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慢性腎臓病の分子病態の解明に向けた腎エリスロポエチン産生細胞由来細胞株の樹立と解析

佐藤 浩司 東北大学

2020.03.25

概要

1)目的
慢性腎臓病(CKD; Chronic kidney disease)は腎代替療法、心血管疾患、死亡のリスクとなり、本邦成人の約 8 人に 1 人が罹患する重要な疾患である。CKD の原疾患は多岐にわたるが、病態の進行においては、間質への筋線維芽細胞の出現による腎線維化が共通して観察される。また、CKD の重要な合併症である腎性貧血は、腎臓における赤血球造血刺激因子エリスロポエチン(EPO; Erythropoietin)の産生低下により発症する。腎臓で EPO を産生する Renal EPO-producing cells(REP 細胞)は腎間質に存在する線維芽細胞であり、腎障害によって筋線維芽細胞に形質転換し、EPO 産生能を喪失する。すなわち、REP 細胞は CKD における腎線維化と腎性貧血の両方で中心的な役割を担う細胞である。CKD の分子病態の解明には REP細胞の解析が不可欠であるが、単離解析が非常に困難であるうえに適切な細胞株が樹立されていない。そこで本研究では REP 細胞由来の細胞株を樹立し、その性状解析を行うことにより、CKD の分子病態を理解することを試みた。

2)方法
REP 細胞特異的に蛍光タンパク質を発現する遺伝子改変マウスを用いて、腎臓から REP 細胞を単離し、細胞不死化遺伝子として変異型ヒト HRAS 遺伝子を導入したところ、1 系統の細胞株「Replic(REP cell-lineage immortalized and cultivable cells)細胞」が樹立された。同細胞株の遺伝子発現およびサイトカイン分泌などを評価し、性状解析を行った。

3)結果
Replic 細胞は、線維化のレギュレーターである Transforming growth factor β(TGFβ)および α-smooth muscle actin(αSMA)などの筋線維芽細胞のマーカーを高発現していた。TGFβシグナルの阻害剤の投与により筋線維芽細胞マーカーの発現が抑制されたことから、Replic 細胞は細胞自律的な TGFβ産生により筋線維芽細胞の性質を維持していると考えられた。また REP 細胞における EPO 産生は低酸素誘導性転写因子である Hypoxia inducible factor 2α(HIF2α)による Epo 遺伝子発現誘導によって制御されるが、Replic 細胞では EPO および HIF2の遺伝子領域が高度にメチル化されており、これらの遺伝子発現は低酸素刺激によっても誘導されなかった。維持型 DNA メチル化酵素阻害剤を Replic 細胞に投与したところ、Epo 遺伝子プロモーター領域の DNA メチル化に特異的な薬剤抵抗性を示した。特異的遺伝子領域における新規 DNA メチル化の亢進により、Replic 細胞は EPO 産生能を喪失していると考えられた。

4)結論
REP 細胞由来の細胞株である Replic 細胞を樹立した。線維化腎の筋線維芽細胞の由来については諸説あるが、Replic 細胞の解析を行うことを通じて、REP 細胞の形質転換によって出現することが確認された。また、筋線維芽細胞に形質転換した REP 細胞における細胞自律的な TGFβシグナル活性化が腎線維化の進行に関与すること、EPO および HIF2αの遺伝子領域における DNA メチル化亢進が腎性貧血の発症に関与することが明らかになった。Replic 細胞は CKD の分子病態を解明するうえで有用である。

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