新たな視点から炎症病態の理解をめざす細胞の物性評価

2020 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 20K08794
• 研究機関: 秋田大学
• 研究代表者: 植木 重治 秋田大学, 医学系研究科, 准教授 (60361234)
• 研究分担者: 寺境 光俊 秋田大学, 理工学研究科, 教授 (70251618)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: 好酸球 / 好中球 / レオロジー / 物性

研究実績の概要

生体防御を担う白血球のうち、好中球は感染部位に大量に集積し、病原体が増殖・拡散することを防いでいる。近年、細菌などによって活性化した好中球は速やかに細胞を崩壊させ(NETosis)、核内から網状のDNA(好中球細胞外トラップ： NETs)を放出して、病原体を捕捉・殺菌する仕組みが明らかになった。申請者らは、好中球と同じ顆粒球に分類される好酸球も、活性化することにより細胞外トラップ(EETs)を放出するEETosisを初めて報告し、世界的にもこの分野の研究をリードしている。
そこで本研究は、炎症組織を構成する顆粒球（崩壊した細胞や細胞外トラップ含む）そのものに注目し、細胞の固さ、弾力性、含水性といった材料工学的な性質を総体として評価し、全く新しい観点から炎症病態の理解を目指すものである。
今年度は、ヒト末梢血から高純度分離した好中球、好酸球をそれぞれ刺激し、NETosis, EETosisを誘導した後、凝集体を作成した。この凝集体を用いて、細胞を材料工学的な観点からこれらの物性を評価した。細胞のレオメーターによる解析では、粘度とせん断速度依存性のレオロジカルな特性を測定した。また、重力による斜面すべりの検討では、材料上のすべりをタイムラプス撮影により評価した。疎水性・親水性の評価では、細胞を乾燥させたのち、接触角をImageJ analysisで算出した。
これらの検討は予定通り実施され、好酸球の細胞凝集体は粘性が高く、斜面すべりが遅く、疎水性が高いことが明らかになった。

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

当初の予定であった細胞の物性測定が実施でき、ほぼ想定通りのデータ取得ができた。

今後の研究の推進方策

今後は、以下についてさらに検討をすすめていく予定である。
熱重量の測定：示差熱熱重量同時測定装置(TG/DTA)では、熱重量計による加熱時の重量変化を測定し、乾燥重量を評価する。
示差走査熱量測定：示差走査熱量測定装置（DSC）によって水分子の高分子鎖への結合動向を解析し、中間水・不凍水・自由水の有無を検討する。
各種顕微鏡による構造の解析：電子顕微鏡や分子間力顕微鏡で粘液の微細構造を評価する。

