胎生期の栄養感知シグナルを介した健全な腎臓形成機構の解明

2021 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 21K19721
• 研究機関: 熊本大学
• 研究代表者: 馬場 理也 熊本大学, 国際先端医学研究機構, 准教授 (10347304)
• 研究分担者: 有馬 勇一郎 熊本大学, 国際先端医学研究機構, 特任准教授 (60706414)
• 研究期間 (年度): 2021-07-09 – 2023-03-31
• キーワード: 胎生期 / 栄養状態 / 腎発生

研究実績の概要

腎臓の機能単位であるネフロンは再生することがなく生理的な加齢と共に減少していく。その為、生涯にわたり腎臓の機能を良好に維持する為には、充分な数のネフロンを持った健全な腎臓を胎生期に形成する事が不可欠である。ネフロンのもととなるネフロン前駆細胞は、胎生期に自己複製を繰り返しつつその一部がネフロンへと分化し、充分量のネフロンが形成される時期に全て分化して消失する。大規模な疫学調査により、胎生期における母体の低栄養がネフロン数の減少と高い相関関係にあることが明らかにされている。本研究は、母体からの栄養が、胎児におけるネフロン前駆細胞の自己複製と分化のバランスを制御している仕組みを明らかにし、更にそのバランスを人為的に操る方法の開発へと展開し、健全な腎発生促進による健康寿命の延伸に寄与する事を目的とする。
この目的のために、申請者が独自に樹立した、ネフロン前駆細胞特異的な栄養感知機構異常マウス(FlcnKO)、妊娠母マウスの栄養制限による低出生体重モデル、栄養感知機構欠損iPS細胞を用いたインビトロネフロン分化の系を用いて研究を進める。
初年度は低出生体重モデルの樹立を行い、低出生体重マウス成体におけるネフロン数、糸球体の大きさ等を解析し、妊娠時低栄養が腎発生へ及ぼす影響を評価した。また、栄養感知機構異常マウス(FlcnKO)胎児のネフロン前駆細胞を解析し、その異常を見出した。更に独自に樹立したFLCN欠損iPS細胞をネフロン前駆細胞へと分化させ、培養下で低栄養状態の影響を評価可能とした。

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

妊娠母マウスの絶食期間等の条件検討の末、低出生体重モデルにおける腎形成への影響が可能となった。また、ネフロン前駆細胞特異的な栄養感知機構異常マウス(FlcnKO)の解析から、栄養感知機構とネフロン前駆細胞数との間に関係性があることを見出した。更に、栄養感知機構異常 (FLCNKO) iPS細胞のネフロン前駆細胞・ネフロンへの分化誘導を確立した。

今後の研究の推進方策

・ネフロン前駆細胞特異的な栄養感知機構異常マウス(FlcnKO)腎臓の詳細な解析：免疫染色により各分化段階のネフロン前駆細胞、ネフロンへの分化を発生段階毎に定量。BrdU取り込み、ネフロン前駆細胞の自己複製、細胞周期を解析。メタボローム解析により、異なる発生段階にあるネフロン前駆細胞の代謝変化を解析。母マウス栄養制限によるネフロン前駆細胞の自己複製と分化への影響を解析
・iPS細胞分化誘導系による重要分子の同定：iPS細胞より分化させたネフロン前駆細胞の自己複製能と分化能を解析。網羅的遺伝子発現解析及びメタボローム解析によりネフロン前駆細胞の自己複製・分化バランス調整のカギとなる分子や代謝経路を同定し、ネフロン前駆細胞の自己複製・分化バランス調整に果たす役割を解析。
・低体重出生マウスモデルの解析：ネフロン前駆細胞の定量、FACS解析による自己複製と細胞周期の解析、遺伝子発現や代謝状態の変化を、FlcnKOマウスやiPS細胞の解析を踏まえて解析。

