血液凝固・線維素溶解系によるサイトカインストームの制御機構の解明

2022 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 21K08404
• 研究機関: 順天堂大学
• 研究代表者: 服部 浩一 順天堂大学, 大学院医学研究科, 特任先任准教授 (10360116)
• 研究分担者: 高橋 聡 東京大学, 医科学研究所, 特任教授 (60226834)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: 血液内科学 / 免疫制御学 / 血栓止血学 / 血液免疫学 / 血液腫瘍学

研究実績の概要

COVID-19の重症化に伴ういわゆるサイトカインストーム症候群は、予後に直結する病態として、その詳細解明と対策立案は、世界的な臨床上の重要課題と捉えられている。研究代表者らは、昨年度までの研究で、血液凝固・線維素溶解(線溶)系を含む血管内皮由来のアンジオクライン因子の発現と産生、またこれを通じた血管ニッチの構成細胞間の相互作用が、敗血症(SIRS)や移植片対宿主病(GVHD)、マクロファージ活性化症候群等を基礎として発生する、サイトカインストーム症候群の病態に関与していることを解明してきた。本研究では、これまでの研究成果を基礎として、血管内皮障害に基づくアンジオクライン因子によるサイトカインストーム発生制御機構の解明を主な目的とする。今年度の研究で、代表者らは、GVHDの疾患モデル生物とCOVID-19の患者検体を使用し、アンジオクライン因子、炎症性サイトカインの血中濃度とその活性、病変中の臓器特異的血管内皮の性状変化、機能解析を進めることで、サイトカイン分泌過剰からサイトカインストーム症候群の発生、また早期診断の基礎となる複数のバイオマーカー候補を絞り込んだ。そして臓器特異的血管内皮関連分子プラスミンとCD40を分子標的とした酵素活性阻害剤(プラスミン阻害剤)とsiRNAを基本とした核酸医薬品の基礎研究成果を報告した。これらの研究成果は、血管内皮障害が、サイトカインストーム発生の起点となっていることを、強く示唆している。プラスミン阻害剤については、血管内皮細胞動態の抑制と癌抑制遺伝子p53の発現を促進することにより一部の悪性腫瘍の増殖抑制作用を見出したことから、これらのアンジオクライン因子の一部は、やはりサイトカインストームと関連性が深いと考えられている、カヘキシアや播種性血管内凝固症候群等の癌の悪性度や進展と関連性の高い病態解明の端緒となる可能性があることを示唆した。

現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

今年度までに代表者らは、まずF1ハイブリッドのGVHDの疾患モデル生物において、アンジオクライン因子の一つで血管内皮に発現するCD40をsiRNAによってノックダウンし、CD40/CD40-ligandシグナルを阻害することにより、いわゆるサイトカインストームの発生とGVHDの標的臓器病変の形成を抑制し、生存率を改善することを報告した。CD40-ligandは、メタロプロテアーゼによって細胞外ドメイン分泌されるII型膜貫通の TNFスーパーファミリーに属する因子であり、CD40と結合し、T細胞からB細胞の活性化と増殖シグナルを伝達、免疫病態を制御するばかりでなく、近年、血管内皮を活性化し、凝固・線溶系の亢進に関与することも解っている。加えて代表者らは、サイトカインストーム症候群の基礎疾患としてCOVID-19患者の臨床検体を使用し、人種的背景が大きく異なる日本とドイツの医療機関で2000人以上の患者の重症度や死亡率と、また患者の基礎疾患と炎症性サイトカイン、アンジオクライン因子、凝固・線溶系因子の動態を比較検討した結果、重症度はドイツ側で明らかに高い傾向があり、また基礎疾患による修飾はあるものの、線溶系の亢進は重症度との有意な相関性が示された。従って、凝固・線溶系因子は、COVID-19の重症化を予測するバイオマーカーの候補となること、ウィルス感染に伴う血管内皮障害・機能異常によって誘導されるCD40に代表されるアンジオクライン因子の産生と分泌が、サイトカインストーム症候群の発生に関与していること等が本研究成果によって示唆された。サイトカインストーム症候群に関して疾患モデル生物と臨床検体の両方で血管内皮障害及び機能異常との関連性を示す論文が纏まった上に、研究の仮説の検証に、これらの研究は大いに寄与していることから、現時点で、本研究の進捗状況は、至極順調であると判断された。