次年度使用額が生じた理由

コロナによる影響で旅費が大幅に減ったこと、予定していたキットの購入を行わずに別の検討を先行して実施したため。

研究成果

• [国際共同研究] Harvard University(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: Harvard University
• [国際共同研究] MacMaster University(カナダ)
  • 国名: カナダ
  • 外国機関名: MacMaster University
• [雑誌論文] Cadherin‐related family member 3 upregulates the effector functions of eosinophils (2020)
  • 著者名/発表者名: Nakagome Kazuyuki、Shimizu Toshiaki、Bochkov Yury A.、Noguchi Toru、Kobayashi Takehito、Soma Tomoyuki、Ueki Shigeharu、Gern James E.、Nagata Makoto
  • 雑誌名: Allergy 巻: 75 ページ: 1805～1809
  • DOI: 10.1111/all.14229
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Galectin‐10, the protein that forms Charcot‐Leyden crystals, is not stored in granules but resides in the peripheral cytoplasm of human eosinophils (2020)
  • 著者名/発表者名: Melo Rossana C. N.、Wang Haibin、Silva Thiago P.、Imoto Yoshimasa、Fujieda Shigeharu、Fukuchi Mineyo、Miyabe Yui、Hirokawa Makoto、Ueki Shigeharu、Weller Peter F.
  • 雑誌名: Journal of Leukocyte Biology 巻: 108 ページ: 139～149
  • DOI: 10.1002/JLB.3AB0220-311R
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The roles of IL-5 and anti-IL-5 treatment in eosinophilic diseases: Asthma, eosinophilic granulomatosis with polyangiitis, and eosinophilic chronic rhinosinusitis (2020)
  • 著者名/発表者名: Nagase Hiroyuki、Ueki Shigeharu、Fujieda Shigeharu
  • 雑誌名: Allergology International 巻: 69 ページ: 178～186
  • DOI: 10.1016/j.alit.2020.02.002
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Focal eosinophilic myositis with Charcot-Leyden crystal formation (2020)
  • 著者名/発表者名: Hamada Satoshi、Ueki Shigeharu、Miyabe Yui、Tsukino Mitsuhiro、Hirai Toyohiro
  • 雑誌名: Allergology International 巻: 69 ページ: 633～635
  • DOI: 10.1016/j.alit.2020.03.007
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Sialodochitis fibrinosa: Salivary duct obstruction by eosinophil extracellular traps? (2020)
  • 著者名/発表者名: Kawamura Yoshinobu、Ikeda Ryoukichi、Hori Toru、Sasaki Takatsuna、Miyabe Yui、Fukuchi Mineyo、Sakamoto Kazuhiro、Ohta Nobuo、Kawase Tetsuaki、Katori Yukio、Ueki Shigeharu
  • 雑誌名: Oral Diseases 巻: 26 ページ: 1459～1463
  • DOI: 10.1111/odi.13434
  • 査読あり
• [雑誌論文] Luminal Eosinophil Cell Death as a Biomarker for Loss of Asthma Control? (2020)
  • 著者名/発表者名: Ueki Shigeharu、Mukherjee Manali、Nair Parameswaran
  • 雑誌名: Chest 巻: 157 ページ: 1680～1681
  • DOI: 10.1016/j.chest.2020.01.021
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Hypereosinophilic syndrome with abundant Charcot-Leyden crystals in spleen and lymph nodes (2020)
  • 著者名/発表者名: Takeda Masahide、Ueki Shigeharu、Yamamoto Yohei、Nara Miho、Fukuchi Mineyo、Nakayama Katsutoshi、Omori Yasufumi、Takahashi Naoto、Hirokawa Makoto
  • 雑誌名: Asia Pacific Allergy 巻: 10 ページ: e24.
  • DOI: 10.5415/apallergy.2020.10.e24
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Adult‐onset eosinophilic airway diseases (2020)
  • 著者名/発表者名: Asano Koichiro、Ueki Shigeharu、Tamari Mayumi、Imoto Yoshimasa、Fujieda Shigeharu、Taniguchi Masami
  • 雑誌名: Allergy 巻: 75 ページ: 3087～3099
  • DOI: 10.1111/all.14620
  • 査読あり
• [学会発表] 好酸球と喘息- Tissue is the issue? (2020)
  • 著者名/発表者名: 植木重治
  • 学会等名: 第60回 日本呼吸器学会学術講演会
  • 招待講演
• [学会発表] 好酸球性多発血管炎性肉芽腫症における好酸球の細胞死とヒストンのシトルリン化 (2020)
  • 著者名/発表者名: 植木重治，福地峰世，上出庸介，宮部 結，竹田正秀，嵯峨知生，小代田宗一，守時由起，谷口正実，廣川 誠
  • 学会等名: 第60回 日本呼吸器学会学術講演会
