Hepatic ferroptosis plays an important role as the trigger for initiating inflammation in nonalcoholic steatohepatitis (2019)
  • 著者名/発表者名: Shinya Tsurusaki, Youich Tsuchiya, Tomoko Koumura, Misaki Nakasone, Taro Sakamoto, Masaki Matsuoka, Hirotaka Imai, Cindy Yuet-Yin Kok, Hitoshi Okochi,Hiroyasu Nakano, Atsushi Miyajima, Minoru Tanaka
  • 雑誌名: Cell.Death.Disease 巻: 印刷中
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 脂質酸化依存的新規細胞死フェロトーシスとリポキシトーシス (2019)
  • 著者名/発表者名: 今井浩孝
  • 雑誌名: 基礎老化研究 Biomedical Gerontology 巻: 43 ページ: 21-29
  • 査読あり
• [雑誌論文] 酸化リン脂質クオリティ制御の破綻による疾患と抗がん剤治療 (2018)
  • 著者名/発表者名: 今井浩孝
  • 雑誌名: 実験医学 巻: 36 ページ: 1701-1711
  • 査読あり
• [雑誌論文] 生体膜リン脂質のレドックス制御によるフェロトーシス制御 (2018)
  • 著者名/発表者名: 今井浩孝
  • 雑誌名: 実験医学 巻: 36 ページ: 94-102
• [学会発表] GPx４欠損による新規細胞死の実行因子Lipo-1遺伝子の機能解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 甘天如、松川ふみ、松岡正城、今井浩孝
  • 学会等名: 第３０回ビタミンE研究会
• [学会発表] リコンビナントタンパク質を用いた新規遺伝子Lipo-1の機能解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 松岡正城、甘天如、新井洋由、今井浩孝
  • 学会等名: 日本薬学会第１３９年会
• [学会発表] リポキシトーシス実行因子Lipo-4の相互作用分子の探索 (2019)
  • 著者名/発表者名: 李瑛桃、松岡正城、柴垣芳夫、今井浩孝
  • 学会等名: 日本薬学会第１３９年会
• [学会発表] オキシリポクオリティ制御の破綻による新規細胞死 (2018)
  • 著者名/発表者名: 今井浩孝
  • 学会等名: 第７１回日本酸化ストレス学会 第１８回日本NO学会合同学術集会 シンポジウム「オキシリポクオリティの先端研究」
• [学会発表] GPx４欠損脂質酸化依存的新規細胞死における制御因子の機能解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 今井浩孝
  • 学会等名: 第９１回日本生化学会大会 シンポジウム「脂質酸化を起点とするバイオロジーの新展開」
• [学会発表] Lipid peroxidation dependent cell death by GPx4 depletion involves different cell death pathway from ferroptosis (2018)
  • 著者名/発表者名: Hirotaka Imai, Kahori Oka, Masaki Matsuoka
  • 学会等名: Australia-Japan Meeting on Cell Death
  • 国際学会
• [学会発表] GPx４欠損脂質酸化依存的新規細胞死におけるlipo-1の機能解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 今井浩孝 松川ふみ、甘天如、松岡正城
  • 学会等名: 第６０回日本脂質生化学会
• [学会発表] GPx４欠損新規細胞死実行因子lipo-3の機能解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 今井浩孝、岡佳保里、坂本太郎、松岡正城
  • 学会等名: 第４回日本セレン研究会
• [学会発表] GPx４欠損による脂質酸化依存的新規細胞死におけるLipo-3の機能解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 岡佳保里、水澤佳月、福田理恵、長久萌、松岡正城、今井浩孝
  • 学会等名: 第２７回 日本Cell death 学会
• [学会発表] Lipid peroxideation dependent cell death by GPx4 depletion involves different cell death pathway from ferroptosis (2018)
  • 著者名/発表者名: Hirotaka Imai, Kahori Oka, Tomoko Koumura, Takeshi Kumagai, Taro Sakamoto and Masaki Matsuoka
  • 学会等名: The 7th International Selenium Conference Se2018 Selenium in Biology, Chemistry and Medicine
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Role of Lipo3 gene in GPx4 depleted novel cell death (2018)
  • 著者名/発表者名: Kahori Oka, Rie Fukuda, Moe Nagahisa, Masaki Matsuoka and Hirotaka Imai
  • 学会等名: The 7th International Selenium Conference Se2018 Selenium in Biology, Chemistry and Medicine
  • 国際学会
• [学会発表] Involvement of GPx4-mediated ferroptosis in COPD pathogensis (2018)
  • 著者名/発表者名: Masahiro Yoshida, Shunsuke Minagawa, Taro Sakamoto, Jun Araya, Hirotaka Imai and Kazuyoshi Kuwano
  • 学会等名: The 7th International Selenium Conference Se2018 Selenium in Biology, Chemistry and Medicine
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] GPx4欠損新規細胞死制御因子から見たフェロトーシスとの違い (2018)
  • 著者名/発表者名: 今井浩孝
  • 学会等名: 第１５回レドックス・ライフイノベーションシンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] GPx4欠損脂質酸化依存的新規細胞死とフェロトーシスの違い (2018)
  • 著者名/発表者名: 今井浩孝
  • 学会等名: 日本薬学会第１３８年会
• [学会発表] GPx４により制御される脂質酸化依存的新規細胞死とフェロトーシス (2017)
  • 著者名/発表者名: 今井浩孝
  • 学会等名: 第４４回日本毒性学会学術年会
  • 招待講演
• [学会発表] GPx４により制御される脂質酸化依存的新規細胞死メカニズムと疾患 (2017)
  • 著者名/発表者名: 今井浩孝
  • 学会等名: 第１７１回東京脂質談話会
  • 招待講演
• [学会発表] GPx4とビタミンEにより制御される新規細胞死と疾患に関する研究 (2017)
  • 著者名/発表者名: 今井浩孝
  • 学会等名: 衛生薬学・環境トキシコロジー フォーラム２０１７
  • 招待講演
• [学会発表] 脂質酸化依存的心臓突然死の発症機序解明と米糠トコトリエノールによる予防効果 (2017)
  • 著者名/発表者名: 今井浩孝
  • 学会等名: 公益財団法人飯島藤十郎記念食品科学振興財団 第２９回学術講演会
  • 招待講演
• [学会発表] GPx４欠損による脂質酸化依存的新規細胞死（リポキシトーシス）とフェロトーシスの分子メカニズム (2017)
  • 著者名/発表者名: 今井浩孝
  • 学会等名: 生命科学系学会合同年次大会 第４０回日本分子生物学会年会 第９０回日本生化学会大会（ComBio2017）
• [学会発表] Lipid peroxidation dependent cell death by GPx4 depletion involves different pathway from ferroptosis (2017)
  • 著者名/発表者名: Hirotaka Imai
  • 学会等名: 8th Joint Meeting of Society for Free Radical Research Australasia and Japan with Internatinal Symposium on Coenzyme Q10
  • 国際学会