# 令和 3 年度東京女子医科大学医学部 - 基礎系教室研究発表会

日 時：令和 3 年 10 月 22 日 (金) $12: 30 \sim 15: 50$
開催方式：zoom
主 催：基礎医学系運営会議幹事会
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開会の挨拶

1. 腎性貧血の治療へ赤血球寿命の点からアプローチする 司会 (解剖学 (神経分子形態学分野) 助教) 蒋池かおり

2. 造血幹細胞維持におけるミトコンドリア代謝 (解剖学 (顕微解剖学・形態形成学分野) 教授) 石津綾子司会（統合教育学修センター・基礎科学講師）石井泰雄

3. フクチン蛋白の機能解析 （病理学（人体病理学・病態神経科学分野）大学院生 4 年）岡村幸宜司会 (生理学（神経生理学分野）助教）中山寿子

4. 線虫 C. elegans 変異体ストックを利用した機能性 RNA 細胞間伝播の分子基盤の解析

（生理学（分子細胞生理学分野）助教）出嶋克史

司会（先端生命医科学センター教授）清水達也

5. 骨格筋研究への応用を目指したヒト筋組織作製技術および機能評価システムの確立

（先端生命医科学センター講師）高橋宏信

司会（衛生学公衆衛生学（公衆衛生学分野）助教）櫻谷あすか

6. 空撮 2 波長画像の演算と AIを用いたマラリア媒介蚊幼虫生息地の広域検出手法の検討

（国際環境・熱帯医学助教）益田 岳

司会 (法医学講師) 多木 崇

7. 食餌制限による寿命延長とそのメカニズム（衛生学公衆衛生学（環境・産業医学分野）講師）廣田恵子司会（統合医科学研究所助教）東 剣虹

8. 糖尿病治療におけるピオグリタゾンの副作用低減に関する基礎的研究 $\sim \mathrm{n}-3$ 系脂肪酸（EPA・DHA）によるピオグリタゾンの皮下脂肪蓄積を伴う体重増加の抑制〜

(微生物学免疫学助教) 飯塚 讓

司会（統合教育学修センター・基礎教育講師）遠藤美香

9. ヒストン修飾因子 UTX は老化関連遺伝子を制御することにより造血系維持に関与する

（実験動物研究所助教）世良康如閉会の挨拶
## 1. 腎性䆩血の治療へ赤血球寿命の点からアプローチ する
(生化学, 腎藏内科)
関 桃子

慢性腎藏病患者にしばしば合併する腎性貧血の発症要因の一つとして, 赤血球寿命の短縮が想定されているが 十分に解明されていない. 本研究では, 「腎性貧血では正常赤血球の老化の仕組みが早期に起こっている」という仮説を立て，正常赤血球において寿命を規定する因子の 解明を目指した。そこで最初の検討として，正常の赤血球の老化を検討した. 正常老化赤血球はホスファチジル セリン（PS）を細胞膜の外層に表在化することで，脾臟 のマクロファージに貪食されて寿命を迎える. PS の表在化は, PSを外層から内層に能動的に輸送するフリッパー ゼの活性低下かランダムに輸送するスクランブラーゼの
活性立進のいずれか，あるいは両者によって生じると考 えられるが，正常老化赤血球における PS 輸送の実態は 不明である。実際に分離した正常老化赤血球では正常コ ントロール赤血球と比較してフリッパーゼ活性が顕著に 低下していることを見出した．正常老化赤血球ではフ リッパーゼ活性に必要なアデノシン三リン酸 (ATP) 濃度の低下, $\mathrm{K}^{+}$濃度の低下が認められたが, フリッパーゼ 活性への影響は小さいと推察された。フリッパーゼ活性低下の主要因として，ヒト赤血球における主要なフリッ パーゼである ATP11C が正常老化赤血球で顕著に減少 していることをイムノブロットによる定量により明らか にした。その機序としては，人為的に産生させた微小小胞に ATP11C が検出されたことから, 老化に伴って血中 に放出される微小小胞に ATP11C が赤血球から移行す る可能性が示唆された，今後は，腎性貧血患者の赤血球 と比較することで赤血球寿命が短縮するメカニズムの解明を目指す。腎性貧血患者の赤血球においても，フリッ パーゼおよびスクランブラーゼ活性, ATP11C の定量, ATP や K 濃度の測定を行うことで仮説を検証するとと もに in vitro 実験系で PS 表在化を抑制する方法を確立 したい.

