研究紹介

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研究紹介

1.Stat3阻害薬による乾癬の新規治療法
  担当:三好研(現国立病院機構高知病院皮膚科医長)

我々は、乾癬の表皮角化細胞にStat3が活性化していることを見出した。Stat3はIL-6などのサイトカインや多様な成長因子の刺激により活性化し、細胞の増殖、遊走、生存などに関わる分子の遺伝子発現を制御する。活性型Stat3を恒常的に表皮に発現させたトランスジェニックマウス(K5.Stat3C)は、創傷刺激やホルボルエステル外用の刺激によって乾癬様の皮疹を発症し、これを新たな乾癬モデルマウスとして報告した(Sano S, et al. Nat Med, 2005, 11, 43)。この論文の発表後、Th17が乾癬発症に重要な働きをしていることが相次いで報告され、とくにTh17の産生するIL-22が表皮細胞のStat3を活性化することが分かった。すなわち、乾癬の発症に必要なStat3を表皮—T細胞間クロストークにおける終着分子のひとつとしてとらえることが可能になった。これを証明するためStat3の小分子阻害薬STA21を用いて解析を行った。STA21は角化細胞の増殖を抑制し、逆に分化を促進する働きがあることが明らかになった。次にSTA21を外用薬として治療効果を検討したところ、K5.Stat3Cマウスの乾癬様皮疹発症が抑制できたのみならず、ヒト乾癬皮疹においても約7割の患者で臨床的に有効であった。以上の結果より、Stat3は乾癬の分子標的となり得ることが明らかとなった。

ヒト乾癬皮疹におけるSTA21軟膏の効果
  • Miyoshi et al, J Invest Dermatol, 2011, 131, 108

2.マウスモデルを用いたインディルビンおよびその誘導体を用いた乾癬治療
  担当:三好研(現国立病院機構高知病院皮膚科医長)

天然インディゴは、古くより漢方薬として乾癬治療をはじめ多くの皮膚疾患に利用されてきた。最近、乾癬患者への効果が報告されている。我々は、天然インディゴ、インディゴ中の有効成分であるインディルビン、および誘導体化合物(E804)の角化細胞内Stat3活性化に及ぼす作用、K5.Stat3Cマウスを乾癬モデル動物として皮疹形成に及ぼす効果を検討した。

インディルビンおよびその誘導体を用いた乾癬治療
  • Miyoshi et al, J Dermatol Sci, 2012,65,70

3.乾癬モデルマウスを用いた乾癬発症に関わるサイトカインヒエラルキー
  担当:中島喜美子

近年乾癬の病態にTh17細胞が重要な働きをしている事実が示されているが、我々は、乾癬モデルマウス(K5.Stat3C)の皮疹形成におけるTh17の関与を明らかにしてきた。各種生物学的製剤の投与、あるいはサイトカイン遺伝子ノックアウトマウスとの交配によって、このマウスの皮疹形成にIL-23が最も重要なサイトカインであることがわかった。またTh17が産生するIL-17は、角化細胞を刺激し好中球遊走などに関わるケモカイン分泌を促進する一方、IL−22は角化細胞を増殖させた。さらにIL-23は、Th17およびIL-22を産生するNK細胞(NK-22)の誘導を介して乾癬様皮疹の形成に関わることを明らかにした。このように乾癬の病態に関わるサイトカインヒエラルキーを明確にできたことにより、乾癬治療のため生物学的製剤の位置付けや作用機序の解明に大きな貢献ができた。

