早期CKD患者の精密医療を目指した予後評価法の開発

2021 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 21H02935
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 猪阪 善隆 大阪大学, 医学系研究科, 教授 (00379166)
• 研究分担者: 山本 陵平 大阪大学, キャンパスライフ健康支援・相談センター, 准教授 (00533853) ; 木村 友則 国立研究開発法人医薬基盤・健康・栄養研究所, 医薬基盤研究所 難治性疾患研究開発・支援センター, センター長 (00631300) ; 井上 和則 大阪大学, 医学系研究科, 助教 (10631301) ; 高畠 義嗣 大阪大学, 医学系研究科, 講師 (30403075) ; 水井 理之 大阪大学, 医学系研究科, 講師 (30423106) ; 松井 功 大阪大学, 医学系研究科, 助教 (60456986)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: シングルセルRNA-seq解析

研究実績の概要

シングルセルRNA-seq解析は、RNAの発現量を1細胞ごとに網羅的に計測する技術で、腎臓のように多種多様な細胞で構成される臓器の解析において非常に有用な知見をもたす。本研究では、sequence read archiveに登録されている複数のシングルセルRNA-seqデータを再解析し、腎発生におけるnephron progenitorの自己複製プロセスや細胞間コミュニケーションなどを明らかとした。シングルセルRNA-seq解析では、trajectory解析やRNA velocity解析などを用いることで、従来のbulk RNA sequenceとは異なった側面から生命現象を捉えることが可能であり、本研究で引き続き、シングルセルRNA-seq解析を用いて予後を解析する。
また、腎臓病の発症および進展には、糸球体上皮細胞の足突起癒合や尿細管細胞のミトコンドリア障害などが関与しているが、これらの構造変化は非常に微細なため、日常臨床で使用する光学顕微鏡では観察できない。本研究では、腎生検による腎臓病診断に用いられたマッソントリクローム染色腎生検プレパラートをそのまま超解像度顕微鏡で観察することにより、上述の腎微細構造変化が観察可能であることを明らかとした。さらに、フーリエ変換を用いてこれらの構造変化を定量評価する方法を開発した。我々の方法を用いて尿細管細胞のミトコンドリア形態変化を定量評価すると、腎生検後の腎機能低下速度を予測できることも明らかとした。

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

シングルセルRNA-seq解析やAIによる腎病理診断、エクソソーム解析によるバイオマーカーなど順調に研究を進めている。

今後の研究の推進方策

早期CKD患者の精密医療を目指した予後評価法を開発するために、①AIや超解像度顕微鏡を利用した組織学的側面からの新規腎病理評価法の確立、②腎生検組織のscRNA-seq解析やCKD患者の末梢血細胞のFACS解析を用いた一細胞レベルの精密な遺伝子発現及び細胞間コミュニケーションの検討、③尿エクソソーム解析によるオートファジー活性の非侵襲的定量法の開発を行うとともに、④既存の電子カルテ情報や新規腎病態マーカーとしてのD-アミノ酸解析データを組み合わせて、⑤AIを用いて腎予後を規定する本質的な特徴量を抽出する。

研究成果

• [雑誌論文] Age-associated decline of MondoA drives cellular senescence through impaired autophagy and mitochondrial homeostasis (2022)
  • 著者名/発表者名: H Yamamoto-Imoto, S Minami, T Shioda, Y Yamashita, S Sakai, S Maeda, T Yamamoto, S Oki, M Takashima, T Yamamuro, K Yanagawa, R Edahiro, M Iwatani, M So, A Tokumura, T Abe, R Imamura, N Nonomura, Y Okada, DE Ayer Donald E. H Ogawa, E Hara, Y Takabatake, Y Isaka, S Nakamura, T Yoshimor
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 38 ページ: 110444～110444
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2022.110444
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification of Diabetic Nephropathy in Patients Undergoing Kidney Biopsy through Blood and Urinary Profiles of d-Serine (2021)
  • 著者名/発表者名: Iwata Yukimasa、Okushima Hiroki、Hesaka Atsushi、Kawamura Masataka、Imamura Ryoichi、Takahara Shiro、Horio Masaru、Tanaka Youko、Ikeda Tatsuhiko、Nakane Maiko、Mita Masashi、Hayashi Terumasa、Isaka Yoshitaka、Kimura Tomonori
  • 雑誌名: Kidney360 巻: 2 ページ: 1734～1742
  • DOI: 10.34067/KID.0004282021
  • 査読あり
• [雑誌論文] d-Serine Mediates Cellular Proliferation for Kidney Remodeling (2021)
  • 著者名/発表者名: Hesaka Atsushi、Tsukamoto Yusuke、Nada Shigeyuki、Kawamura Masataka、Ichimaru Naotsugu、Sakai Shinsuke、Nakane Maiko、Mita Masashi、Okuzaki Daisuke、Okada Masato、Isaka Yoshitaka、Kimura Tomonori
  • 雑誌名: Kidney360 巻: 2 ページ: 1611～1624
  • DOI: 10.34067/KID.0000832021
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantitative Analyses of Foot Processes, Mitochondria, and Basement Membranes by Structured Illumination (2021)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto Ayumi、Matsui Isao、Katsuma Yusuke、Yasuda Seiichi、Shimada Karin、Namba-Hamano Tomoko、Sakaguchi Yusuke、Kaimori Jun-ya、Takabatake Yoshitsugu、Inoue Kazunori、Isaka Yoshitaka
  • 雑誌名: Kidney International Reports 巻: 6 ページ: 1923～1938
  • DOI: 10.1016/j.ekir.2021.04.021
  • 査読あり
• [雑誌論文] Single cell RNA sequencing uncovers cellular developmental sequences and novel potential intercellular communications in embryonic kidney (2021)
  • 著者名/発表者名: Matsui Isao、Matsumoto Ayumi、Inoue Kazunori、Katsuma Yusuke、Yasuda Seiichi、Shimada Karin、Sakaguchi Yusuke、Mizui Masayuki、Kaimori Jun-ya、Takabatake Yoshitsugu、Isaka Yoshitaka
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 11 ページ: －
  • DOI: 10.1038/s41598-020-80154-y
  • 査読あり