多層的オミクス解析によるCOVID-19重症化の病態解明

2022 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 22K16193
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 川崎 貴裕 大阪大学, 免疫学フロンティア研究センター, 特任助教(常勤) (70939587)
• 研究期間 (年度): 2022-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: COVID-19 / エクソソーム / プロテオミクス / 重症化予測 / シングルセル解析 / バイオマーカー / 個別化医療

研究実績の概要

我々は、COVID-19 患者の血清 エクソソームの最新のプロテオミクス（蛋白網羅的解析）を駆使したアプローチにより、3046 種類の蛋白の中から新規バイオマーカーの同定に成功しました。中でも、DNAを核内に折りたたむヒストン蛋白の一種MACROH2A1はステロイド治療抵抗例を予測する診断能があることが分かりました。さらに、血中の免疫細胞、および肺組織中の種々の細胞における シングルセル解析（一細胞レベルの遺伝子発現解析）を行ったところ、抗ウイルス免疫で重要な単球において、同分子が顕著に増加していました。これらプロテオミクスとシングルセル解析の統合解析から、重症COVID-19の病態に対して、肺および血液に含まれる単球でのMACROH2A1の働きが関与している可能性が考えられ、増加したMACROH2A1が血中のエクソソームで捉えられることが示唆されました。本研究成果は、第43回日本炎症・再生医学会で発表したほか、特許出願（次世代プロテオミクスおよびシングルセル解析によるCOVID-19肺炎の新規重症化バイオマーカー；特願2022-167186）を行い、最終的に「Inflammation and Regeneration」誌に2022年11月に論文発表しました。

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

COVID-19難治化バイオマーカーを計画どおりに同定しただけでなく、学会報告、論文発表、特許出願を行うことができた。

今後の研究の推進方策

本研究成果から、治療に難渋するCOVID-19難治化の予測が血液１滴で可能となることが期待されます。さらに、COVID-19肺炎のメカニズムに関わることから新薬開発のターゲットになることも期待されます。

次年度使用額が生じた理由

同定した分子のバイオマーカーとしての妥当性を検証するため、ウエスタンブロッティングやELISA、バイオインフォマティクス解析などを行う費用が必要であるため。

研究成果

• [雑誌論文] Next-generation proteomics of serum extracellular vesicles combined with single-cell RNA sequencing identifies MACROH2A1 associated with refractory COVID-19. (2022)
  • 著者名/発表者名: Kawasaki T, Takeda Y, Edahiro R, Shirai Y, Nogami-Itoh M, Matsuki T, Kida H, Enomoto T, Hara R, Noda Y, Adachi Y, Niitsu T, Amiya S, Yamaguchi Y, Murakami T, Kato Y, Morita T, Yoshimura H, Yamamoto M, Nakatsubo D, Miyake K, Shiroyama T, Hirata H, Adachi J, Okada Y, Kumanogoh A.
  • 雑誌名: Inflamm Regen. 巻: 42 ページ: -
  • DOI: 10.1186/s41232-022-00243-5.10.1186/s41232-022-00243-5.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 末梢血細胞外小胞の次世代プロテオミクスおよび末梢血単核球のシングルセルトランスクリプトーム解析によるCOVID-19難治化バイオマーカーの探索 (2022)
  • 著者名/発表者名: 川崎 貴裕・ 枝廣 龍哉 ・ 白井 雄也 ・ 武田 吉人 ・ 熊ノ郷 淳
  • 学会等名: 第44回 日本炎症・再生医学会
• [産業財産権] ＣＯＶＩＤ－１９患者の重症化または難治化のリスクを 評価する方法、キットおよびバイオマーカーの使用 (2022)
  • 発明者名: 川﨑 貴裕
  • 権利者名: 川﨑 貴裕
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特願2022-167186