カルシウムイオンに着目したＫＩＤ症候群の病態解析：生体内観察とシミュレーション

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結果1:Ca2+上昇は角化を誘導する「角化に先立って起こるCa2+上昇が角化を誘導する」という仮説をたて、培養細胞を用いて検証した。培養液中のCa2+をEGTAによってキレートすると、角化直前の細胞内Ca2+上昇は起こらなくなり、角化の特徴であるCornifiedenvelopeという構造の形成も停止した。そのため、Ca2+上昇は細胞外から細胞内への流入によって起こることが推測された。続いて、そのCa2+流入を担うチャネルを同定するため、1細胞RNA-seqを用いて、発現するチャネル分子を網羅的に同定した。発現するチャネル分子のそれぞれに対する阻害薬を用いたスクリーニングを行い、細胞内Ca2+上昇を阻害する薬剤を同定した。そして、この阻害薬によって角化が強く阻害されることを見出した。結果2:Ca2+の異常な上昇は角化異常症を引き起こす。さらに、Ca2+が本当に角化を誘導するのであれば、Ca2+の異常により角化が異常になる疾患があるのではないかと考え、チャネル分子の遺伝子変異によって起こる角化症(角化が促進する疾患群)の一つであるKeratitis-Ichthyosis-Deafness(KID:角膜炎-魚鱗癬-難聴)症候群に着目した。KID症候群ではギャップ結合を作る分子の一つであるコネキシン26に変異があり、細胞同士ではなく細胞内外のチャネル機能が異常に高いヘミチャネルを形成することが明らかになっている。申請者は、このヘミチャネルによって細胞外から細胞内へCa2+が異常に多く流入し、角化を促進するのではないかと仮説をたてた。そこでKID症候群モデルマウスを作成し、二光子顕微鏡によって病変形成前の皮膚のCa2+濃度を生体内で観察し、まず角層直下のCa2+上昇が起こり、続いて角化の促進が起こることが明らかになった。