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2020 年度 実施状況報告書

機械感受性チャネルPiezo1とメカノセンサーを標的とした呼吸器疾患の病態解明

研究課題

研究課題/領域番号 20K08554
研究機関愛知医科大学

研究代表者

伊藤 理  愛知医科大学, 医学部, 教授 (60378073)

研究分担者 成瀬 恵治  岡山大学, 医歯薬学総合研究科, 教授 (40252233)
佐藤 光夫  名古屋大学, 医学系研究科(保健), 教授 (70467281)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
キーワードメカニカルストレス / メカノバイオロジー / Piezo1 / ストレッチ / 喘息 / 肺線維症
研究実績の概要

ストレッチ、圧縮、ずり応力、基質硬度などの機械的刺激(メカニカルストレス)は、呼吸器の発達、生理機能と恒常性の維持に必要不可欠である。一方で過剰なストレッチや圧縮負荷、基質硬化などのメカニカルストレスは、気管支喘息、COPD、肺線維症、人工呼吸器関連肺損傷、肺癌を含む多くの呼吸器疾患の病態機序に関わる因子として注目されている。しかしながら、呼吸器系接着細胞におけるメカニカルストレスを感知するメカノセンサーは十分解明されていない。
機械感受性Ca2+チャネルとして発見されたPiezo1 (Coste B, et al., Science 2010)に着目し、培養ヒト気道平滑筋細胞および培養ヒト肺線維芽細胞を用いて検討した。
気道平滑筋細胞および肺線維芽細胞のいずれにもPiezo1のmRNA発現が確かめられた。肺線維芽細胞に関しては、Piezo1に対するsiRNAの導入により、Piezo1 mRNAの発現がほぼ完全に抑制されることが確かめられた。
研究代表者らは、いずれの細胞も伸展刺激に応答して細胞内へのCa2+流入や細胞外へのATP放出を来すことを報告している(Ito S, et al., Am J Respir Cell Mol Biol 2008, Takahara N, et al., Am J Respir Cell Mol Biol 2008, Murata N, et al., Biochem Biophys Res Commun 2014, Takahashi K, et al., Respir Physiol Neurobiol 2017)。これらの細胞応答におけるPiezo1の役割について検討を行っている。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

4: 遅れている

理由

研究初年度であったが、新型コロナウイルス流行に伴い、大きく影響を受けた。
2020年4月1日呼吸器・アレルギー内科主任教授に就任して以降、大学病院における診療担当責任者に任命された。
そのため、新型コロナウイルス対策に関する内容が業務の大部分を占めることとなり、研究業務に支障をきたした。
また、教室員の業務も新型コロナウイルス診療の負担増加に伴い研究を行う時間に費やすことができなかった。

今後の研究の推進方策

Piezo1はメカニカルストレスによって制御される細胞応答に関する分子(メカノセンサー)であり、その呼吸器系細胞および呼吸器疾患との関連を追究することが研究目的である。ヒト気道平滑筋細胞ならびにヒト肺線維芽細胞におけるPiezo1発現については、既に実験により確認できている。
細胞機能に関しては、ヒト気道平滑筋細胞およびヒト肺線維芽細胞におけるメカニカルストレスに対する細胞応答および細胞骨格変化に関して、Piezo1の役割を解明する。まず第一に、Piezo1が気道平滑筋細胞と肺線維芽細胞のメカニカルストレス感受性陽イオンチャネル(mechano-sensitive cation channel)として機能するかどうかを特定する。
将来的には、喘息における気道収縮反応と気道壁肥厚、肺線維症における肺線維芽細胞の活性化など、呼吸器疾患の病態におけるPiezo1の役割について解明することを目標とする。

次年度使用額が生じた理由

新型コロナウイルスの流行に伴い、研究の遂行に支障が生じたため、2020年度の使用額が予定より少なかった。

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (1件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Stretch-activated calcium mobilization in airway smooth muscle and pathophysiology of asthma.2021

    • 著者名/発表者名
      Ito S.
    • 雑誌名

      Current Opinion in Physiology

      巻: in press ページ: in press

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 気道平滑筋の収縮機序と喘息COPD治療における気管支拡張薬の役割2021

    • 著者名/発表者名
      伊藤 理
    • 雑誌名

      現代医学

      巻: 68 ページ: 2-7

  • [学会発表] Mechanobiology of lung cancer: effects matrix stiffness on PDL1 expression.2020

    • 著者名/発表者名
      伊藤理
    • 学会等名
      第59回日本生体医工学会大会
    • 招待講演

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公開日: 2021-12-27  

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