乾癬発症に関わるサイトカインヒエラルキー
  • Nakajima K, et al. J Immunol, 2011, 186, 4481

4.サイトカインノックアウトマウスを用いた乾癬発症機序の解明
  担当:高石樹朗

乾癬の病態形成に関わるサイトカインネットワークを明らかにする目的で、特定のサイトカイン産生が欠損するK5.Stat3Cトランスジェニックマウスを作製した。ホルボールエステルによる誘導では、IL-23p19を産生出来ないK5.Stat3C マウスには乾癬様皮疹は形成されなかった。その一方で、IL-17AあるいはIL-22を欠損したマウスでは皮疹が誘導された。これは、乾癬様皮疹形成にIL-23が極めて重要な働きを担うことを示すと同時に、IL-17AあるいはIL-22を代償するサイトカインが存在することを示唆する。

5.乾癬発症におけるTACEの役割
  担当:佐藤健治

乾癬の病態発症におけるTNF-α converting enzyme(TACE)の関与を明らかにするため、乾癬モデルマウスであるK5.Stat3Cマウス耳介にTPAを塗布して形成される乾癬様皮疹の病態を解析した。その結果、皮疹形成の早期から、炎症の増悪に関与するTNF-αや表皮細胞の増殖に関与するHB-EGF、Amphiregulin及びTGF-αの発現量が亢進していた。これらの分子はいずれも細胞膜表面に局在した後、TACEによる切断を受けて細胞膜から遊離し、炎症の増悪や表皮細胞の増殖に関与すると報告されている。従って、本モデルの皮疹形成にTACEが関与している可能性が示唆された。本モデルの皮疹は臨床の乾癬に酷似した病態を示すことから、乾癬の病態形成についてもTACEの関与が期待され、TACEが乾癬治療の有用なターゲットとなりうるかもしれない。

6.関節症性乾癬モデルマウスの確立
  担当:山本真有子

関節症性乾癬は関節炎を伴うタイプの乾癬で、早期から骨・関節の変形をきたし、QOLの低下を招くが、関節症性乾癬を自然発症するモデルマウスはいまだ存在しない。乾癬のモデルマウスであるK5.Stat3Cマウスは外的刺激により乾癬様の皮疹が誘導されるが、関節炎を発症することはない。一方、gp130F759ノックインマウスはIL-6のレセプターを構成するgp130分子への変異導入により、生後1年以上経過するとリウマチ様関節炎を発症する。これら両者を交配することで得られたK5.Stat3C:gp130F759ダブルトランスジェニックマウスは、生後2〜3週で75%のマウスの後脚足趾に角化性紅斑を伴うソーセージ様腫脹が出現し、一部の個体では爪甲の混濁、肥厚を認めた。腫脹足趾では組織学的に腱付着部炎を認めた。さらに腫脹足趾関節周囲でIL-1β、 TNFαなどのpro inflammatory cytokineやIL-23p19、IL12p40、 IL-17a、IL-22、 IFNγといったTh17およびTh1関連サイトカインの発現増加を認め、関節症性乾癬の病態に組織学的にも免疫学的にも酷似していることが示された。今後治療薬のスクリーニングに用いることができると期待される。

7.K14:Raf-ERマウスを用いた尋常性乾癬の病態形成に関する研究
  担当:樽谷勝仁

RafはRasタンパク質の下流のシグナル伝達因子である。マウス表皮特異的にRafを誘導させると、表皮肥厚に加え、好中球優位な炎症細胞浸潤、様々な炎症性サイトカインの発現が誘導され、乾癬様の皮膚変化が起こることが明らかとなった。Raf誘導性の乾癬様の皮膚変化はStat3が欠損した状態では認められなかった。

8.セラミド合成酵素ノックアウトマウスにおける皮膚炎発症に関与する細胞群
  担当:中島喜美子

アトピー性皮膚炎や乾癬の皮疹部においてセラミドが減少しているが、病態にいかに関与しているかは明らかではない。我々はスフィンゴ脂質deno vo合成経路の律速酵素であるserine palmitoyltransferase (SPT)を表皮特異的に欠損したマウスの病態の解析を行っている。このマウスは表皮セラミド量が著しく減少するが、生後2週目以降よりバリア障害が出現し、皮膚には乾癬様の過角化、表皮肥厚および真皮炎症細胞浸潤を認めた。表皮内のLangerhans細胞は活性化し、皮疹部および所属リンパ節においてIL-17を産生するgdT(gd-17)細胞が存在することを明らかにした。また、抗IL-12/23p40抗体を投与することによって皮膚病変およびgd-17細胞の誘導は抑制された。以上のことから、このマウスは表皮セラミドの減少に伴う免疫反応の異常や、乾癬様皮膚炎発症のモデルとして有用と考える。

