iron metabolic dysregulation in pulmonary fibrosis.

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K16130
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 東出 直樹 東北大学, 大学病院, 助教 (00732223)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 肺線維化 / 鉄代謝

Outline of Annual Research Achievements

特発性肺線維症は診断されてからの生存期間中央値が2から3年、5年生存率は20から30%と非常に予後が悪いことが知られている。現在の治療では、これらの線維化疾患に対して治癒することも進行を止めることも不可能であり、臓器移植を除いて有効な治療法がない。そのため治療薬の開発に向けた線維化のメカニズム解明が急がれる。
公共の遺伝子発現情報データベースであるNCBIのGene Expression Omnibus (GEO)に登録されているデータセットを用いて、SSC関連間質性肺炎患者由来肺サンプルと健常者由来肺サンプル間、またIPF患者由来肺サンプルと健常者由来肺サンプル間の遺伝子発現パターンを比較した。その結果、両者の間質性肺炎患者群で鉄トランスポーターであるZIP8の著しい発現低下が認められた。また前者では、同じく鉄トランスポーターであるDMT1や抗酸化酵素として鉄代謝異常にも関与することが報告されているSod1/2、フェリチンのオートファジーにおける主要因子とされるNCOA4の発現低下を認めた。
in vitroの実験として、ZIP8に対するShRNAを作成してマウスⅡ型肺胞上皮細胞であるMLE12細胞に形質導入した。TGF-βもしくは陰性対照としてPBSを投与した後にその回収した上清の馴化培地でマウス肺線維芽細胞を培養して解析を行った。線維化マーカーとしてFn1やCola1a1、MMPs(マトリクスメタプロテアーゼ)、老化マーカーであるCdkn1a, Cdkn2aについて解析を行ったが、陰性対照群と比較して有意差を示すことができなかった。
現在、線維芽細胞における鉄動態の検討を行っている。肺線維芽細胞をTGFβ添加により筋繊維芽細胞へと分化させた後に、鉄欠乏や鉄負荷の環境下での線維芽細胞の活性化を評価するために実験条件の検討中である。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

当初予定していた結果が得られず、方向性の修正を要する状況であったことに加え、本実験での条件検討や手技の習熟などで時間を要した。実験をくりかえし行い、その結果を慎重に解釈する必要があった。

Strategy for Future Research Activity

着目していたZIP8において、in vitroの実験結果からはポジティブな結果が得られなかった。NCBIのGEOデータから解析を行い、強皮症関連間質性肺炎患者での鉄トランスポーターであるDMT1などの発現低下も認められることから、ほか分子にも着目しながら解析を進めていく。線維芽細胞における鉄動態の検討を線維芽細胞株を用いて検証した後に、肺線維化マウスモデルを使用してin vivoでの解析を進める。鉄代謝の異常と細胞内鉄濃度の上昇や活性酸素種による細胞障害の有無について、今後検討していく予定である。

Causes of Carryover

今年度はNCBIなどの公共データベースにおける解析を主軸に行いつつ、各実験の手技習熟や条件設定などで進捗状況が遅れたため、予定していた実験を完了でき
なかった。ドライ解析で得られた結果から、鉄トランスポーターの異常と細胞内鉄濃度やROS産生との関連について、解析を行っていく予定である。