ヒト誘導性細気管支前駆細胞（iBP細胞）の創製

2016 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 15K15316
• 研究機関: 新潟大学
• 研究代表者: 菊地 利明 新潟大学, 医歯学系, 教授 (10280926)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: 前駆細胞

研究実績の概要

細気管支前駆細胞（bronchiolar progenitor、以下「BP細胞」）は、細気管支上皮細胞への多分化能と自己複製能を有し、細気管支上皮の恒常性を維持している。われわれは最近、マウスでの予備実験の結果から、「分化した細気管支上皮細胞から、in vitroでBP細胞への脱分化を誘導する」ことを着想し、誘導性細気管支前駆細胞（induced BP、以下「iBP細胞」）の創製を提案するに至った。本研究ではまず、マウスiBP細胞への脱分化誘導法を確立し、その知見を応用することにより、ヒトiBP細胞の樹立を目指す。本研究の成果は、気道上皮細胞に特異的な脱分化機構の解明につながるだけでなく、再生医療に不可欠な生体材料を提供することで、革新的な医療技術の開発にも寄与する。研究初年度に当たる平成27年度は、iBP細胞の誘導をマウス体内で試み、さらに、誘導された細気管支前駆細胞の形質特性として、抗炎症効果を明らかにした。そこで研究二年度に当たる平成28年度は、in vitro培養実験を繰り返し、マウスiBP細胞の形質特性の解析を進めた。その結果、細気管支上皮細胞からiBP細胞への脱分化を誘導するのに最適な条件を明らかにすることができた。具体的には、[Lin陰性、Sca-1陽性、高い自己蛍光]を指標に、マウス肺から細気管支上皮細胞を分離し、3次元in vitro培養を行った。さらに、この培養条件に、シンデカン4の組換え蛋白質を添加することによって、細気管支上皮細胞からiBP細胞への脱分化誘導は促進されることも明らかになった。

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

誘導性細気管支前駆細胞（induced BP、以下「iBP細胞」）の創製を目指して、研究二年度に当たる平成28年度は、in vitro培養実験を繰り返し、マウスiBP細胞の形質特性をさらに解析した。具体的には、[Lin陰性、Sca-1陽性、高い自己蛍光]を指標に、マウス肺から細気管支上皮細胞を分離し、3次元in vitro培養を行った。その結果、「1300個の細気管支上皮細胞を100 μlの50%マトリゲルに懸濁し、24ウエルのトランズウェルプレートのインサート内で、10万個のMLg肺線維芽細胞と共培養する」という培養条件が、細気管支上皮細胞からiBP細胞への脱分化を誘導するのに最適であることがわかった。さらに、この培養条件に、シンデカン1、2、3、4と4つのサブファミリーを有するシンデカンのうち、シンデカン4の組換え蛋白質を5 μg/mlから10 μg/mlの間の濃度で添加することによって、細気管支上皮細胞からiBP細胞への脱分化誘導は促進されることも明らかになった。

今後の研究の推進方策

平成28年度の研究成果により、iBP細胞への脱分化誘導の効率が最大となるように、3次元培養法の最適化を行った。平成29年度は、当初の計画通り、マウスiBP細胞への脱分化誘導に関わる分子機構を明らかにしていく。具体的には、予備研究の結果から「シンデカン4による脱分化誘導に、酸化ストレス応答経路が関わっていること」が示唆されたことから、酸化ストレス応答としてKeap1-Nrf2システムを取り上げて研究を進める。Nrf2（NF-E2 related factor 2）は、塩基性領域のロイシンジッパー構造を有する転写因子である。細胞が活性酸素種に曝露すると、Nrf2はKeap1との結合によるプロテオソーム分解から逃れて、酸化ストレス防御遺伝子の転写を活性化することが知られている。そこで、このKeap1-Nrf2システムが、シンデカン4にどのように制御されているのかを明らかにし、iBP細胞への脱分化誘導に関わる分子機構を明らかにする。

