【研究領域課題番号】19K08598 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

肺線維症 / TGF-β / マウスモデル / 血管内皮細胞 / 肺障害 / シグナル伝達

【研究成果の概要】

本研究ではTGF-βというサイトカインの活性化の役割について、制御する細胞膜タンパクに注目して変異マウスの人工的肺線維症モデルの実験により検討した。その結果、この細胞膜タンパクを欠失したマウスでは、肺線維化ではなく肺炎症が増悪することが分かり、そのメカニズムもこれまで知られたTGF-βの活性化を介さないことが明らかになった。単一細胞毎の遺伝子の発現を調べる方法により、その炎症抑制作用に関わる細胞種の存在が示唆された。開発中の抗がん剤はこのタンパクを標的としており副作用の面で肺炎症抑制作用との関係を評価すべきと考えられた。

【研究の社会的意義】

肺線維症は感染症など様々な原因による肺の炎症の治癒過程の結果として肺に残る傷跡でありその程度によっては呼吸機能に障害をきたす。線維化に関わる細胞の増殖を抑える分子標的薬の効果が出ているが、どのようなメカニズムが炎症と線維化に関わるか明らかにすることはよりよい治療法を開発するうえでなお必要である。本研究の対象とした膜タンパクを標的とする抗がん剤など創薬が進行している中、今回明らかになった肺炎症抑制作用はその副作用を考慮するうえで重要な知見になったと考えられる。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2019-04-01 - 2022-03-31

【配分額】4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)

【研究領域課題番号】19K08858 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

血管内皮細胞 / アンジオクライン / 細胞・組織 / シグナル伝達 / 生体分子 / 造血幹細胞増幅 / 造血幹細胞生着 / 造血幹細胞移植 / アンジオクライン因子

【研究成果の概要】

本研究では、臍帯血移植における骨髄組織特異的血管内皮に注目した、斬新なアプローチで生着不全の克服と、造血回復の促進を目標に据えた基礎的研究を行った。すなわち、研究分担者らの先行研究によって明らかになっているニッチ構成分子である血管内皮細胞に、造血幹細胞増殖、分化促進能が潜在していることを確認し、疾患動物モデルや細胞移植モデル等を用いて、成体血管内皮細胞の造血系細胞の増殖能、成体内の血管内皮造血転換の詳細を明らかにしていった。本研究は臍帯血移植の重要課題である生着不全と造血回復遅延に対し、造血系細胞と血管内皮細胞との共移植療法の有効性を示唆した。

【研究の社会的意義】

造血発生過程で認められる血管内皮造血転換を成体細胞―血管内皮細胞の潜在能力と捉えて、生体恒常性維持あるいは血管内皮細胞と造血幹細胞との相互作用の解明から、血管内皮細胞の移植医療への活用へと展開した本研究成果は、臍帯血移植の安全性と有効性を高め、移植患者の生命予後の改善につながる他、再生不良性貧血等の他疾患の新しい視点からの病態解明、さらには老化に伴う生体変化機構の解明等の副次的な成果を得ることとなった。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2019-04-01 - 2022-03-31

【配分額】4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)

【研究分野】神経内科学

【研究領域課題番号】17K16129 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

血管透過性 / 血液脳関門 / タイトジャンクション / β1インテグリン / 脳血管障害 / 血管内皮細胞 / neurovascular unit / 脳出血 / 脳浮腫 / β１インテグリン / 内皮透過性 / シグナル伝達 / 神経科学 / 脳神経疾患 / 神経分子病態学

【研究成果の概要】

当研究は脳虚血モデルマウスを用い、血管透過性亢進メカニズムの解明を行った。虚血中心部においては、虚血後3時間以内に70kDa RITC dextranが血管外に漏出する可能性が示された。また、24時間の虚血暴露により、毛細血管だけでなく、径の大きい細小動脈においても血管透過性が亢進する様子が確認された。当研究と同時並行で行われた頭部MR(Myelin map)を用いた観察研究では、深部白質病変における髄鞘障害が確認された。過去の研究結果とあわせ、虚血が血管内皮細胞のβ1インテグリン介在性細胞内シグナルの変化を介して血管透過性を亢進させ、白質病変を含む実質障害を進行させる可能性が示された。