9.メタボリック症候群と乾癬
  担当:中島英貴

乾癬は、遺伝的素因に環境要因が加わって発症するとされるが、最近、肥満やメタボリック症候群との関連が言われている。事実、日本人の乾癬患者でのメタボリック症候群合併率は約3割もあり、健常人における割合よりも高い。我々は、正常人を対照に乾癬患者の血清サイトカイン、アディポカインを検討した結果、免疫細胞と脂肪細胞のクロストークが乾癬の発症や増悪に深く関与している証拠を得た。このクロストークを明らかにすることで、乾癬の予防や治療に役立つ可能性があると考えている。

メタボリック症候群と乾癬
  • Nakajima H, et al. J Dermatol Sci, 2010, 60, 45
  • Nakajima H, et al. Arch Dermatol Res, 2011, 303, 451
  • Nakajima H, et al. Arch Dermatol Res, 2012, 304, 81

10.尋常性乾癬から関節症性乾癬への移行予測因子の解析
  担当:髙田智也

PET/CTは症状のある関節症性乾癬(PsA)の検出や病勢評価のみでなく、無症候性PsAの評価や、尋常性乾癬(PsV)患者における無症候性関節炎の評価にも有用である。PsVからPsAへの移行を早期に予見することによって、より効果的な治療介入が可能となる。現在、PsV患者にPET/CTを施行し、無症候性PsAの頻度を解析すると共に、その変化(発症や増悪)とリンクする臨床的・血液学的メルクマークの探索を行っている。

尋常性乾癬から関節症性乾癬への移行予測因子の解析
  • Takata T, et al. J Dermatol Sci 2011, 64, 144

11.モデルマウスを用いたイミキモドによる紫外線発癌退縮機序の解明
  担当:横川真紀

我々はイミキモドの抗癌作用を明らかにするために、紫外線照射により高い発癌頻度を示すK5.Stat3Cマウスを用いて解析を行っている。ヒトと同様に、このモデルマウスに発生する癌はイミキモド投与により縮小し、組織学的にキラーT細胞や形質細胞様樹状細胞(pDC)が腫瘍局所に多数浸潤してくることが明らかとなった。すなわちイミキモドが自然免疫と獲得免疫いずれをも賦活し、抗腫瘍活性を高めることがわかった。

日光角化症モデルマウスを用いた免疫学的なイミキモドの効果の解析
  • Yokogawa M, et al. Mol Carcinoq 2012 Mar 16. doi: 10.1002/mc.21901

12.モデルマウスを用いたタクロリムス外用による発癌誘導性有無の検討
  担当:志賀建夫

タクロリムス軟膏はアトピー性皮膚炎治療に用いられる外用薬であるが、局所の免疫を抑制するため、紫外線発癌の促進が懸念される。そのため、マウスモデル用いてタクロリムス軟膏外用と紫外線発癌の関与について検討を行った。K5.Stat3Cマウスは紫外線照射を繰り返すことで、12~18週と早期に耳介にSCCを生じる。紫外線照射後、左右の耳介それぞれにワセリンとタクロリムス軟膏を投与したが、発癌時期や悪性度に明らかな差はみられなかった。すなわちタクロリムス軟膏外用が紫外線発癌を明らかに促進するというデータは得られなかった。