今後の研究の推進方策

本研究では、現在、研究者らが現有する他のサイトカインストーム症候群の疾患モデル生物に加え、米国ワシントン大学セントルイス校のDiamond S Michael教授らの作製したヒトアンギオテンシン変換酵素2受容体を遺伝子導入したマウスに新型コロナウィルスを感染させたCOVID-19モデルを使用し、神戸学院大学と開発中の新規プラスミン阻害剤の投与、間葉系幹細胞移植群を作製し、これらの有効性を精査中である。経時的な生存率、顕性症状を記録と、末梢血を含む各種臓器・組織を採取を採取し、病理切片を作製、アンジオクライン因子による免疫特殊染色、in situ hybridizationによる、ここに形成される血管ニッチの細胞・組織構成を解析している。これらよりソーティングによって採取した臓器特異的血管内皮細胞の包括的遺伝子発現を含む性状解析も進めている。また、今年度の国際研究の成果を基礎として、現在、プラスミノーゲンアクチベータ抑制因子（PAI-1）プロモーターの遺伝子多型等の患者の遺伝学的背景と血管内皮障害・機能異常、COVID-19の重症化との関連性について、日本とドイツとの施設間連携による2000例以上の患者情報・データの比較をさらに進めており、検討、考察が終了次第、論文作製に入る予定である。さらに、今年度明らかとなった重症化の早期診断に寄与するバイオマーカーの候補については、研究期間の制限はあるものの感染判明から発症、重症化のタイムラインの中での動態、顕性症状やバイタルサインとの関連性、他の炎症マーカーやアンジオクライン因子、炎症性サイトカインの動態との比較を通じ、バイオマーカーとしての有意性を明らかにする。リバース・トランスレーショナルリサーチの形式で、サイトカインストーム症候群の疾患モデルにおいて、その有意性を吟味し、その意義を検証する。以上が、本研究の今後の推進方策となる。

研究成果

• [国際共同研究] University of Cologn/University Hospital of Frankfurt/University Hospital of Augsburg(ドイツ)
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: University of Cologn/University Hospital of Frankfurt/University Hospital of Augsburg
  • 他の機関数: 3
• [国際共同研究] Federal University of Bahia(ブラジル)
  • 国名: ブラジル
  • 外国機関名: Federal University of Bahia
• [国際共同研究] An-Najah National University(パレスチナ(PLO))
  • 国名: パレスチナ(PLO)
  • 外国機関名: An-Najah National University
• [雑誌論文] YO2 induces melanoma cell apoptosis through p53-mediated LRP1 downregulation (2023)
  • 著者名/発表者名: Salama Y, Takahashi S, Tsuda Y, Okada Y, Hattori K, and Heissig B
  • 雑誌名: Cancers(Basel) 巻: 15 ページ: 288
  • DOI: 10.3390/cancers15010288
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The role of plasminogen/plasmin system in inflammation of oral cavity (2023)
  • 著者名/発表者名: Yatsenko T, Skrypnyk M, Toroyanovska O, Tobita M, Osada T, Takahashi S, Hattori K, and Heissig B
  • 雑誌名: Cells 巻: 12 ページ: 445
  • DOI: 10.3390/cells12030445
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] COVID-19 severity and thrombo-inflammatory response linked to ethnicity (2022)
  • 著者名/発表者名: Heissig B, Salama Y, Vehreschild JJ, Vehreschild MJGT, Mori H, Adachi E, Jakob C, Tabe Y, Ruethrich M, Borgmann S, Naito T, Wille K, Valenti S, Hower M, Hattori N, Rieg S, Nagaoka T, Jensen BE, Yotsuyanagi H, Hertenstein B, Ogawa H, Kominami E, Roemmele C, Takahashi S, Rupp J, Takahashi K, Hanses F, Hattori K
  • 雑誌名: Biomedicines 巻: 10 ページ: 2549
  • DOI: 10.3390/biomedicines10102549
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] siRNA against CD40 delivered via a fungal recognition receptor ameliorates murine acute graft-versus-host disease (2022)
  • 著者名/発表者名: Heissig B, Salama Y, Tateno M, Takahashi S and Hattori K
  • 雑誌名: EJHaem 巻: 3 ページ: 849-861
  • DOI: 10.1002/jha2.439. eCollection 2022 Aug
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] アンジオクラインシステムによるがん増殖制御機構 (2022)
  • 著者名/発表者名: 服部浩一、島津浩、高橋聡、Heissig Beate
  • 雑誌名: 日本血栓止血学会雑誌 巻: 33 ページ: 314-320
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] サイトカインストーム関連疾患に対する新規分子標的としての血液線維素溶解系因子群 (2022)
  • 著者名/発表者名: 服部浩一、島津浩、高橋聡、Heissig Beate
  • 雑誌名: 臨床血液 巻: 63 ページ: 403-409
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] COVID-19 後のプロテオリティック・ニッチにおける免疫系再構築機構の解明 (2023)
  • 著者名/発表者名: 服部浩一, 高橋聡, 長田太郎, Heissig Beate
  • 学会等名: 第22回日本再生医療学会総会
• [学会発表] ES特異的転写因子Zfp296の細胞がん化への関与 (2022)
  • 著者名/発表者名: 溝上優美,池田智美,池上 貴子, 服部浩一, Heissig Beate, 小出寛
  • 学会等名: 第95回日本生化学会大会
• [学会発表] Biomarkers and predictors of severe COVID-19: a comparative study of patients in Japan and Germany (2022)
  • 著者名/発表者名: Hattori K, Takahashi S and Heissig B
  • 学会等名: 第84回日本血液学会学術集会
• [学会発表] サイトカインストーム症候群の病態解明と新規治療戦略 (2022)
  • 著者名/発表者名: 服部浩一, 高橋聡, Heissig Beate
  • 学会等名: 第44回日本造血・免疫細胞療法学会
• [備考] 日独における新型コロナウイルス感染症の重症度と病態の比較
  • URL: https://www.juntendo.ac.jp/news/00669.html