## 2. Mitochondrial metabolism during bone marrow hematopoietic stem cell maintenance（造血幹細胞維持 におけるミトコンドリア代謝)

(Department of Microscopic and Developmental Anatomy, Tokyo Women's Medical University/解剖学 (顕微解剖学・形態形成学))

Ayako Nakamura-Ishizu/石津綾子

Hematopoietic stem cells (HSC) in the adult bone marrow (BM) proliferate and differentiate to replenish mature blood cells in the peripheral blood. In order to maintain a substantial pool within the BM, HSCs remain cell cycle dormant. Among the various factors which influence HSC cell fate, the cytokine thrombopoietin (Thpo) uniquely regulates self-renewal, differentiation and quiescence of HSCs. We have studied the effects of Thpo signaling on HSCs through administration of Thpo receptor agonist to wild-type mice and Thpo deficient mice (Cell Reports 2018, Blood 2021). We will discuss the multifaceted roles of Thpo signaling in lineage-specific differentiation as well as HSC maintenance through metabolic alterations.

造血幹細胞の維持・増殖・分化により造血の恒常性が 保たれている。造血幹細胞の制御機構を明らかにするこ とは, 生体外での造血幹細胞増幅・操作を行うとともに，様々な疾患の病態解明に重要である。造血幹細胞に直接作用し, その増幅・維持に関わるサイトカインは数少な
い. サイトカイン, トロンボポエチンによる造血幹細胞維持・分化機構についてトロンボポエチン遺伝子欠損マ ウスの解析とトロンボポエチン受容体作動薬の作用機構 の解析を中心に報告する．特にトロンボポエチンによる 造血幹細胞静止期誘導とミトコンドリア活性に焦点をあ てる.

## 3. フクチン蛋白の機能解析

(病理学 (人体病理学・病態神経科学分野))岡村幸宜・山本智子・柴田亮行

福山型先天性筋ジストロフィーの原因遺伝子（フクチ ン）は， $\alpha$-ジストログリカンのグリコシル化を介てて基底膜の形成に関与している。しかし，それ以外の機能の 存在を示唆する報告があり，十分に解明されていないの が現状である。我々は培養アストロサイト（N1321N1） を用いて，フクチンの核内局在化と，フクチンの発現と 細胞増殖の間に正の関係があることを発見した。また，細胞増殖を制御する潜在的なタンパク質のうち, cyclin D1 に着目し, reverse transcription-polymerase chain reaction (RT-PCR)，ウェスタンブロット，免疫細胞化学, enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA). based assay，sandwich ELISA を用いて解析した。その 結果, cyclin D1の発現は, フクチンのノックダウンによ り有意に低下し，フクチンの過剩発現により有意に上昇 した. さらに，フクチンは cyclin D1 プロモーターの activator protein-1（AP-1）結合部位ならびに AP-1 の構成要素である c-Jun に結合することが明らかとなった。 しかし, フクチンの発現レベルの多萓は c-Jun N-terminus kinase（JNK）と c-Junのリン酸化レベルに影響し なかった。以上の結果は，フクチンが AP-1 と複合体を 形成することで cyclin D1 の発現を促進し，細胞増殖に 関与するという新たな機能を in vitro で証明したもので ある。

## 4. 線虫 C. elegans 変異体ストックを利用した機能性 RNA 細胞間伝播の分子基盤の解析

(生理学 (分子細胞生理学分野)) 出嶋克史

二本鎖 RNA（double-stranded RNA：dsRNA）など,機能性 RNA は細胞内で配列特異的に遺伝発現を制御す るが，細胞外に分泌され別の細胞でも機能することが知 られている。こうした特徴をもつことから，機能性 RNA が汎用性の高い効率的な核酸医薬品として注目されてい る.しかし, 機能性 RNA の細胞間移動の制御機構はほ とんどわかっていない.

一方, 1998 年に線虫 Caenorhabditis elegans (C. elegans) を用いた実験により RNA 干涉（RNA interference： RNAi）が発見されたが，その発見当初から，「細胞に dsRNA を導入すると, 別の細胞にも dsRNA が伝搬し

