これまで血管内皮細胞は均一な細胞であるとされてきたが、動物実験にて細胞多様性を示すことが明らかになった。多様性の一つとして、幹細胞の特徴を持つ血管内皮細胞（血管内皮幹細胞）が末梢血管に存在し、重度の血管障害が生じた際に、血管再生の源となることを明らかにした。本研究では、ヒト検体を用いて血管内皮幹細胞を同定し、血管内皮幹細胞を中心とした血管再生の分子機序を明らかにすることを目的とした。また血管内皮細胞の細胞多様性を解析することで、細胞多様性に基づく疾患病態の理解を目指した。R5年度に虚血下肢筋肉の組織学的解析と、血管内皮細胞と周囲の細胞のシングルセル解析をおこなった。データ解析によりマウスの血管内皮幹細胞と類似する細胞集団を同定したが、血管内皮細胞の亜分類が変化したことで、さらなる解析が困難であった。
R６年度は、追加でシングルセル解析を実施して、解析に利用できる情報量を増やし、さらにマウスとヒトの遺伝子発現情報の統合方法を工夫することで、マウスの血管内皮幹細胞分画と相同性が高く、かつ血管内皮細胞の亜分類パターンも保たれる解析結果を得た。その結果、ヒト血管内皮幹細胞分画と考えられる集団を同定し、高発現する遺伝子を抽出した。また周囲の細胞との細胞間相互作用からマクロファージと血管内皮細胞亜集団の相互作用に関わるシグナルを同定した。実際にマクロファージの分布を、イメージングMS解析を用いて解析し、血管周囲に認めることを明らかにした。さらにRNAscope解析で、血管内皮幹細胞で高発現する因子を解析すると、ヒト筋肉組織の血管でもマウスに類似して、太い血管の血管内皮細胞の一部で発現を認めた。それらの高発現する遺伝子は、培養血管内皮細胞では発現していなかったので、過剰発現をして、血管内皮細胞機能に及ぼす影響を解析している。また過剰発現させた血管内皮細胞株とマクロファージを共培養することで、血管機能に生じる変化を解析している。
ヒト検体から血管内皮細胞を分離して血管内皮細胞の細胞多様性解析を行った結果、大動脈疾患で、血管内皮細胞の細胞多様性と活性化を認め、血管内皮細胞が疾患病態に関与している可能性を見出した。R6年度は、大動脈検体を用いて、下肢筋肉血管内皮細胞解析と同様に、シングルセル解析、高解像度免疫染色、イメージングMS解析、FACSを用いた細胞分離に取り組み、その発症機序を明らかにした。