【研究の社会的意義】

脳梗塞、脳出血、脳血管性認知症、そのほか様々な神経疾患において、脳血管透過性の亢進がその発症・病状悪化に関与することが知られている。しかし、脳血管透過性亢進メカニズムは十分に解明されていない。当研究により、脳虚血が細小動脈・毛細血管レベルで、血管内皮細胞の細胞内シグナル変化により血管透過性を亢進させ、血漿タンパクの漏出を誘導し、髄鞘などの実質構造を障害するという機序（仮説）に矛盾しない結果が得られた。in vitroで特定されたβ１インテグリン介在性細胞内シグナルを標的とする血管透過性制御手法は、脳血管障害、血管性認知症、そのほか血管透過性亢進が関与する神経疾患の治療確立に応用が期待される。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2017-04-01 - 2019-03-31

【配分額】3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)

【研究分野】細胞生物学

【研究領域課題番号】16K07344 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

受容体 / 血管内皮細胞 / 腎蔵 / シグナル伝達 / 糸球体 / 細胞内情報伝達 / ノックアウトマウス / 血管内皮 / 細胞・組織

【研究成果の概要】

本研究では,まず,Gpr116が腎糸球体の血管内皮細胞に局在することを免疫電顕で明らかにした。次に，正常マウスとGpr116欠損マウスの糸球体血管内皮細胞の遺伝子比較解析を行い，Gpr116欠損によって変動する遺伝子を同定した。また，Gpr116の細胞内シグナル伝達経路については，Gpr116の過剰発現によって活性化状態に変化する細胞内シグナル伝達分子の候補の絞り込みができた。さらに，Gpr116安定発現細胞株を用いてせん断ずり応力（shear stress）への応答性について検討したところ，流れ刺激によってわずかであるが応答を示すことを見出した。

【研究の社会的意義】

腎炎や腎不全に有効な治療法が確立しておらず，年々透析患者数が増加する傾向にあって患者の医療費負担や国の財政圧迫が国内外問わず問題視されている。その為，糸球体濾過障壁の形成維持機構の解明が急務となっている。本研究は，糸球体血管内皮における情報伝達とその作用という新しい切り口から 濾過障壁の恒常性維持機構の解明に挑戦する点が特色であり，今まで不明な点が多かった糸球体内皮細胞の特性を明らかにするばかりでなく，腎疾患の病態の基礎・臨床研究の進展に貢献できる点で意義深い。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2016-04-01 - 2019-03-31

【配分額】4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)

【研究分野】細胞生物学

【研究領域課題番号】14208087 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

TGF-β / 血管新生 / ES細胞 / BMP / 骨芽細胞 / シグナル伝達 / 受容体 / 細胞分化 / 血管内皮細胞 / 平滑筋細胞

【研究成果の概要】

1)マウスのES細胞はFlk-1陽性の血管前駆細胞に分化したあと、VEGFの作用の有無により、血管内皮細胞や血管平滑筋細胞に分化する。血管内皮細胞と平滑筋細胞が共存する条件では潜在型TGF-βが効率良く活性化されることが知られている。この系においてTGF-βレセプターキナーゼの抑制剤であるSB-431542を添加したところ、血管内皮細胞の増殖とシート形成が著明に促進されることが明らかとなった。血管内皮細胞ではタイトジャンクションの形成に関わるclaudin-5の産生がSB-431542によって著明に上昇し、細胞と細胞の境界に集積している像が観察された。
2)我々は、マウス間葉系前駆細胞C2C12とヒト間葉系幹細胞をBMP4で骨芽細胞へ分化誘導する系において、BMP4が内因性のTGF-βの作用を活性化してSmad6の発現を誘導し、その結果、Smad6がBMP4による骨芽細胞分化を抑制することを見いだした。SB431542は内因性のTGF-βの作用を抑制し、Smad6の発現を抑制した結果、骨芽細胞分化をBMP4と協調的に促進した。この結果は、TGF-βシグナルを制御することによってBMPシグナルを増強する可能性を示唆し、骨・軟骨再生医療に応用できると考えられた。
3)我々はヒト微小血管内皮細胞(HMEC)とES細胞由来血管内皮細胞に対してBMP4がその増殖を強く促進し、アポトーシスを抑制することを明らかにした。BMP4の標的遺伝子を解析した結果、BMP4はId-1やVEGFR2、Tie-2の発現を亢進させ、さらにこれらの受容体のリン酸化を促進することが明らかとなり、BMP4による血管内皮細胞増殖促進作用はVEGF-A/VEGFR2とAngiopoietin-1/Tie-2シグナル伝達系を介していることが示唆された。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2002 - 2005