て，RNAiが引き起こされる」という全身性 RNAi と呼 ばれる現象が知られていた，全身性 RNAi においては， dsRNA の取り达みに細胞内膜系の小胞輸送が重要であ ること，すなわち，細胞外に分泌されたdsRNA は，小胞輸送を担うと考えられる Ack 活性型キナーゼや EpsinRホモログを介して取り达まれることが明らかと なってきた。しかし，知見は未だ断片的であり，どのよ うにdsRNA が細胞外へ分泌され，取り込まれたdsRNA がどこへどのように輸送されるかということについて未 だ不明な点が多い。

dsRNA の細胞間伝播を抑制する因子を探索する目的 で，C. elegansを用いて順遺伝学的な抑圧変異体スクリー ニングを行い, EpsinR変異体における全身性 RNAiの不全を抑圧する変異体を取得してきた。加えて，我々の研究室では「ナショナルバイオリソースプロジェクト線虫」 で， 12,000 以上の欠失アリルやゲノムの大部分をカバー するバランサー染色体を始めとする遺伝学的資源を単離 してきており，これらの遺伝学的ツールを活用した逆遺伝学的なアプローチを織り交ぜることで，これまでに亜鉛輸送体など多数の新規全身性 RNAi 制御因子を同定で きている。本発表では，全身性 RNAi における亜鉛輸送体の機能解析を中心とした研究紹介を行う.

## 5. 骨格筋研究への応用を目指したヒト筋組織作製技術および機能評価システムの確立

（先端生命医科学研究所）高橋宏信

生体の骨格筋組織は筋線維が同一方向に配向した構造 を有していることから, 生体模倣の観点において筋組織 の配向構造を再現することは重要である。これまでの研究において, 当研究で開発した細胞シート技術を基盤と する新しい手法により配向構造を有する骨格筋細胞シー トを作製することに成功している。本研究では，この筋組織作製手法をさらに改良することで，筋組織の収縮力測定が可能なシステムを構築することを目的とした. 特 に，細胞シート積層技術により厚い組織を形成させるこ とで筋組織の収縮力を増強させる手法を検討し，さらに 組織の収縮力をリアルタイムで測定する手法を同時に確立することで, 創薬研究に有用な組織モデルとしての可能性について検証した。

はじめに，温度応答性基材表面にポリアクリアミドを ストライプ状にパターニングしたパターン化温度応答性基材を作製した。この基材上で配向させたヒト筋芽細胞 を温度変化によって細胞シートとして回収しフィブリン ゲルに転写した. さらに同様の手法で作製した複数の細胞シートを積層し, 積層型筋組織を構築した。この組織 を $2 \%$ ウマ血清含有培地で培養することで成長させ, 筋特異的なタンパク質の発現や電気刺激に対する収縮挙動 から組織の成熟度を評価した。次に，ロードセルによっ
て組織の収縮力を測定するため，アダプター付きのフィ ブリンゲルを作製し，このフィブリンゲル上に積層型筋組織を作製した。細胞シートの積層数によって組織の収縮力が増強することを定量的に検証するため, 1 枚・3 枚・ 6 枚の細胞シートからなる筋組織の収縮力を比較し た. それらの積層型筋組織に対して電気刺激を行うこと で，それぞれの組織の収縮力を測定した。さらに，作製 した筋組織の薬剤に対する反応を定量的に評価するた め, 筋に作用することが知られている dantrolene や clenbuterol などを添加し, 組織の収縮力変化を観察した。

骨格筋組織はパターン化基材上で配向した状態を維持 したままフィブリンゲル上に転写されており，さらに電気刺激に応じて収縮することも確認されたことから，細胞シート技術によって配向構造を持ち機能的にも成熟し た筋組織を作製できることがわかった，具体的には，刺激条件が $1 \mathrm{~Hz}$ の場合，筋組織が収縮・别緩を繰り返す 単収縮が見られ, $15 \mathrm{~Hz}$ では持続的に収縮し続ける強縮状態になる様子が観察された。次に組織の収縮力を測定 したところ, 細胞シートの積層枚数に応じて収縮力は顕著に変化した. 1 枚のシートからなる組織では収縮力の 測定が困難なレベルであったが， 3 枚以上の積層によっ て十分に強い収縮力を発する組織を作製できることが確認された。さらに，3枚の細胞シートを積層することで その収縮力は 3 倍以上に増加したことから，細胞シート の枚数に単純に比例しない成熟化の増强効果があること もわかった。この結果は， 2 次元環境よりも 3 次元環境 の方が筋組織の成熟化にとって有利であることを示して いる。一方, 6 枚積層した組織の収縮力は 3 枚積層した 組織の 1.5 倍程度の増強率であったことから, 3 枚積層組織が最も効率的に収縮力を発生させることが示唆され た.これは 6 枚積層すると内部の細胞が壊死するなどの 問題が生じているためと推察される。最終的に, 3 枚積層組織を用いて薬剤に対する反応を検証したところ， dantrolene の作用によって収縮力が半減する様子が観察 された。また, clenbuterol の添加量に依存して, 低濃度 においては収縮力が増加する一方, 高濃度では収縮力が 減少することがわかった。これらの結果は, 本研究にお いて作製したヒト骨格筋組織およびその収縮力測定シス テムが創薬研究などに利用できる組織モデル技術として 今後有用であることを示唆するものであった.

