エクソソーム内包再生促進因子に着目した線維肝再生の新たな診断・治療法の創出
研究課題情報
- 課題管理番号
- 20fk0210039h0003
- 統合プロジェクト(二期)
疾患基礎研究プロジェクト<第二期>
- 9つの連携分野プロジェクト
その他<第一期>
- 事業名
肝炎等克服実用化研究事業 ,
感染症実用化研究事業
- タグ(2020)
研究の性格: 医薬品・医療機器等の開発を目指す研究<医療機器開発につながるシステム開発を含む>
開発フェーズ: 基礎的
承認上の分類: 医薬品
対象疾患: その他
開発目的: 治療
- タグ(2019)
研究の性格: 医薬品・医療機器等の開発を目指す研究<医療機器開発につながるシステム開発を含む>
開発フェーズ: 基礎的
承認上の分類: 医薬品
対象疾患: 消化器系の疾患
- タグ(2018)
研究の性格: 医薬品・医療機器等の開発を目指す研究<医療機器開発につながるシステム開発を含む>
開発フェーズ: 基礎的
承認上の分類: 医薬品
対象疾患: 消化器系の疾患
- 代表研究機関
- 学校法人東海大学
- 研究代表者
(2020) 稲垣豊, 学校法人東海大学, 医学部 基盤診療学系先端医療科学・教授
(2019) 稲垣豊, 学校法人東海大学, 医学部基盤診療学系先端医療科学・教授
(2018) 稲垣豊, 学校法人東海大学, 医学部・教授
- 研究期間
- 2018年度 - 2020年度
- 課題への総配分額
- 52,320 千円
- 研究概要(2020)
- 目的タンパク質をエクソソームに内包した形で効率よく分泌するXPackベクター・システムを用いて作製したOGFRL1発現プラスミドをHEK293細胞にトランスフェクションし、培養上清中に分泌されたOGFRL1搭載エクソソームの性状解析を行う。また、分泌されたOGFRL1の性状や機能に及ぼす細胞特異的な修飾の有無を確認する。次いで、OGFRL1搭載エクソソームを蛍光標識した上で、ヒトiPS細胞由来の肝前駆細胞ならびに肝実質細胞の培養上清中に添加し、共焦点レーザー顕微鏡観察により細胞内への取り込みを確認する。さらに、同エクソソームを肝障害モデルマウスに投与し、障害肝組織中の遺伝子発現と再生状態からOGFRL1搭載エクソソームの投与効果を検証する。
- 研究概要(2019)
- 研究初年度に作製した抗ヒトOGFRL1抗体を用いて、各種肝疾患患者の血清エクソソーム分画中ならびに肝組織中のOGFRL1を検出する。さらに初年度に同定されたOGFRL1高発現細胞を用いて、培養上清中に分泌されたエクソソーム内包OGFRL1の性状解析を行った上で、ゲノム編集によるOGFRL1遺伝子プロモーター領域の解析とOGFRL1高発現株の作製などを行う。
- 研究概要(2018)
- 抗ヒトOGFRL1抗体を作製し、各種肝疾患患者のサンプルを用いて血清エクソソーム分画と肝組織におけるOGFRL1発現を検出を開始する。また、OGFRL1を高発現する血球系細胞株を同定し、OGFRL1をエクソソーム内包タンパク質として効率よく発現・分泌させる系の確立に着手する。
研究成果情報
2020
2019
2018
成果の概要
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(テーマ1)ヒト線維肝の再生マーカーとしてのOGFRL1の有用性の検証
インフォームド・コンセントが得られた肝疾患患者の組織標本を用いて、OGFRL1の免疫染色を行った。正常肝組織においてはOGFRL1は確認されなかったのに対して、急性肝炎の急性期には肝組織に浸潤した炎症細胞、とりわけCD11c陽性マクロファージに強い染色所見が認められた。また、浸潤した炎症細胞の周囲に存在する肝実質細胞にもOGFRL1の局在を認め、重症化した急性肝不全症例では増殖した偽胆管細胞でもOGFRL1が強く染色された。一方、慢性肝疾患の進行に伴って肝組織中のOGFRL1発現は減弱し、とりわけ硬変肝組織では炎症細胞と肝細胞のいずれにもOGFRL1はほとんど検出されなかった。
次に、部分肝切除を施行した原発性もしくは転移性肝癌症例を対象として、末梢血中のエクソソーム内包OGFRL1タンパク質をウェスタンブロット法により検出した。その結果、転移性肝癌に対して部分肝切除を行った症例において、術前は認められなかったOGFRL1タンパク質が術後一過性に検出され、背景肝が正常であることと併せて、部分切除術後の良好な肝再生を反映していることが示唆された。一方、肝硬変を背景とした原発性肝細胞癌症例においてOGFRL1の出現は確認できなかった。以上の所見から、進行した肝硬変症例に対して再生促進因子OGFRL1を外来的に投与することの有用性が示唆された。
(テーマ2)ヒトOGFRL1の高発現系の構築
(テーマ3)ヒトOGFRL1搭載エクソソームの投与効果の検討
コリン欠乏アミノ酸置換食給餌と四塩化炭素投与を組み合わせることで独自に開発したNASHモデルマウスに対して、昨年度までのテーマ2で開発したエクソソーム高発現系を用いて作製したOGFRL1搭載エクソソームを投与し、対照群と比較した。その結果、OGFRL1搭載エクソソームを投与したマウスでは、対照マウスと比較して肝線維化の改善が顕著であり、さらにOGFRL1搭載エクソソームと培養骨髄間葉系幹細胞を併用投与したマウスでは肝細胞の脂肪変性の軽減に加えて線維化のさらなる改善が確認されるなど、骨髄造血系細胞に由来するOGFRL1と骨髄間葉系幹細胞との相加もしくは相乗効果が示された。