【配分額】53,170千円 (直接経費: 40,900千円、間接経費: 12,270千円)

【研究分野】細胞生物学

【研究領域課題番号】11480215 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

TGF-β / DNAマイクロアレイ / 浸潤 / 受容体 / Smad / 血管内皮細胞 / 転写調節 / 細胞分化 / 骨形成因子 / 骨芽細胞 / シグナル伝達 / 表皮角化細胞 / 血管新生

【研究成果の概要】

1.BMPによるC2C12細胞の骨芽細胞への分化にSmadがどのように関わっていくかを、アデノウィルスベクターによる発現系を用いて検討した。BMP処理を行った細胞で、ALP活性の上昇が認められるが、Smad1及びSmad5を過剰発現された細胞ではその活性が更に増強された。抑制型Smadを過剰発現させた細胞では、逆にALP活性の低下が認められた。C2C12細胞の骨芽細胞様分化誘導におけるBMP-4とBMP-6のシグナル経路を解析した。BMP-4は主にALK-3に結合してSmad1/5/8を活性化するのに対し、BMP-6はALK-2に結合しSmad1/5を活性化した。また、BMP-4とBMP-6の両者を加えることにより、いずれか一方よりも強力な分化誘導作用が見られた。
2.血管内皮細胞ではTGF-βのI型受容体であるALK-5に加えてALK-1が発現しており,それぞれが異なるR-Smadを活性化する。血管内皮細胞におけるTGF-βの標的遺伝子を明らかにする目的で,ヒト臍帯静脈血管内皮細胞に活性型のALK-1とALK-5をアデノウイルスベクターを用いて導入し,オリゴヌクレオチドマイクロアレイを行った。その結果、約7000の遺伝子の中からALK-1ではSTAT1、endoglin、Idファミリーの転写因子、Smad6、Smad7などが特異的に誘導されることがわかった。一方、ALK-5ではclaudin5の抑制が見られ、tight junctionの形成がALK-5で影響を受けることが考えられた。ヒト臍帯静脈血管内皮細胞にALK-5を導入すると細胞の増殖抑制が見られ、一方ALK-1を導入するとin vitroでの細胞分化促進が見られたことから、DNAチップで得られた遺伝子が血管内皮細胞の増殖・分化に関与していることが示唆された。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】1999 - 2001

【配分額】14,900千円 (直接経費: 14,900千円)

【研究分野】免疫学

【研究領域課題番号】09044264 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

サイトカイン / サイトカイン受容体 / シグナル伝達 / アポトーシス / 造血 / 生殖細胞 / 血管内皮細胞 / 発生 / オンコスタチンM / 血管内皮 / セルトリ細胞 / 始原生殖細胞 / 細胞増殖 / 細胞分化 / 細胞死 / 白血病

【研究成果の概要】

造血細胞の生存はサイトカインに依存しており、サイトカイン除去により細胞死が誘導される。我々はすでにこのサイトカインによる細胞死抑制機能にはサイトカインにより活性化されるRASが重要であることを示した。そこで、RASの変異体を用いてRAS下流のシグナル経路の解析を行い、RASはRAF/MAPキナーゼ経路とPI3キナーゼ経路の両方を介して細胞死を抑制していることを明かにした。一方、サイトカイン非存在下ではCaspase-3が活性化され、それがサイトカイン除去に伴う細胞死に重要であることも明らかにした。また、我々はサイトカインで誘導される分子としてオンコスタチンM(OSM)を同定していたので、その機能を検索した。造血発生の場として知られている胎生期のAGM(aorta/gonad/mesonephros)領域にOSMの発現を認め、マウスAGM領域の細胞を培養する系にてOSMが血球産生と血管内皮細胞の増殖を促進することを見いだし、OSMが血球と血管内皮に共通の前駆細胞hemangioblastsに作用する可能性を示した。さらに、この培養系を用いて、血球産生に必須な転写因子c-myb,AML-1の作用を解析した。また、OSMは生殖細胞とセルトリ細胞にも作用することを見いだした。さらに、マウスOSM受容体の生化学的解析およびマウスOSM受容体遺伝子クローニングにより、機能的な受容体の分子構造を明らかにし、ヒトOSMとの相違を明らかにした。

【研究種目】国際学術研究

【研究期間】1997 - 1998

【配分額】5,500千円 (直接経費: 5,500千円)