## 6. 空撮 2 波長画像の演算と $\mathrm{Al$ を用いたマラリア媒介蚊幼虫生息地の広域検出手法の検討}

(国際環境・熱带医学)益田 岳

WHO は蚊媒介性感染症の蚊対策に，さまざまな手法 を効果的に組み合わせる IVM (integrated vector management）を推奖している。しかし，マラリア流行地で はさまざまなリソース不足から，その実施は困難である。

たとえばマラウィのマラリア流行地では，媒介蚊の発生源となる小さな水面が居住地周辺に無数に存在している が，対策はなされていない。これら発生源を見つけて個別処理する効率的な対策手法の開発が必要である。この 課題に対して，一連の技術を開発した。

(1)発生源候補の地図化と活用：ドローンで空摄した狭帯域 2 波長の地表画像を正規化差分水指数NDWI式を用 いて演算し，水面を強调表示する水場マップを作成し，踏查者のナビゲーションに活用した。

(2)上空からの水場の観察：超望遠カメラを搭載したド ローンで地表の水場を空撮記録し，伝送された画像から 蚊幼虫の有無や個体数を遠隔より検討・確認できた。

(3)発生源の確定：AI で水場の空撮画像中のマラリア 媒介蚊幼虫を検出した。

これらを開発中のピンポイント薬剤処理ドローンとあ わせることで，少人数のオペレーターで一日あたり数十平方キロメートルの発生源サーベイランスと駆除処理を 行えると期待される。発見, 処理, 効果測定の対策サイ クルを自動化し，労力や環境負荷の最小化をはかり，発生源のピンポイント処理を広範囲・高頻度で実施できる ようになる．数週間で変化する小さな水たまりにも対応 できる媒介蚊感染症対策の自動化枠組みとして提案でき るよう開発を進めている。

## 7. 食餌制限による寿命延長とそのメカニズム

(衛生学公衆衛生学 (環境・産業医学分野))

廣田恵子

生物は，外界からの様々なストレスに対して，体内の 代謝反応を変化させ適応してきた。．特に飢餓や低栄養な どの栄養環境ストレスへの適応は, 生命維持に必須の反応である。実際，食飰制限によって寿命が延長すること が酵母からマウスに至る広範な生物種で報告されてお り，そこに普遍的な生存戦略が示唆されている。しかし ながら，その分子メカニズムは不明な点が多く残されて いる.

モデル生物・線虫 Caenorhabditis elegans は, 体長約 $1 \mathrm{~mm}$ の小さな多細胞生物であり，平均寿命が約 2 週間 と短いことから，老化研究に多く利用されている。線虫 では, 食餌制限の手法の1つである短期絶食 (short-term starvation：STS）により寿命が延長することが報告され ている。我々は，飢餓によって誘導される栄養代謝の変化がどのように寿命を延長するかに興味を持ち，アミノ 酸に着目してきた。特にメチオニンは必須アミノ酸であ り，体内で十分に生合成されないため，食飰の影響を強 く受けることが予想される。初めに，STS 直後の線虫の メチオニン量を測定したところ，通常食に比べてメチオ ニン量が低下していた．そこで，STS 時にメチオニンの みを添加したところ，寿命延長が一部キャンセルされた
ことから，STS 時のメチオニンの低下が寿命延長を惹起 していることが示唆された。低メチオニン食が寿命を延伸させることはマウス・ラットなどの䛚歯類でも報告さ れており，種を超えて保存されたメカニズムが存在して いる可能性がある.

