アレルギーの予防を志向した脂質による炎症細胞社会の統制機序の解明

2020 年度 実績報告書

• 研究領域: 予防を科学する炎症細胞社会学
• 研究課題/領域番号: 20H04939
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 村上 誠 東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 教授 (60276607)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: 脂質 / 皮膚 / アレルギー / ケラチノサイト / シングル細胞解析

研究実績の概要

本研究は、脂質を基軸に皮膚バリアの恒常性（未病）からその破綻（遷延化）、更には慢性アレルギー（不可逆化）へと移行するプロセスの分子機構を解明することを目的としている。本年度は以下の成果を得た。
1. 表皮バリアの統制に関わる新しい脂質代謝経路の探索：脂質代謝関連分子群の欠損マウスのうち、経皮水分蒸散量の増加を指標に皮膚バリアに乱れが生じている系統を表現型スクリーニングし、脂質代謝酵素PLA2G3と脂質受容体(FP, EP4)を皮膚バリア統制に関わる候補分子として選別した。PLA2G3, FP, EP4の各皮膚特異的欠損マウスにアトピー性皮膚炎モデルを施行すると、２型免疫が亢進し、皮膚炎の増悪が見られた。PLA2G3欠損マウスでは角質の再生遅延が認められたが、FPまたはEP4のアゴニストの補充により回復した。PLA2G3欠損マウスの皮膚のシングル細胞RNA-seq解析を実施し、現在解析中である。更に、皮膚疾患に伴い発現誘導される別のPLA2を複数同定し、このうちPLA2G4Eについては欠損マウスの解析を通じ、N-アシルエタノールアミン（NAE）の産生を通じて乾癬の抑制に関わることを見出しつつある。
2. マスト細胞微小環境の統制に関わる新しい脂質代謝経路の探索：脂質代謝関連分子群の欠損マウスのうち、皮膚アナフィラキシー応答が変化する系統を表現型スクリーニングし、リゾリン脂質受容体LPAR1をマスト細胞微小環境の統制に関わる候補分子として選別した。線維芽細胞のLPAR1は、LPA合成酵素オートタキシン、PGD2合成酵素L-PGDS、２型サイトカインIL-33の発現誘導を介して、隣接するマスト細胞の成熟を促進することが明らかとなった。この表現型はPLA2G3欠損マウスと類似しており、LPAR1の上流にPLA2G3が位置することを想定している。

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

これまでは全身性欠損マウスを用いて皮膚の解析を行ってきたが、前年度中に皮膚特異的欠損マウスを樹立し、その解析を推進したことで、大きな進展があったと言える。一方で、コロナウイルスによる研究制限の影響で一部の解析項目（シングル細胞RNA-seq解析など）については停滞が生じたものの、当初は予想していなかった新しい発見もあり、総合的に見て本研究は概ね順調に進んでいると評価できる。

今後の研究の推進方策

1. 表皮バリアの統制に関わる新しい脂質代謝経路の探索：表皮のPLA2G3-FP/EP4経路について、各分子の皮膚特異的欠損マウスの解析を継続し、抗原暴露による２型免疫の亢進、アトピー性皮膚炎の発症、更にはアレルギー喘息の増悪へと進展するアレルギーマーチの過程を更に精査する。同定した脂質をマウス皮膚に投与し、表皮バリアの保護作用およびアトピー性皮膚炎の予防効果を検討する。さらに、領域が推進するシングル細胞RNA-seq解析を各欠損マウスの皮膚に応用展開し、脂質に基づく表皮の変容が皮膚全体の炎症細胞社会に及ぼす影響を明らかにする。加えて、PLA2G4E-NAE経路の全体像を明らかにし、皮膚（および他組織）における本経路の生理的意義を解明する。
2. マスト細胞微小環境の統制に関わる新しい脂質代謝経路の探索：線維芽細胞のLPAR1によるマスト細胞の成熟調節機構の全貌解明を目指す。LPAR1シグナルが線維芽細胞とマスト細胞の接着に重要であることを見出しており、ここに介在する接着分子を同定する、これに加えて、PLA2G12A欠損マウスにおいて皮膚アナフィラキシー応答が低下することを新たに見出しており、その作用機序を解明する。線維芽細胞より分泌されるPLA2G12Aが細胞外微小環境中で何らかの脂質を産生してマスト細胞の活性化を増強することを予想しており、この責任脂質を同定する。
また別途、多系統の脂質関連の欠損マウスやリピドミクス技術などの解析ツールを適宜班員と共有することで、領域の推進に貢献する。