さらに、その作用機序を明らかにするため、ヒトiPS細胞由来の肝前駆細胞から肝細胞を誘導する系を開発するとともに、レトロウイルスを用いてヒトOGFRL1を強制発現した。その結果、G protein coupled-signalやJak-Stat signal系などの細胞内シグナル関連遺伝子がOGFRL1発現により変化することを見出した。
インフォームド・コンセントが得られた肝疾患患者の組織標本を用いて、OGFRL1の免疫染色を行った。正常肝組織においてはOGFRL1は確認されなかったのに対して、急性肝炎の急性期には肝組織に浸潤した炎症細胞、とりわけCD11c陽性マクロファージに強い染色所見が認められた。また、浸潤した炎症細胞の周囲に存在する肝実質細胞にもOGFRL1の局在を認め、重症化した急性肝不全症例では増殖した偽胆管細胞でもOGFRL1が強く染色された。一方、慢性肝疾患の進行に伴って肝組織中のOGFRL1発現は減弱し、とりわけ硬変肝組織では炎症細胞と肝細胞のいずれにもOGFRL1はほとんど検出されなかった。
次に、部分肝切除を施行した原発性もしくは転移性肝癌症例を対象として、末梢血中のエクソソーム内包OGFRL1タンパク質をウェスタンブロット法により検出した。その結果、転移性肝癌に対して部分肝切除を行った症例において、術前は認められなかったOGFRL1タンパク質が術後一過性に検出され、背景肝が正常であることと併せて、部分切除術後の良好な肝再生を反映していることが示唆された。一方、肝硬変を背景とした原発性肝細胞癌症例においてOGFRL1の出現は確認できなかった。以上の所見から、進行した肝硬変症例に対して再生促進因子OGFRL1を外来的に投与することの有用性が示唆された。
(テーマ2)ヒトOGFRL1の高発現系の構築
(テーマ3)ヒトOGFRL1搭載エクソソームの投与効果の検討
コリン欠乏アミノ酸置換食給餌と四塩化炭素投与を組み合わせることで独自に開発したNASHモデルマウスに対して、昨年度までのテーマ2で開発したエクソソーム高発現系を用いて作製したOGFRL1搭載エクソソームを投与し、対照群と比較した。その結果、OGFRL1搭載エクソソームを投与したマウスでは、対照マウスと比較して肝線維化の改善が顕著であり、さらにOGFRL1搭載エクソソームと培養骨髄間葉系幹細胞を併用投与したマウスでは肝細胞の脂肪変性の軽減に加えて線維化のさらなる改善が確認されるなど、骨髄造血系細胞に由来するOGFRL1と骨髄間葉系幹細胞との相加もしくは相乗効果が示された。
さらに、その作用機序を明らかにするため、ヒトiPS細胞由来の肝前駆細胞から肝細胞を誘導する系を開発するとともに、レトロウイルスを用いてヒトOGFRL1を強制発現した。その結果、G protein coupled-signalやJak-Stat signal系などの細胞内シグナル関連遺伝子がOGFRL1発現により変化することを見出した。
学会誌・雑誌等における論文一覧
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1. Imai J, Yahata T, Ichikawa H, Ibrahim AA, Yazawa M, Sumiyoshi H, Inagaki Y, Matsushima M, Suzuki T, Mine T, Ando K, Miyata T, Hozumi K. Inhibition of plasminogen activator inhibitor-1 attenuates against intestinal fibrosis in mice. Intestinal Res 2020; 18: 219-228. doi:10.5217/ir.2019.00037
2. Sumiyoshi H, Nakao S, Endo H, Yanagawa T, Nakano Y, Okamura Y, Kawaguchi AT, Inagaki Y. A novel composite biomaterial made of jellyfish and porcine collagens accelerates dermal wound healing by enhancing re-epithelization and granulation tissue formation in mice. Adv Wound Care 2020; 9: 295-311. doi:10.1089/wound.2019.1014
3. Chikada H, Ida K, Nishikawa Y, Inagaki Y, Kamiya A. Liver-specific knockout of B cell lymphoma 6 suppresses progression of non-alcoholic steatohepatitis in mice. Sci Rep 2020; 10: 9704. doi:10.1038/s41598-020-66539-z
