心筋梗塞後組織修復及びリモデリングにおける一細胞レベル病態ダイナミクスの解明

2021 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 19K17587
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 候 聡志 東京大学, 医学部附属病院, 特任助教 (00836059)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: 一細胞解析 / 心筋梗塞 / 心不全 / 空間的遺伝子発現解析

研究実績の概要

本研究は心筋梗塞の病態理解のため、時間的・空間的なとランスクリプトーム解析を行うことを目標としている。
2021年度は細胞系譜追跡とシングルセルRNA-seqを同時にできるようなPolyloxExpress floxマウスを用いた予備実験の結果、特に白血球と線維芽細胞が増殖することが分かったため、これらをターゲットにしてCreERT2マウスと掛け合わせを行い、精査していった。その結果、線維芽細胞については心筋梗塞後にクラスターを形成するほどの大幅なクローン増殖が認められないことがわかり、精査対象を免疫細胞に変えて、心筋梗塞に伴って心臓内及び骨髄内の免疫細胞のクローンがどう変わるのかを調べていっている最中である。特に老化が免疫細胞のクローン増殖に影響を与えることが予想されることから、若年及び老化マウスに分けて今後免疫細胞のシングルセルRNA-seq及び系譜判定解析を行う予定である。
また、2021年度は心筋梗塞時の心臓内の空間的遺伝子発現制御を調べるためのspatial transcriptome解析も進めた。現在論文リバイズ中であるが、従来のシングルセルRNA-seqでは解析細胞数が少ないとの指摘を受けたことから、改めて健常時お及び心筋梗塞後1, 7, 14日目の心臓組織に対してシングル核RNA-seqを行い、やはり梗塞後の超急性期に虚血辺縁領域特異的にメカノストレスに反応する遺伝子群の発現上昇を認めた。そのうちの代表的な遺伝子であるCsrp3についてノックダウン及び過剰発現を行い、梗塞後心機能に対する影響も明らかにすることができ、梗塞後超急性期に虚血辺縁領域に見られるメカノストレスに反応遺伝子群の発現上昇は心保護的な作用を有することを立証することができた。

研究成果

• [雑誌論文] Cardiac fibroblasts regulate the development of heart failure via Htra3-TGF-β-IGFBP7 axis (2022)
  • 著者名/発表者名: T. Ko, S. Nomura, K. Fujita, S. Yamada, T. Fujita, M. Satoh, C. Oka, M. Katoh, M. Ito, M. Katagiri, T. Sassa, B. Zhang, S. Hatsuse, T. Yamada, M. Harada, H. Toko, E. Amiya, M. Hatano, O. Kinoshita, K. Nawata, M. Ono, M. Ikeuchi, H. Morita, H. Aburatani, I. Komuro
  • 雑誌名: Nature communications 巻: in press ページ: in press
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Single-Cell Analysis Revealed the Role of CD8+ Effector T Cells in Preventing Cardioprotective Macrophage Differentiation in the Early Phase of Heart Failure (2021)
  • 著者名/発表者名: Komai Kyoko、Ito Minako、Nomura Seitaro、Shichino Shigeyuki、Katoh Manami、Yamada Shintaro、Ko Toshiyuki、Iizuka-Koga Mana、Nakatsukasa Hiroko、Yoshimura Akihiko
  • 雑誌名: Frontiers in Immunology 巻: 12 ページ: 763647
  • DOI: 10.3389/fimmu.2021.763647
  • 査読あり
• [雑誌論文] Activation of Sympathetic Signaling in Macrophages Blocks Systemic Inflammation and Protects against Renal Ischemia-Reperfusion Injury (2021)
  • 著者名/発表者名: Hasegawa Sho、Inoue Tsuyoshi、Nakamura Yasuna、Fukaya Daichi、Uni Rie、Wu Chia-Hsien、Fujii Rie、Peerapanyasut Wachirasek、Taguchi Akashi、Kohro Takahide、Yamada Shintaro、Katagiri Mikako、Ko Toshiyuki、et al.
  • 雑誌名: Journal of the American Society of Nephrology 巻: 32 ページ: 1599～1615
  • DOI: 10.1681/ASN.2020121723
  • 査読あり
• [雑誌論文] シングルセル解析に基づく循環器病態研究 (2021)
  • 著者名/発表者名: 候 聡志、山田 臣太郎、野村 征太郎
  • 雑誌名: Journal of JCS Cardiologists 巻: 30 ページ: 43～50
  • DOI: 10.1253/jjcsc.30.0_43
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] Author Correction: CXCR7 ameliorates myocardial infarction as a β-arrestin-biased receptor (2021)
  • 著者名/発表者名: Ishizuka Masato、Harada Mutsuo、Nomura Seitaro、Ko Toshiyuki、et al.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 11 ページ: 3426
  • DOI: 10.1038/s41598-021-91788-x
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 特集 心不全のすべて-増え続ける心不全患者にどう対峙するか トピックス 心不全に対するprecision medicineの展望 (2021)
  • 著者名/発表者名: 候 聡志
  • 雑誌名: 内科 巻: 128 ページ: 121～124
  • DOI: 10.15106/j_naika128_121
• [学会発表] Aberrant Interaction Between TEAD1 and Lamin A/C Impairs Cardiomyocyte Maturation in LMNA-related Cardiomyopathy (2022)
  • 著者名/発表者名: Toshiyuki Ko
  • 学会等名: 第86回日本循環器学会学術集会 Special Session「Single Cell Analysis in Cardiovascular Disease」
  • 招待講演
• [学会発表] Cardiac Fibroblasts are Critically Involved in the Development of Heart Failure by Inducing Cardiomyocyte Senescence (2021)
  • 著者名/発表者名: Toshiyuki Ko
  • 学会等名: 米国心臓協会（American Heart Association）Scientific Sessions 2021, Melvin L. Marcus Early Career Investigator Award
  • 国際学会
• [学会発表] Single-cell multiomic analysis of both knock-in mouse and iPSCMs identifies the mechanism of maturation abnormality in heart caused by LMNA Q353R mutation (2021)
  • 著者名/発表者名: Toshiyuki Ko
  • 学会等名: 第38回国際心臓研究会日本部会 Young Investigator Award最優秀賞
• [学会発表] Mechanical Stress on Cardiac Fibroblasts Triggers Phenotypic Conversion in Cardiomyocytes Leading to Heart Failure (2021)
  • 著者名/発表者名: Toshiyuki Ko
  • 学会等名: 第85回日本循環器学会学術集会 Young Investigator Award
• [学会発表] Single-Cell Analysis to Explore the Molecular Pathology of Heart Failure (2021)
  • 著者名/発表者名: Toshiyuki Ko
  • 学会等名: 第85回日本循環器学会学術集会シンポジウム「Molecular mechanisms of heart failure」
  • 招待講演