研究成果

• [雑誌論文] 脂質メディエーターによるマスト細胞とアレルギー炎症の制御 (2021)
  • 著者名/発表者名: 村上誠
  • 雑誌名: アレルギーの臨床 巻: 41 ページ: 13-16
• [雑誌論文] Red-kerneled rice proanthocyanidin inhibits arachidonate 5-lipoxygenase and decreases psoriasis-like skin inflammation. (2020)
  • 著者名/発表者名: Toda K, Tsukayama I, Nagasaki Y, Yuka K, Tamenobu A, Ganeko N, Ito H, Kawakami Y, Takahashi Y, Miki Y, Yamamoto K, Murakami M, Yamamoto T.
  • 雑誌名: Archieves of Biochemistry and Biophysics 巻: 689 ページ: 108307
  • DOI: 10.1016/j.abb.2020.108307
  • 査読あり
• [雑誌論文] Activation of inflammation and resolution pathways of lipid mediators in synovial fluid from patients with severe rheumatoid arthritis compared with severe osteoarthritis. (2020)
  • 著者名/発表者名: Sano Y, Toyoshima S, Miki Y, Taketomi Y, Ito M, Lee H, Saito S, Murakami M, Okayama Y.
  • 雑誌名: Asia Paciffic Allergy 巻: 10 ページ: e21
  • DOI: 10.5415/apallergy.2020.10.e21.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Secreted phospholipase PLA2G2D contributes to metabolic health by mobilizing omega-3 polyunsaturated fatty acids in white adipose tissue. (2020)
  • 著者名/発表者名: Sato H, Taketomi Y, Miki Y, Murase R, Yamamoto K, Murakami M.
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 31 ページ: 107579
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2020.107579.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Group V secreted phospholipase A2 plays a protective role against aortic dissection. (2020)
  • 著者名/発表者名: Watanabe K, Taketomi Y, Miki Y, Kugiyama K, Murakami M.
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 巻: 295 ページ: 10092-10111
  • DOI: 10.1074/jbc.RA120.013753.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Prostaglandin E2-EP4 axis promotes lipolysis and fibrosis in adipose tissue leading to ectopic fat deposition and insulin resistance. (2020)
  • 著者名/発表者名: Inazumi T, Yamada K, Shirata N, Sato H, Taketomi Y, Morita K, Hohjoh H, Tsuchiya S, Oniki K, Watanabe T, Sasaki Y, Oike Y, Ogata Y, Saruwatari J, Murakami M, Sugimoto Y.
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 33 ページ: 108265
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2020.108265.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Autophagy is required for maturation of surfactant-containing lamellar bodies in the lung and swim bladder. (2020)
  • 著者名/発表者名: Morishita H, Kanda Y, Kaizuka T, Chino H, Nakao K, Miki Y, Taketomi Y, Guan. JL, Murakami M, Aiba A, Mizushima N.
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 33 ページ: 108477
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2020.108477.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Updating phospholipase A2 biology. (2020)
  • 著者名/発表者名: Murakami M, Sato H, Taketomi Y.
  • 雑誌名: Biomolecules 巻: 10 ページ: E1457
  • DOI: 10.3390/biom10101457.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 脂質とアレルギー疾患 (2020)
  • 著者名/発表者名: 村上誠
  • 雑誌名: アレルギー 巻: 69 ページ: 250-255
• [学会発表] リン脂質代謝による代謝系・循環器系の制御 (2020)
  • 著者名/発表者名: 村上誠
  • 学会等名: 28th Cardiovascular Metabolism Aging Conference
  • 招待講演
• [学会発表] cPLA2 or sPLA2? What is the most important phospholipase in lung injury? (2020)
  • 著者名/発表者名: Murakami M.
  • 学会等名: International Week on Surfactant Research
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] XIIA型分泌性ホスホリパーゼA2はIL-17A関連疾患を増悪する (2020)
  • 著者名/発表者名: 望月茅可、武富芳隆、入江敦、村上誠
  • 学会等名: 第93回日本生化学会
• [学会発表] 新規細胞質型ホスホリパーゼA2（cPLA2δ）の機能解析 (2020)
  • 著者名/発表者名: 杉本奈央、高宮里奈、梁陸伊韻、三木寿美、村上誠
  • 学会等名: 第93回日本生化学会
• [学会発表] 脂質代謝酵素PNPLA6は網膜および全身代謝の恒常性の維持に関与する (2020)
  • 著者名/発表者名: 小野喬、武富芳隆、佐藤弘泰、曽我朋義、徳岡涼美、小田吉哉、相原一、村上誠
  • 学会等名: 第93回日本生化学会
• [学会発表] 分泌性ホスホリパーゼA2はエクソソームのリン脂質を分解する (2020)
  • 著者名/発表者名: 三木寿美、山本圭、工藤海、幸谷愛、武富芳隆、村上誠
  • 学会等名: 第93回日本生化学会
• [備考] 東京大学大学院医学系研究科健康環境医工学部門ホームページ
  • URL: https://lmmhs.m.u-tokyo.ac.jp