4. Kasahara D, Sumiyoshi H, Endo H, Yanagawa T, Nakano Y, Matsui Y, Nakao S, Kamiya A, Kimura H, Inagaki Y. Visualization and isolation of zone-specific murine hepatocytes that maintain distinct cytochrome P450 oxidase expression in primary culture. Biochem Biophys Res Commun 2020; 528: 420-425. doi:10.1016/j.bbrc.2020.05.202
5. Endo H, Owada S, Inagaki Y, Shida Y, Tatemichi M. Metabolic reprogramming sustains cancer cell survival following extracellular matrix detachment. Redox Biol 2020; 36: 101643. doi:10.1016/j.redox.2020.101643
6. Okazaki I, Shibata S, Ando W, Yanagawa T, Yokomori H, Suzuki N, Yamanouchi E, Okada S, Kamikura S, Hachimura K, Takaki T, Otori K, Suzuki Y, Okano H, Inagaki Y. Sequential matrix metalloproteinase-1 expression triggered by infiltrating monocytic lineage cells modulates pathophysiological aspects of human nonalcoholic steatohepatitis. Metalloproteinases Med 2020; 7: 1-13. doi:10.2147/MNM.S252991
7. Matsumura S, Kurashima Y, Murasaki S, Morimoto M, Arai F, Saito Y, Katayama N, Kim D, Inagaki Y, Kudo T, Ernst PB, Shimizu T, Kiyono H. Stratified layer analysis reveals intrinsic leptin stimulates cryptal mesenchymal cells for controlling mucosal inflammation. Sci Rep 2020; 10: 18351. doi:10.1038/s41598-020-75186-3
8. Kawano H, Koyama K, Naito N, Toyoda Y, Kagawa K, Takahashi N, Sato S, Nishimura H, Yamashita Y, Goto H, Inagaki Y, Nishioka Y. Development of improved method to identify and analyze lung fibrocytes with flow cytometry in a reporter mouse strain. Immun Inflamm Dis 2021; 9: 120-127. doi:10.1002/iid3.361
9. Kurashima Y, Kigoshi T, Murasaki S, Arai F, Shimada K, Seki N, Kim Y-G, Hase K, Ohno H, Kawano K, Ashida H, Suzuki T, Morimoto M, Saito Y, Sasou A, Goda Y, Yuki Y, Inagaki Y, Iijima H, Suda W, Hattori M, Kiyono H. Pancreatic glycoprotein 2 is a first line of defense for mucosal protection in intestinal inflammation. Nat Commun 2021; 12: 1067. doi:10.1038/s41467-021-21277-2
10. Nishi M, Matsumoto T, Fujisawa K, Suehiro Y, Takami T, Yamamoto N, Yamasaki T, Sakaida I. Mesenchymal stem cells induce a fibrolytic phenotype by regulating mmu-miR-6769b-5p expression in macrophages. Stem Cells Dev. 2020 Sep 22. doi:10.1089/scd.2020.0123. Epub ahead of print. PMID: 32962510.