次年度使用額が生じた理由

初年度は低体重出生マウスの系確立やFlcnノックアウトマウスの組織学的解析がメインであり、オミクス解析等の比較的経費の掛かる解析を次年度に行う事としたため。

研究成果

• [国際共同研究] National Cancer Institute / NIH(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: National Cancer Institute / NIH
• [国際共同研究] national university of singapore(シンガポール)
  • 国名: シンガポール
  • 外国機関名: national university of singapore
• [雑誌論文] Targeting chemoresistance in Xp11.2 translocation renal cell carcinoma using a novel polyamide-chlorambucil conjugate (2022)
  • 著者名/発表者名: Funasaki S, Mehanna S, Ma W, Nishizawa H, Kamikubo Y, Sugiyama H, Ikeda S, Motoshima T, Hasumi H, Linehan WM, Schmidt LS, Ricketts C, Suda T, Oike Y, Kamba T, Baba M.
  • 雑誌名: Cancer Science 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1111/cas.15364.
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Seventh BHD international symposium: recent scientific and clinical advancement (2022)
  • 著者名/発表者名: Woodford MR, Andreou A, Baba M, van de Beek I, Di Malta C, Glykofridis I, Grimes H, Henske EP, Iliopoulos O, Kurihara M, Lazor R, Linehan WM, Matsumoto K, Marciniak SJ, Namba Y, Pause A, Rajan N, Ray A, Schmidt LS, Shi W, Steinlein OK, Thierauf J, Zoncu R, Webb A, Mollapour M.
  • 雑誌名: Oncotarget 巻: 13 ページ: 173-181
  • DOI: 10.18632/oncotarget.28176
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] t(6; 11) renal cell carcinoma. A case report successfully diagnosed by using fluorescence in situ hybridization (2021)
  • 著者名/発表者名: Nishizawa H, Baba M, Furuya M, Kato I, Kurahashi R, Honda Y, Mikami Y, Nagashima Y, Eto M, Kamba T.
  • 雑誌名: IJU Case Rep. 巻: 4 ページ: 375-378
  • DOI: 10.1002/iju5.12353.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 低酸素応答経路の活性化によるXp11.2転座型腎細癌発がんメカニズムの解明 (2022)
  • 著者名/発表者名: Shintaro Funasaki, Wenjuan Ma, Takanobu Motoshima, Yorifumi Satou, Yuichi Oike, Toshio Suda, Tomomi Kamba, Masaya Baba
  • 学会等名: 第81 回日本癌学会学術総会
• [学会発表] CRISPR/Cas9ゲノムワイドスクリーニングを用いた融合遺伝子TFE3による 発がんメカニズムの解明 (2022)
  • 著者名/発表者名: 西澤秀和
  • 学会等名: 第31回泌尿器科分子・細胞研究会
• [学会発表] CRISPR/Cas9 genome wide screening mediated clarification of carcinogenesis by a fusion TFE3 (2022)
  • 著者名/発表者名: 西澤秀和、舟崎慎太郎、元島崇信、矢津田旬二、馬場理也、神波大己
  • 学会等名: 第81回日本癌学会学術総会
• [学会発表] Flcn role in blood and lymphatic system (2021)
  • 著者名/発表者名: Masaya Baba
  • 学会等名: BHD Symposium 2021
  • 国際学会
• [学会発表] Xp11.2転座型腎細胞癌の薬剤耐性回避メカニズムの解明と転座型TFE3の活性抑制による新しい治療薬の開発 (2021)
  • 著者名/発表者名: Shintaro Funasaki, Sally Mehanna, Yasuhiko Kamikubo, Hiroshi Sugiyama, Shuji Ikeda, Yuichi Oike, Tomomi Kamba, Masaya Baba
  • 学会等名: Xp11.2転座型腎細胞癌の薬剤耐性回避メカニズムの解明と転座型TFE3の活性抑制による新しい治療薬の開発
• [学会発表] t(6; 11) translocation renal cell carcinoma,successfully diagnosed by using FISH (2021)
  • 著者名/発表者名: 西澤秀和、倉橋竜磨、脊川卓也、元島崇信、村上洋嗣、杉山豊、矢津田旬二、山口隆大、 馬場理也、神波大己
  • 学会等名: The 37th KOREA-JAPAN Urological Congress
  • 国際学会
• [学会発表] SILAC（Stable Isotope Labeling using Amino Acids in Cell Culture）による新規pVHL標的タンパク質の探索 (2021)
  • 著者名/発表者名: 西澤秀和、上園英太、舟崎慎太郎、元島崇信、矢津田旬二、馬場理也、神波大己
  • 学会等名: 第80回日本癌学会学術総会
• [学会発表] Xp11.2転座型腎細胞癌で発現するキメラTFE3転写因子による低酸素応答経路の調節 (2021)
  • 著者名/発表者名: 西澤秀和、元島崇信、馬文娟、舟崎慎太郎、蓮見壽史、佐藤賢文、古屋充子、長嶋洋治、 尾池雄一、馬場理也、神波大己
  • 学会等名: 第109回日本泌尿器科学術会総会
• [備考]
  • URL: https://ircms.kumamoto-u.ac.jp/publications/2022/04/targeting-chemoresistance-in-xp112-translocation-renal-cell-carcinoma-using-a-novel-polyamide-chlora.html