乱流依存性血小板産生機構の分子基盤の解明と生体外製造システムへの応用

2018 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18H04164
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 江藤 浩之 京都大学, iPS細胞研究所, 教授 (50286986)
• 研究分担者: 中村 壮 京都大学, iPS細胞研究所, 特定研究員 (50769833)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 巨核球 / 血小板 / ずり応力 / 乱流エネルギー / 細胞膜

研究実績の概要

マウス骨髄や肺における血小板産生時の乱流（動きが不規則に絶えず変動している乱れた状態の流体）関与の発見から、in vitroでの実験系を構築した。血小板産生に関わる重要な物理的素因について、これまで報告のあった“ずり応力／せん断応力（シエアーストレス）”に依存して血小板が産生される説（Junt, Science, 2007）は不十分で、ずり応力以外の物理的因子 “乱流エネルギー”が関与し、その力学負荷を発見した。また“乱流エネルギー”刺激を受けた巨核球細胞株は、血小板放出促進６因子を放出した。６因子は、NRDC (Nardylisin)、IGFBP-2、MIF)、RANTES(CCL-5), PAI-1, TSP-1であったが、NRDCとIGFBP-2、MIFが大きく血小板放出に関わることを以下の実験によって確認した。
“乱流エネルギー”が発生しない“ずり応力／せん断応力（シエアーストレス）”のみ存在する実験条件下で６因子全て投与、６因子のうち１因子を抜く６パターン、あるいは６因子投与するがNRDCのエンドペプチダーゼ活性が機能しない不活性型NRDCに置き換えた場合で血小板産生能を比較した。結果、NRDC, IGFBP-2, MIFの貢献が大きいことが明らかとなった。リアクター設計及び物理条件の設定においてはこれらの因子の測定が有用であることが示唆される。
IGFBP-2, MIFは、巨核球同士が会合するための細胞外基質、von Willebrand 因子やfibrinogen, VCAM-1などを巨核球から放出させる役割を持つこと、NRDCはエンドププチダーゼ活性を保持し、“ずり応力／せん断応力（シエアーストレス）”依存的に成熟した巨核球から伸びる細胞質突起proplatelet の切断部位に外から結合して細胞質を切断する機構に関与することを示した。

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

NRDCの標的となる巨核級細胞膜の構成物質の同定を進めている。また、構成物質の構造解析から、血小板産生メカニズムにおける細胞膜切断機構も明らかにできる可能性がある。

今後の研究の推進方策

（１）NRDCの切断部位認識機構、（２） 巨核球脂質二重膜の構造変化に伴う細胞質断片化のメカニズム　を電子顕微鏡を用いた解析、および各種の条件ごとに異なる細胞膜脂質二重膜の構成脂質解析を通じて明らかにする。

研究成果

• [雑誌論文] SHARPIN at the nexus of integrin, immune, and inflammatory signaling in human platelets (2019)
  • 著者名/発表者名: Kasirer-Friede Ana、Tjahjono Winson、Eto Koji、Shattil Sanford J.
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences, USA 巻: 116 ページ: 4983～4988
  • DOI: 10.1073/pnas.1819156116
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] De novo mutations activating germline TP53 in an inherited bone marrow failure syndrome (2018)
  • 著者名/発表者名: Toki T, Yoshida K, Wang RN, Nakamura S, Eto K, Ogawa S, Ito E et al.
  • 雑誌名: American Journal of Human Genetics 巻: 103(3) ページ: 440-447
  • DOI: 10.1016/j.ajhg.2018.07.020.
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Tyrosyl-tRNA synthetase stimulates thrombo103oietin-independent hematopoiesis accelerating recovery from thrombocytopenia (2018)
  • 著者名/発表者名: Kanaji T, Vo MN, Kanaji S, Zarpellon A, Shapiro R, Morodomi Y, Yuzuriha A, Eto K, Belani R, Do MH, Yang XL, Ruggeri ZM, Schimmel P
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences, USA 巻: 115(35) ページ: E8228-8235
  • DOI: 10.1073/pnas.1807000115
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] A β1-tubulin-based megakaryocyte maturation reporter system identifies novel drugs that promote platelet production (2018)
  • 著者名/発表者名: Seo H, Chen SJ, Hashimoto K, Endo H, Nishi Y, Ohta A, Yamamoto T, Hotta A, Akira Sawaguchi A, Hayashi H, Koseki N, Murphy GJ, Fukuda K, Sugimoto N, Eto K
  • 雑誌名: Blood Advances 巻: 2(17) ページ: 2262-2272
  • DOI: 10.1182/bloodadvances.2018019547
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Turbulence activates platelet biogenesis to enable clinical scale ex vivo production (2018)
  • 著者名/発表者名: Ito Y, Nakamura S, Sugimoto N, Shigemori T, Kato Y, Ohno M, Sakuma S, Ito K, Kumon H, Hirose H, Okamoto H, Nogawa M, Iwasaki M, Kihara S, Fujio K, Matsumoto T, Higashi N, Hashimoto K, Sawaguchi A, Harimoto KI, Nakagawa M, Yamamoto T, Handa M, Watanabe N, Nishi E, Arai F, Nishimura S, Eto K
  • 雑誌名: Cell 巻: 174(3) ページ: 636-648
  • DOI: 10.1016/j.cell.2018.06.011.
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Nardilysin controls intestinal tumorigenesis through HDAC1/p53-dependent transcriptional regulation (2018)
  • 著者名/発表者名: Kanda K, Sakamoto J, Ohno M, Nishi K, Eto K, Chiba T, Nishi E, Seno H et al.
  • 雑誌名: JCI insight 巻: 3(8) ページ: e91316
  • DOI: 10.1172/jci.insight.91316
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Spred1 safeguards hematopoietic homeostasis against diet-induced systemic stress (2018)
  • 著者名/発表者名: Tadokoro Y, Hoshii T, Yamazaki S, Eto K, Ema H, Kobayashi M, Ueno M, Ohta K, Arai Y, Harada K, Oshima M, Oshima H, Arai F, Yoshimura A, Nakauchi H, Hirao A
  • 雑誌名: Cell Stem Cell 巻: 22(5) ページ: 713-725
  • DOI: 10.1016/j.stem.2018.04.002
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] iPS細胞から血小板をつくる：physico-chemical 因子の発見 (2018)
  • 著者名/発表者名: 江藤浩之
  • 学会等名: 第９１回日本生化学会総会, 京都
  • 招待講演
• [学会発表] Designing clinical scale production of iPSC-derived platelets by a novel flow concept (2018)
  • 著者名/発表者名: Koji Eto
  • 学会等名: European Hematology Association Meeting, Stockholm, Sweden
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Turbulence activates platelet biogenesis in megakaryocytes (2018)
  • 著者名/発表者名: Koji Eto
  • 学会等名: Platelets 2018 10th International Symposium, Ramat Gan (Tel Aviv), Israel
  • 国際学会 / 招待講演
• [産業財産権] 血小板の製造方法 (2018)
  • 発明者名: 江藤浩之、中村壮、伊東幸敬
  • 権利者名: 江藤浩之、中村壮、伊東幸敬
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: PCT/JP2018/008279