学会・シンポジウム等における口頭・ポスター
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1. 肝星細胞による肝再生ニッチ構築の分子機構.中野泰博、住吉秀明、稲垣 豊.シンポジウム4「肝疾患と微小環境」第56回日本肝臓学会総会、2020/8/29, 国内, 口頭.
国内 / 口頭
2. 細胞ストレスと線維化―臓器特異性と共通性.稲垣 豊.細胞ストレスと線維化―臓器特異性と共通性.メインシンポジウム「環境ストレス応答としての臓器線維症の病態と予防治療戦略」第20回分子予防環境医学研究会大会、2021/2/2, 国内, 口頭.
国内 / 口頭
3. エクソソーム内包肝再生促進因子OGFRL1発現の臨床的意義.柳川享世、中尾祥絵、住吉秀明、松木勇樹、紙谷聡英、鶴谷康太、加川建弘、岡崎 勲、稲垣 豊.第19回日本再生医療学会総会、2020/5/18, 国内, 口頭(web開催).
国内 / 口頭
4. エクソソーム内包肝再生促進因子Opioid growth factor receptor-like 1の発現動態と臨床的意義.柳川享世、鶴谷康太、加川建弘、紙谷聡英、岡崎 勲、稲垣 豊.第56回日本肝臓学会総会、2020/8/28, 国内, 口頭.
国内 / 口頭
5. 紙谷聡英、井田絹代、稲垣 豊、近田裕美.非アルコール性脂肪性肝炎の病態制御機構における肝機能性差の関与.第27回肝細胞研究会、2020/12/15, 国内, 口頭(web開催).
国内 / 口頭
6. 急性ならびに慢性肝傷害におけるエクソソーム内包因子Opioid growth factor receptor-like1の発現意義.柳川享世、中尾祥絵、住吉秀明、松木勇樹、紙谷聡英、加川建弘、鶴谷康太、横森昭弘、稲垣 豊.第27回肝細胞研究会、2020/12/15, 国内, 口頭(web開催).
国内 / 口頭
7. エクソソーム治療法の創生に向けたモニタリング用エクソソームの開発.松木勇樹、住吉秀明、柳川享世、安田純平、後藤光昭、赤池敏宏、稲垣 豊.第27回肝細胞研究会、2020/12/16, 国内, 口頭(web開催).
国内 / 口頭
8. 難治性肝疾患に対するエクソソーム医療の創生に向けた技術開発.松木勇樹、柳川享世、住吉秀明、稲垣 豊.第34回肝類洞壁細胞研究会学術集会、2020/12/18, 国内, 口頭(web開催).
国内 / 口頭
9. エクソソーム内包肝再生因子OGFRL1発現の臨床的意義.柳川享世、岡崎 勲、松木勇樹、住吉秀明、稲垣 豊.第34回肝類洞壁細胞研究会学術集会、2020/12/18, 国内, 口頭(web開催).
国内 / 口頭
10. 新たな再生医療の創生に向けたモニタリング用エクソソームの開発.松木勇樹、住吉秀明、柳川享世、安田純平、後藤光昭、赤池敏宏、稲垣 豊.第20回日本再生医療学会総会、2021/3/11, 国内, 口頭(web開催).
国内 / 口頭