• [学会発表] 慢性好酸球性肺炎（CEP）患者のBALFに観察された好酸球ETosis (2020)
  • 著者名/発表者名: 竹田正秀，坂本 祥，佐藤一洋，植木重治，宮部 結，佐野正明，奥田佑道，浅 真理子，長谷川幸保，熊谷奈保，廣川 誠，中山勝敏
  • 学会等名: 第60回 日本呼吸器学会学術講演会
• [学会発表] 抗IL-5治療後に施行された副鼻腔炎手術検体組織の検討 (2020)
  • 著者名/発表者名: 知花和行，内田信彦，中村祐介，正和明哲，塩原太一，池田直哉，堀金紀子，新井 良，武政聡浩，阿久津 誠，金谷洋明，春名眞一，植木重治，布村 聡，出原賢治，清水泰生
  • 学会等名: 第60回 日本呼吸器学会学術講演会
• [学会発表] 血清中galectin-10は好酸球性多発血管炎性肉芽腫症（EGPA）で高値を示す (2020)
  • 著者名/発表者名: 上出庸介，植木重治，藤田教寛，岩田真紀，永山貴紗子，中村祐人，渡井健太郎，濱田祐斗，劉 楷，林 浩昭，福冨友馬，関谷潔史，森 晶夫，福地峰世，谷口正実
  • 学会等名: 第60回 日本呼吸器学会学術講演会
• [学会発表] Eosinophil ETosis-mediated extracellular traps and disease (2020)
  • 著者名/発表者名: Ueki, S.
  • 学会等名: JSA/WAO ⅩⅩⅦ World Allergy Congress (WAC2020) conjoint with the APAPARI 2020 Congress
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Plasma galectin-10 levels and mucosal eosinophil infiltration in chronic rhinosinusitis (2020)
  • 著者名/発表者名: Yamada, T., Miyabe, Y., Saito, H., Fujieda, S., Ueki, S.
  • 学会等名: JSA/WAO ⅩⅩⅦ World Allergy Congress (WAC2020) conjoint with the APAPARI 2020 Congress
  • 国際学会
• [学会発表] Eosinophil extracellular trap formation in chronic granulomatous disease (2020)
  • 著者名/発表者名: Miyabe, Y., Yano, M., Fukuchi, M., Furutani, C., Moritoki, Y., Saga, T., Takahashi, T., Ueki, S.
  • 学会等名: JSA/WAO ⅩⅩⅦ World Allergy Congress (WAC2020) conjoint with the APAPARI 2020 Congress
  • 国際学会
• [学会発表] Detection of eosinophil ETosis in eosinophilic granulomatosis with polyangiitis (EGPA) by citrullinated histone H3 immunostaining (2020)
  • 著者名/発表者名: Fukuchi, M., Kamide, Y., Ueki, S, Miyabe, Y., Furutani, C., Moritoki, Y., Saga, A., Saga, T., Taniguchi, M.
  • 学会等名: JSA/WAO ⅩⅩⅦ World Allergy Congress (WAC2020) conjoint with the APAPARI 2020 Congress
  • 国際学会
• [学会発表] Circulating cell free DNA as a biomarker in Eosinophilic granulomatosis with polyangiitis (2020)
  • 著者名/発表者名: Hashimoto, T., Ueki, S., Kamide, Y., Miyabe, Y., Yokoyama, Y., Furukawa, T., Azuma, N., Taniguch, M., Saga,T., Hashiramoto, A., Matsui, K
  • 学会等名: JSA/WAO ⅩⅩⅦ World Allergy Congress (WAC2020) conjoint with the APAPARI 2020 Congress
  • 国際学会
• [学会発表] Loss of cytoplasmic galectin-10 in eosinophil ETosis-mediated cytolysis (2020)
  • 著者名/発表者名: Fukuchi, M., Kamide, Y., Ueki, S., Miyabe, Y., Konno, Y., Oka, N., Takeuchi, H., Saga, T., Melo, R., Weller, P., Taniguchi, M.
  • 学会等名: JSA/WAO ⅩⅩⅦ World Allergy Congress (WAC2020) conjoint with the APAPARI 2020 Congress
  • 国際学会
• [学会発表] Elevated serum levels of galectin-10 in active eosinophilic granulomatosis with polyangiitis (2020)
  • 著者名/発表者名: Kamide, Y., Ueki, S., Fukuchi, M., Fujita, N., Iwata, M., Nagayama, K., Nakamura, Y., Yano, K., Watai, K., Hamada, Y., Ryu, K., Hayashi, H., Fukutomi, Y., Sekiya, K., Mori, A., Taniguchi, M.
  • 学会等名: JSA/WAO ⅩⅩⅦ World Allergy Congress (WAC2020) conjoint with the APAPARI 2020 Congress
  • 国際学会
• [学会発表] シャルコー・ライデン結晶から広がる好酸球性炎症の理解 (2020)
  • 著者名/発表者名: 植木重治
  • 学会等名: 第29回国際喘息学会日本・北アジア部会
  • 招待講演
• [学会発表] 好酸球性多発血管炎性肉芽腫症における血清galectin-10の評価 (2020)
  • 著者名/発表者名: 古谷千香子，福地峰世，小林則子，山本梨絵，植木重治，嵯峨知生
  • 学会等名: 第67回日本臨床検査医学会学術集会
• [学会発表] 細胞外小胞（Extracellular microvesicles）によるアレルギー性炎症の病態解析とモニタリングへの応用 (2020)
  • 著者名/発表者名: 植木重治，福地峰世，古谷千香子，嵯峨知生，小林則子，鎌田由美子，平澤裕之，山本梨絵，守時由起
  • 学会等名: 第67回日本臨床検査医学会学術集会
• [備考] 秋田大学大学院総合診療・検査診断学講座
  • URL: http://www.med.akita-u.ac.jp/~gimclm/index.html