研究成果

• [雑誌論文] Cytokine profiles of amyopathic dermatomyositis with interstitial lung diseases treated with mycophenolate. (2017)
  • 著者名/発表者名: Hayashi M, Aoki A, Asakawa K, Sakagami T, Kikuchi T, Takada T.
  • 雑誌名: Respirol Case Rep 巻: 5 ページ: e00235
  • DOI: 10.1002/rcr2.235. eCollection 2017.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Effects of sublingual immunotherapy in a murine asthma model sensitized by intranasal administration of house dust mite extracts. (2017)
  • 著者名/発表者名: Shima K, Koya T, Tsukioka K, Sakagami T, Hasegawa T, Fukano C, Ohashi-Doi K, Watanabe S, Suzuki E, Kikuchi T.
  • 雑誌名: Allergol Int 巻: 66 ページ: 89-96
  • DOI: 10.1016/j.alit.2016.05.012.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Mycophenolate mofetil for the patients with interstitial lung diseases in amyopathic dermatomyositis with anti-MDA-5 antibodies. (2017)
  • 著者名/発表者名: Hayashi M, Kikuchi T, Takada T.
  • 雑誌名: Clin Rheumatol 巻: 36 ページ: 239-240.
  • DOI: 10.1007/s10067-016-3443-2.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Two cases of pseudo-achalasia with lung cancer: a case report and short literature review. (2016)
  • 著者名/発表者名: Hirano T, Miyauchi E, Inoue A, Igusa R, Chiba S, Sakamoto K, Sugiura H, Kikuchi T, Ichinosea M.
  • 雑誌名: Respir Investig 巻: 54 ページ: 494-499
  • DOI: 10.1016/j.resinv.2016.04.006.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Extracellular ATP is involved in dsRNA-induced MUC5AC production via P2Y2R in human airway epithelium. (2016)
  • 著者名/発表者名: Shishikura Y, Koarai A, Aizawa H, Yamaya M, Sugiura H, Watanabe M, Hashimoto Y, Numakura T, Makiguti T, Abe K, Yamada M, Kikuchi T, Hoshikawa Y, Okada Y, Ichinose M.
  • 雑誌名: Respir Res 巻: 17 ページ: 121
  • DOI: 10.1186/s12931-016-0438-0
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] OX40 ligand newly expressed on bronchiolar progenitors mediates influenza infection and further exacerbates pneumonia. (2016)
  • 著者名/発表者名: Hirano T, Kikuchi T, Tode N, Santoso A, Yamada M, Mitsuhashi Y, Komatsu R, Kawabe T, Tanimoto T, Ishii N, Tanaka Y, Nishimura H, Nukiwa T, Watanabe A, Ichinose M.
  • 雑誌名: EMBO Mol Med 巻: 8 ページ: 422-436
  • DOI: 10.15252/emmm.201506154.
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Syndecan 4 mediates Nrf2-dependent expansion of bronchiolar progenitors that protect against lung inflammation. (2016)
  • 著者名/発表者名: Santoso A, Kikuchi T, Tode N, Hirano T, Komatsu R, Damayanti T, Motohashi H, Yamamoto M, Kojima T, Uede T, Nukiwa T, Ichinose M.
  • 雑誌名: Mol Ther 巻: 24 ページ: 41-52
  • DOI: 10.1038/mt.2015.153.
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 27-Hydroxycholesterol accelerates cellular senescence in human lung resident cells. (2016)
  • 著者名/発表者名: Hashimoto Y, Sugiura H, Togo S, Koarai A, Abe K, Yamada M, Ichikawa T, Kikuchi T, Numakura T, Onodera K, Tanaka R, Sato K, Yanagisawa S, Okazaki T, Tamada T, Kikuchi T, Hoshikawa Y, Okada Y, Ichinose M.
