一細胞解析に基づく心不全における非心筋細胞の再定義及びその機能解明

基于单细胞分析重新定义心力衰竭中的非心肌细胞并阐明其功能

• 批准号: 17J05937
• 负责人: 候 聡志
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-04-26 至 2019-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17J05937/
• 关键词: 一細胞解析; 非心筋細胞; 心臓線維芽細胞; 心不全; HtrA3; ネットワーク解析

健常及び圧負荷心不全モデルマウスの心臓より非心筋細胞を単離して一細胞トランスクリプトーム解析を行い、それに基づく各種非心筋細胞の分類を行った。その結果、血管内皮細胞, 線維芽細胞, 平滑筋細胞, 免疫系細胞（白血球）の４群に別れた。各々の細胞集団に特徴的な遺伝子発現ネットワークを同定することに成功したが、そのうちの線維芽細胞で特徴的に発現している遺伝子のネットワーク解析を行ったところ、まだ機能が知られていないHtrA3（High temperature requirement A serine peptidase 3）を見出した。HtrA3 KOマウスを作成して解析したところ、通常では心室壁肥厚を認めた他、特に圧負荷に際して高度な心拡大, 心機能低下を認めた。野生型マウスに比べてHtrA3 KOマウスでは高度な線維化が生じており、その原因としてpSmad2/3の増加を認めたことから、TGFβシグナルの活性化が考えられた。初代培養線維芽細胞にHtrA3の過剰発現やknock downを行った結果、HtrA3はTGFβ成熟過程でそれを分解することで、成熟TGFβが減少し、その結果TGFβシグナルが抑えられることが分かった。HtrA3 KOマウスでも同様にTGFβシグナルの亢進が認められ、圧負荷に対する脆弱性はTGFβ中和抗体の投与により改善することも分かった。最後に野生型マウス及びHtrA3 KOマウスから別々に線維芽細胞を回収して一細胞RNAseqを行い、線維芽細胞では膠原線維や細胞外マトリクスタンパク、TGFβシグナル下流遺伝子の活性化を認めた。以上から、HtrA3シグナルは線維芽細胞において、TGFβシグナルの過剰活性化を防ぐための一種の恒常性維持機構であると考えられる。

Healthy and healthy heart failure, heart failure. The results showed that vascular endothelial cells, line maintenance germ cells, smooth muscle cells, immune system cells (white blood cells) 4 groups were different. The sub-system of each cell set shows that the data is the same as that of Htra 3 (High temperature requirement A serine peptidase 3), which is the same as that of the cluster. HtrA3 KO is used to analyze the heart disease, usually the hypertrophy of the ventricular wall, the heart rate of the heart is very high, and the heart is low. The wild type virus is more sensitive than HtrA3 KO, the reason is pSmad2/3, and the reason is that TGF β is not active. The results of primary culture line maintenance HtrA3, HtrA3 TGF β maturation, TGF β maturation, mature TGF β reduction, and TGF β inhibition were observed. The neutralizing antibody of HtrA3 KO β neutralizing antibody (TGF β) was increased in the same way as that of TGF β antibody (P < 0.01). In the end, the wild type and HtrA3 KO cell lines were used to analyze the activity of cell RNAseq, cell cycle, cell cycle, cell cycle The above tests, the maintenance of germ cell cycle, the HtrA3 β-cell cycle, and the activation of a constant maintenance mechanism, such as TGF β-cycle, have been tested.

项目成果

Single-cell analysis of non-cardiomyocytes reveals a critical regulator of cardiac homeostasis

非心肌细胞的单细胞分析揭示了心脏稳态的关键调节因子

• 发表时间: 2018
• 作者: Y. Hirata;K. Watanabe;A. Yamazaki;S. Yoshihashi;A. Uritani;Y. Koba;N. Matsufuji;T. Yanagida;K. Fukuda;Toshiyuki Ko
• 通讯作者: Toshiyuki Ko