2018 Fiscal Year Annual Research Report
アディポネクチンのエクソソーム産生制御とFavineの血管・血栓制御機構の解明
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18H02863
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
下村 伊一郎 大阪大学, 医学系研究科, 教授 (60346145)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
福原 淳範 大阪大学, 医学系研究科, 寄附講座准教授 (00437328)
喜多 俊文 大阪大学, 医学系研究科, 寄附講座講師 (10746572)
加藤 恒 大阪大学, 医学系研究科, 助教 (20705214)
前田 法一 大阪大学, 医学系研究科, 寄附講座准教授 (30506308)
小林 祥子 大阪大学, 医学系研究科, 助教 (80649111)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | アディポネクチン / T-カドヘリン / エクソソーム / Favine / 動脈硬化 / 血栓 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
多量体アディポネクチン（APN）は、T-カドヘリン（T-cad）に結合することで、培養内皮細胞のエクソソーム（Exo）産生を促進することを見出した。更にこの作用によって内皮細胞のセラミドをExoに搬出し、内皮細胞のセラミドを低下することを見出した（小幡、喜多ら、JCI Insight 2018）。本研究は、T-cadが細胞表面の単なるAPN結合タンパクではなく、APNの作用を細胞に及ぼす受容体である事を初めて証明するものとなった。これまでセラミドは細胞内の代謝で完結していると想定されてきたが、Exoに多量に搬出され、細胞間の代謝循環を介して代謝されていることを初めて示した。その後、世界の複数の研究が同様の事象を認め、我々の研究をフォローしている。糖尿病学会、肥満学会、内分泌学会の３つのYIAを受賞し、製薬企業との共同研究締結をもたらし、またKeystone symposiaでは口頭演題に採択された。さらに、新聞報道を含め、プレスリリース等で広く紹介された。
骨格筋の再生をAPNは促進し、この促進作用発現にはT-cadを必要とする事を見出した。興味深い事に、骨格筋細胞では特にその再生筋においてAPNはExo産生オルガネラであるMVBに集積し、培養筋細胞でも分化に伴ってT-cadの発現とAPNによるExo産生が惹起される事を見出した（田中、喜多ら、Sci Rep.2019）。
以上で見出したAPNのT-cadを介したExo産生促進作用を応用し、各種臓器傷害の新しい治療方法を開発し、AMED橋渡しB研究に採択される研究に成長している。
また、Favine/ApoE ダブルノックアウト(DKO)マウスの血管の組織病理学的評価と大動脈の各種遺伝子発現量解析を開始した。培養血管内皮細胞を用いてFavineの添加実験におけるFavine添加濃度、炎症惹起因子の至適濃度、培養条件の検討を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
A) APNによるExo生合成促進の意義と機序：培養内皮細胞を用いて、アディポネクチン（APN）によって促進されるエクソソーム（Exo）産生によって、変化する脂質を超臨界クロマトグラフィーと質量分析を組み合わせた手法で検討し、セラミド類が特異的に細胞で減少し、かつExo画分で増加することを見出した。
APNによるExo産生は、血管内皮に限定されず、骨格筋細胞でも認められ、その作用はT-カドヘリンに依存することを見出した。骨格筋をカルジオトキシン投与によって傷害すると再生反応を認めるが、本筋再生時にはAPNが再生筋細胞の内部、CD63陽性のエンドソーム（MVB）に集積すること、培養筋細胞では分化刺激によって同様の細胞内MVBへの集積とExo産生が惹起されることを見出した。またAPNは上記の機序で筋再生を促進し、老化によって低下する組織再生に対して保護的に機能していることが示唆された。本研究はScientific Reports 2019に掲載された。
B) T-cad制御機構の解明とAPN作用ミメティクスの開発：培養内皮細胞のモデルとしてF2細胞という微小血管内皮腫瘍細胞をモデルに、T-カドヘリンがADAM12によって切断制御を受けることを見出していた。その後の研究から、ADAM12は主に脂肪に発現し、血管や心臓には少量が発現していることが分った。また、ADAM12の欠損マウスの心血管ではT-カドヘリンのタンパク発現レベルに差異は無かった。しかしながら興味深いことに、ADAM12欠損マウスでは圧負荷心全によって、線維化や心筋細胞の肥大が進み、心機能低下が著しく進行した。本結果も投稿準備中である。Favineの血管保護作用の解明においては、マウスの繁殖および飼育に時間を要するため、Favine/ApoE ダブルノックアウトマウスの大動脈の解析はやや遅れている。
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| Strategy for Future Research Activity |
Exoは上記のような産生細胞の不要物や余剰物を排出する機構の一つと捉えられる一方で、生理活性タンパクや核酸、脂質を転送する細胞間シグナル装置としての役割が注目されている。特に、近年急速に臨床応用試験が進む間葉系幹細胞にはT-カドヘリンが発現しており、APNによってExo産生が促進されることを見出した。間葉系幹細胞移植による心不全モデル治療効果は、血中のAPNのレベルや幹細胞に発現しているT-カドヘリンに依存しており、現在、その臨床応用のための前臨床成績を含めて投稿準備中である。合わせて、動脈硬化症を発症したFavine/ApoE ダブルノックアウト(DKO)マウスをできるかぎり多数飼育し、Favineの血管保護作用の解析を続ける。
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[Journal Article] Adiponectin promotes muscle regeneration through binding to T-cadherin.2019
Author(s)
Tanaka Y, Kita S, Nishizawa H, Fukuda S, Fujishima Y, Obata Y, Nagao H, Masuda S, Nakamura Y, Shimizu Y, Mineo R, Natsukawa T, Funahashi T, Ranscht B, Fukada S, Maeda N, Shimomura I
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Journal Title
Scientific Reports
Volume: 9(1)
Pages: -
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Adiponectin/T-cadherin system enhances exosome biogenesis and decreases cellular ceramides by exosomal release.2018
Author(s)
Obata Y, Kita S, Koyama Y, Fukuda S, Takeda H, Takahashi M, Fujishima Y, Nagao H, Masuda S, Tanaka Y, Nakamura Y, Nishizawa H, Funahashi T, Ranscht B, Izumi Y, Bamba T, Fukusaki E, Hanayama R, Shimada S, Maeda N, Shimomura I.
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Journal Title
JCI Insight.
Volume: 3(8)
Pages: -
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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