非分裂細胞である心筋細胞のDNA損傷と老化による心不全発症機序の解明

阐明由于心肌细胞（非分裂细胞）DNA 损伤和老化导致心力衰竭的发病机制

• 批准号: 21H04821
• 负责人: 小室 一成
• 金额: $ 27.04万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-05 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H04821/
• 关键词: 心不全; DNA損傷; 老化; シングルセル解析

本研究では、心筋細胞でDNA損傷が生じる機序、DNA損傷・p53シグナルが心筋細胞機能を破綻させる機序、老化・不全化心筋が心不全を誘導する機序と心筋リプログラミングによる健常化の機序、について研究を行った。Step 1. 心筋細胞でDNA損傷が生じる機序の解明：　我々はまず、マウス心不全モデルおよびヒト心不全患者の心臓組織検体を空間的シングルセル解析し、心不全病態と関連するDNA損傷関連遺伝子を特定した（関連する2本の論文を投稿し、現在リバイズ中）。続いて、CRISPR/Cas9とシングルセルRNA-seq解析を統合してin vivo Perturb-seqシステムを構築し、このシステムでワークするためのgRNAを設計して心筋細胞に届けるためのAAV9ベクターを作成した。そして、このシステムによって心筋細胞で標的遺伝子を効率的にノックダウンできることを確認するとともに、多数のgRNAライブラリを心筋に届けた後に、シングルセルRNA-seqでその細胞の表現型（全遺伝子発現）を解析する仕組みを構築した。Step 2. DNA損傷・p53シグナルが心筋細胞機能を破綻させる機序の解明：　心筋細胞でDNA損傷が誘発される動物モデル・iPS細胞由来心筋を用いて、シングルセルRNA-seq・シングルセルエピゲノム解析により背景に存在する分子機序を解明した（関連する1本の論文を投稿予定）。さらにCUT&RUNによって、心筋細胞の細胞核内でDNA損傷が生じる遺伝子座や領域を同定することに成功した。Step 3. 老化・不全化心筋が心不全を誘導する機序と心筋健常化リプログラミング機序の解明：　心筋シングルセル解析の結果、肥大心筋細胞の特徴的な転写因子を同定することに成功し、この転写因子を用いて不全型心筋を健常化リプログラミングできる可能性を見出した。

This study was conducted to investigate the mechanisms of DNA damage initiation, DNA damage, p53 gene expression, mechanisms of DNA damage initiation, p53 gene expression, mechanisms of DNA damage initiation, mechanisms of DNA damage initiation, Step 1. The mechanism of DNA damage in cardiac muscle cells was explained. The spatial analysis of cardiac tissue model in patients with cardiac insufficiency and the identification of DNA damage-related genes associated with cardiac insufficiency were discussed. CRISPR/Cas9 gene analysis was integrated in vivo Perturb-seq system construction, gene system design, and AAV9 gene generation. In addition, the expression of target genes in cardiac muscle cells was identified and most of the gRNA sequences were analyzed and constructed after the expression of target genes in cardiac muscle cells. Step 2. DNA damage, p53 gene expression, and the mechanism for the functional defect of cardiac muscle cells: DNA damage in cardiac muscle cells induced by animal models, iPS cells derived from cardiac muscle cells, and the molecular mechanism for the existence of DNA damage in cardiac muscle cells analyzed by background analysis (related to this paper) CUT&RUN: DNA damage in the nucleus of cardiac muscle cells Step 3. The mechanism of aging and incomplete cardiac insufficiency induction and the mechanism of cardiac normalization are explained. The results of cardiac analysis and the identification of the characteristic writing factors of hypertrophic cardiac cells are successful. The possibility of using these writing factors to induce incomplete cardiac normalization is shown.

项目成果

これからの循環器研究

未来心血管研究

• 发表时间: 2021
• 作者: Taniguchi M;Matsushita K;Mishima R;Kadota M;Kuraku S;Furuyashiki T;Aya Ikeda;小室一成
• 通讯作者: 小室一成

精密医療の実現を目指す次世代型心臓病学

下一代心脏病学旨在实现精准医疗

• 发表时间: 2021
• 作者: Okadome Yusuke;Morinaga Jun;Fukami Hirotaka;Hori Kota;Ito Teruhiko;Sato Michio;Miyata Keishi;Kuwabara Takashige;Mukoyama Masashi;Suzuki Ryusuke;Tsunoda Ryusuke;Oike Yuichi;野村征太郎
• 通讯作者: 野村征太郎

心筋梗塞・心不全の治療標的としての心保護因子Htra3の同定

确定心脏保护因子 Htra3 作为心肌梗死和心力衰竭的治疗靶点

• 发表时间: 2021

Recent Findings Related to Cardiomyopathy and Genetics.

• DOI: 10.3390/ijms222212522
• 发表时间: 2021-11-20
• 期刊: International journal of molecular sciences
• 影响因子: 5.6
• 作者: Yamada T;Nomura S
• 通讯作者: Nomura S

Recent Progress in Cardiovascular Research Involving Single-Cell Omics Approaches.

• DOI: 10.3389/fcvm.2021.783398
• 发表时间: 2021
• 期刊: Frontiers in cardiovascular medicine
• 影响因子: 3.6
• 作者: Dai Z;Nomura S
• 通讯作者: Nomura S