  • 雑誌名: Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol 巻: 310 ページ: L1028-L1041
  • DOI: 10.1152/ajplung.00351.2015.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Possible role of Krüppel-like factor 5 in the remodeling of small airways and pulmonary vessels in chronic obstructive pulmonary disease. (2016)
  • 著者名/発表者名: Abe K, Sugiura H, Hashimoto Y, Ichikawa T, Koarai A, Yamada M, Numakura T, Onodera K, Tanaka R, Sato K, Yanagisawa S, Okazaki T, Tamada T, Kikuchi T, Ichinose M.
  • 雑誌名: Respir Res 巻: 17 ページ: 7
  • DOI: 10.1186/s12931-016-0322-y.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Two cases of endobronchial aspergilloma complicated with primary and metastatic lung cancer: A case report and literature review. (2016)
  • 著者名/発表者名: Hirano T, Yamada M, Igusa R, Tanno A, Numakura T, Sakamoto K, Kikuchi T, Ichinose M.
  • 雑誌名: Respir Investig 巻: 54 ページ: :211-215
  • DOI: 10.1016/j.resinv.2015.12.005.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Simultaneous development of sarcoidosis and cutaneous vasculitis in a patient with refractory Crohn's disease during infliximab therapy. (2016)
  • 著者名/発表者名: Numakura T, Tamada T, Nara M, Muramatsu S, Murakami K, Kikuchi T, Kobayashi M, Muroi M, Okazaki T, Takagi S, Eishi Y, Ichinose M.
  • 雑誌名: BMC Pulm Med 巻: 16 ページ: 30
  • DOI: 10.1186/s12890-016-0193-5.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 肺MAC症の病態と菌側因子 (2017)
  • 著者名/発表者名: 菊地利明
  • 学会等名: 第92回日本結核病学会総会
  • 発表場所: 東京国際フォーラム、千代田区、東京都
  • 年月日: 2017-03-23 – 2017-03-24
  • 招待講演
• [学会発表] 気道上皮前駆細胞による抗炎症応答 (2017)
  • 著者名/発表者名: 菊地利明
  • 学会等名: 第48回ヒューマンサイエンス総合研究セミナー
  • 発表場所: 砂防会館別館、千代田区、東京都
  • 年月日: 2017-01-17 – 2017-01-17
  • 招待講演
• [学会発表] 呼吸器感染症を斬る─新世代に託される課題─ (2016)
  • 著者名/発表者名: 菊地利明
  • 学会等名: 第65回日本感染症学会東日本地方会学術集会 第63回日本化学療法学会東日本支部総会 合同学会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ、新潟市、新潟県
  • 年月日: 2016-10-26 – 2016-10-28
  • 招待講演
• [学会発表] インフルエンザ感染 (2016)
  • 著者名/発表者名: 菊地利明
  • 学会等名: 第31回日本糖尿病合併症学会
  • 発表場所: 仙台国際センター、仙台市、宮城県
  • 年月日: 2016-10-07 – 2016-10-08
  • 招待講演
• [学会発表] The pulmonary OX40 ligand expression induced by the influenza infection plays a potential role in the pathogenesis. (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Hirano, T. Kikuchi, N. Tode, H. Sugiura, M. Ichinose,
  • 学会等名: American Thoracic Society International Conference
  • 発表場所: Moscone Center, San Francisco, CA, USA
  • 年月日: 2016-05-13 – 2016-05-18
  • 国際学会
• [学会発表] 抗酸菌感染症の現状と将来展望 (2016)
  • 著者名/発表者名: 菊地利明
  • 学会等名: 第90回日本感染症学会総会・学術講演会
  • 発表場所: 仙台国際センター、仙台市、宮城県
  • 年月日: 2016-04-15 – 2016-04-16
  • 招待講演
• [学会発表] 非結核性抗酸菌症 (2016)
  • 著者名/発表者名: 菊地利明
  • 学会等名: 第56回日本呼吸器学会学術講演会
  • 発表場所: 国立京都国際会館、京都市、京都府
  • 年月日: 2016-04-08 – 2016-04-10
  • 招待講演
• [図書] 抗菌薬パーフェクトガイド (2016)
  • 著者名/発表者名: 菊地利明
  • 総ページ数: 359
  • 出版者: ヴァン メディカル
• [図書] 咳の診かた、止めかた (2016)
  • 著者名/発表者名: 黒川允、菊地利明
  • 総ページ数: 246
  • 出版者: 羊土社
• [備考] 新潟大学大学院医歯学総合研究科呼吸器・感染症内科学分野
  • URL: http://www.med.niigata-u.ac.jp/resp/welcome.html