| 研究課題/領域番号 |
21H02950
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
国崎 祐哉 九州大学, 医学研究院, 教授 (80737099)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| キーワード | 骨髄微小環境 / 間葉系幹細胞 / 造血器腫瘍 |
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| 研究実績の概要 |
造血幹細胞ニッチの構成細胞の１つである間葉系幹細胞は血管を包囲する形で「pericyte」として存在し、多分化能、組織再生能を持つことに加えて、造血幹細胞の維持に必須の因子を多く産生することで、造血幹細胞と間葉系幹細胞の相互作用が骨髄造血を維持するために非常に重要であることが明らかとなっている。更に、加齢にともなう造血機能の低下の原因として、骨髄微小環境の加齢に伴う機能的変化という外的要因が注目されている。マウスモデルを用いた実験で、細胞傷害や加齢は、「ニッチ」を構成する間葉系細胞に炎症性変化を起こすことで、造血器腫瘍発症の母地（造血幹前駆細胞の悪性形質転換やクローン選択を促進する「変異原性微小環境」）を形成する可能性が示唆されている。逆に、白血病細胞が造血幹細胞ニッチを質的に変化させることで、白血病細胞に有利な機能を持つ骨髄微小環境（白血病ニッチ）を形成することも示されている。造血器腫瘍モデルマウスを用いて、「pericyte」と血管内皮細胞(細動脈と骨髄洞)との相互作用がどの様に変化するかを詳細に解析することにより、腫瘍動態に影響を与える因子を特定し、微小環境の修飾による造血器腫瘍制御法を開発することを目的として研究を行っている。これまでに、白血病モデルマウス骨髄の「pericyte」において、特異的に発現が増加する因子を同定することが出来た。また、白血病細胞が概日リズム遺伝子の制御を強く受けている、という2つの特性を踏まえ、概日リズムスクリーニングにより抗白血病作用を持つ化合物を同定している。さらに、この新規化合物の構造を基に、マウス体内でより安定して存在することのできる誘導体の作製にも成功し、マウス白血病もモデルを用いた抗腫瘍効果を確認する実験へ繋ぐことが出来た。
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| 現在までの達成度 (区分) |
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
急性骨髄性白血病(AML)による骨髄微小環境変化について解析するため、MLL-AF9遺伝子導入による白血病モデルマウスの骨髄血管構造を観察したところ、対照マウス骨髄と比較してより密な骨髄洞構造が見られた。更に、間葉系幹前駆細胞もしくは骨芽細胞を蛍光標識するマウスに、AMLを発症させることにより、AML骨髄ではNG2-creかつCollagen1.1-creで標識される間葉系細胞分画が増加することを見出している。AMLマウスより間葉系幹前駆細胞を分離し、qPCR解析を行ったところ、Angpt1、Angpt2といった血管修飾に関わる因子の発現に有意な変化が認められ、AMLを支持する骨髄微小環境における間葉系幹前駆細胞「pericyte」と血管内皮細胞との相互作用の存在が示唆された。また、７週齢と120週齢の高齢マウス骨髄や白血病モデルマウスから既知のマーカーでソートした間葉系幹前駆細胞や血管内皮細胞集団のRNAシーケンスを行い双方で有意に上昇を認めた因子Xを特定することができた。
また、これまでの研究において、小分子化合物ライブラリーの概日リズムスクリーニングによりカゼインキナーゼIIの活性を特異的に阻害する化合物を同定し、白血病細胞株に対して増殖抑制効果を示すことを発表している。更に、この化合物を生体内でより安定した形に改変した誘導体の合成に成功した。この化合物のマウス腹腔内投与後の薬物動態を解析することで、投与後数時間に渡り、末梢血、肝臓で有効な血中濃度が得られることを確認することができた。
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| 今後の研究の推進方策 |
微小環境の変化が造血器腫瘍動態に与える影響の解析と腫瘍-微小環境相互作用を標的とした新たな抗腫瘍薬を開発する。本課題達成のために、以下示す2つを目的として研究を継続する。
(1)加齢と造血器腫瘍骨髄における微小環境変化の比較より共通因子を同定し、遺伝子改変マウスモデルを用いた検証を行う
白血病モデルマウスから既知のマーカーでソートした間葉系幹前駆細胞や血管内皮細胞集団のRNAシーケンスを行い双方で有意に上昇を認めた因子Xを特定することができた。この因子Xについて、「pericyte」特異的に欠損させたマウスを作製することにより、この因子Xの生体内での役割を検証する。更に、白血病だけでなく、骨髄増殖性腫瘍や骨髄異形成症候群などの類縁疾患モデルとの比較を行うことで、造血器腫瘍の発症、進展に関わる因子の同定も試みる。
(2)微小環境-腫瘍細胞相互作用を標的とした抗腫瘍薬スクリーニング
以前の研究において、各臓器（細胞微小環境)は、アドレナリン作動神経を介して日内変動を示しており、造血幹細胞を含む血液細胞(免疫担当細胞)の体内動態や分布も微小環境の持つ概日リズムの影響を強く受けていることを示した。近年、白血病細胞においても概日リズム制御遺伝子の重要性を示す研究結果が報告されている。そこで、提案者らは、腫瘍細胞の持つ概日リズムを修飾する化合物のスクリーニングを行うことで、微小環境-腫瘍細胞相互作用を標的とした抗腫瘍薬の探索を行い、数種類の化合物を候補として同定している。その中より、培養ヒト白血病細胞株の増殖抑制効果を示した物質に対して、その実用化へ向けた研究を行う。具体的には、培養下で白血病細胞株に対して増殖抑制効果を示すこと及び白血病モデルマウスにおいて生存延長効果を示すことを確認する。
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