## 8. 糖尿病治療におけるピオグリタゾンの副作用低減 に関する基礎的研究 $n-3$ 系脂肪酸 (EPA・DHA) による ピオグリタゾンの皮下脂肪蓄積を伴う体重増加の抑制〜 (微生物学免疫学)飯塚 讓

経口糖尿病薬であるチアゾリジン薬は，インスリン抵抗性の改善を目的とした糖尿病の薬物治療に用いられて いるが，副作用の 1 つとして皮下脂肪蓄積を伴う体重増加が報告されている， $\mathrm{n}-3$ 系脂肪酸である eicosapentaenoic acid (EPA), docosahexaenoic acid (DHA) は, 肝臓の脂肪酸合成抑制と脂肪酸 $\beta$ 酸化立進を介した脂質代謝改善作用，抗肥満作用が知られており，チアゾリジン 薬による皮下脂肪蓄積を低減できることが期待される. そこで本研究は, チアゾリジン薬の副作用低減に焦点を 当て，チアゾリジン薬と $\mathrm{EPA}$ ・DHA の併用による有益性を in vivoで明らかにすることを目的とした。具体的に は, チアゾリジン薬としてピオグリタゾン, $\mathrm{EPA}$ DDHA の供給源として魚油を用い，これらを肥満・2 型糖尿病 モデル動物である $\mathrm{KK}$ マウスに併用投与して，表現型掠 よび遺伝子発現等の解析を行った。

その結果，ピオグリタゾンによりインスリン抵抗性が 改善されたことに加え，魚油を併用することで，脂肪酸合成抑制を中心としたメカニズムにより肝臓脂肪蓄積が 減少し, ピオグリタゾンによる皮下脂肪蓄積と体重増加 が抑制された. 内臟脂肪組織に対しては，ピオグリタゾ ンと魚油の併用が脂肪細胞の肥大化と炎症を抑制するこ とが明らかになった. 膵臟の組織学的解析から, ピオグ リタゾンと魚油による膵臟ランゲルハンス島の肥大化抑制効果, 膵 $\beta$ 細胞の保護効果が確認された。これらの知見は，チアゾリジン薬と $\mathrm{n}-3$ 系脂肪酸の併用が 2 型糖尿病の治療に有効であることを示唆している。

## 9. ヒストン修飾因子 UTX は老化関連遺伝子を制御す ることにより造血系維持に関与する

(実験動物研究所)

世良康如・岩崎正幸・本田浩章

UTX (ubiquitously transcribed tetratricopeptide repeat:X chromosome）は，トリメチル化されたヒス トン H3 の 27 番目のリジン残基（H3K27me3）を脱メチ ル化する酵素として同定され，様々な悪性腫瘍で機能欠失型変異が報告されている。我々は，造血系における UTX の機能を明らかにする目的で，後天性にUTXを欠失するマウスの作製，解析を行った. UTX 久失マウスは
骨髄球系細胞の増加と造血 3 系統の異形成を認め, 脾臟 の腫大と脾臟での造血幹前駆細胞の増加を認めた. また, UTX 欠失マウスはコントロールマウスに比較して白血病感受性の妄進を呈し, UTX 久失造血幹前駆細胞は骨髄再構築能が低下していることが示された. UTX 久失マウ スの上記の表現型は，老化した造血系に特徴的な所見で あることから，我々は UTX 欠失マウスを造血細胞老化 の観点から解析した. UTX 久失造血幹前駆細胞の遗伝子発現プロファイルは老化した造血幹細胞の遺伝子発現プ ロファイルと強い相関を認め, UTX 久失は造血系におい て表現型のみならず遺伝子発現パターンも老化に誘導す ることが明らかとなった。また, UTX 久失造血幹前駆細胞は，老化で認められる DNA 損傷応答の遅延や細胞表面マーカー CD41 の増加を呈した。さらに，老化に伴い 造血幹前駆細胞で UTX の発現が減少することも明らか となった.これらの結果は, UTXは老化関連遺伝子群の 発現を制御することで造血系を維持していることを示し ている. UTXによる老化関連遺伝子群の発現制御機構を解明する目的で, UTX 久失造血幹前駆細胞の H3K $27 \mathrm{me3}$ の状態を網羅的に解析し，遺伝子発現プロファイルとの 比較を行った。その結果, UTX による H3K27me3 に対 する脱メチル化により transforming growth factor (TGF) $\beta$ シグナリングに関連する遺伝子の発現が制御さ れていることが明らかとなったが，その他の老化関連遺伝子は UTX の H3K27me3 との相関はみられなかった. UTX は H3K27me3の脱メチル化以外に，H3K4のメチ ル化を司るCOMPASS-like 複合体やクロマチン開閉状態を制御する SWI/SNF 複合体と相互作用して遺伝子発現制御に関わる，そこで，既存のNGSデータを利用して 解析を行った結果, UTX 久失で発現が変化する老化関連遺伝子群の多くは, COMPASS-like 複合体や SWI/SNF 複合体による制御下にある可能性が示された．以上の結果から, UTX は脱メチル化活性依存的, 非依存的の两方 の機構を介して老化関連遺伝子群の発現を制御し，造血系の機能維持に関与していると考えられた。
Tokyo Women's Medical University