タクロリムスは紫外線発癌を促進しない
  • Shiga T, et al. J Dermatol Sci. 2012 Nov;68(2):112-5

13.新規ループス腎炎モデルマウスの開発
  担当:横川真紀

SLEは皮膚のみならず内臓に重大な障害を来す膠原病である。とくにループス腎炎は生命予後に関わる。いままでFasシグナルなど特定の遺伝子を改変したマウスに生じるループス腎炎の解析が行われてきたが、正常マウスにこの疾病を誘導できる系はほとんど知られていない。我々は正常マウス皮膚にTLR7アゴニストを外用することにより、1ヶ月以内にdouble strand DNAに対する抗体が検出され、2ヶ月以内に糸球体腎炎が生じて、4ヶ月以内に全例が死亡することを見出した(特許出願中)。またTLR7ノックアウトマウスでは発症が抑制されることより、TLRシグナルがこの自己免疫疾患の発症に重要な働きをすることが示唆された。

14.ゴルジ装置異常による表皮バリア破綻に関する研究
  担当:樽谷勝仁

Golgi pH regulator (GPHR)はゴルジ装置に発現するタンパク質でゴルジ体のカウンターイオンチャネルとして働き、ゴルジ装置の酸性化に寄与して、その機能に必須の役割を果たしている。我々は表皮特異的GPHRノックアウトマウスを作製した。表皮特異的GPHRノックアウトマウスは生後5日目に色素脱出が認められるようになるとともに表皮が軽度粗造化し、生後2-3週後より鱗屑を付着した皮膚炎が惹起された。同マウスの皮膚で生後5日目頃より表皮水分蒸散量の上昇が認められ、電子顕微鏡所見で顆粒層の層板顆粒の変性が認められた。

ゴルジ装置異常と皮膚バリア機能
  • Tarutani M, et al. J Invest Dermatol. 2012 Aug;132(8):2019-25.

15.真皮コラーゲン生成に関わる新たな分子
  担当:寺石美香

TGF-βはコラーゲンの合成促進および分解抑制のいずれにも作用し、皮膚の線維化リモデリングに関与する。TGF-βシグナルは、Smadファミリーとそれに関与する様々な制御因子の多彩な作用により構成される。Smad-interacting protein 1(SIP1)は、Smadに結合する転写抑制因子であるdEF1/ZEBファミリーに属するが、皮膚線維化に対する役割は不明であった。我々は、SIP1の真皮コラーゲン生成への関与について検討した。皮膚線維芽細胞におけるSIP1発現レベルの低下はコラーゲン合成を抑制した。つまり、SIP1はコラーゲン合成に促進的に働くことが示唆された。さらにCre/loxP法により中胚葉プロモータ特異的SIP1ノックアウトマウスを作製した。このノックアウトマウスでは真皮形成の異常を認めた。さらにこのマウス皮膚では実験的強皮症様の皮膚線維化の誘導が抑制された。すなわちこの分子を標的にすることが、強皮症、ケロイドなど皮膚線維化疾患に対する新たな治療法となる可能性が示された。

16.表皮角化細胞から誘導するiPS細胞
  担当:高石樹朗

iPS細胞(Induced pluripotent stem cells; 人工多能性幹細胞)は、次世代の再生医療を支える基盤技術として大いに期待されている。しかしながら、iPS細胞の臨床応用を目指すためには、外来遺伝子の染色体DNAへの取り込みは避けなければならない。我々はこの問題を解決するために、piggyBacトランスポゾンベクターやセンダイウイルスベクター等を用いてヒト表皮角化細胞からiPS細胞の作製を試みている。

17.尋常性白斑における表皮角化細胞の役割
  担当:髙田智也

我々は尋常性白斑の病態形成に、表皮角化細胞から産生されるエンドセリン−1(ET-1)の産生不全が関与すると考えている。白斑患者の病変部から得た表皮角化細胞に紫外線照射を行うと、非病変部や健常人に比べ、ET-1の発現が低下していた。また、白斑治療に行うミニグラフトの際、採皮部への紫外線照射の有用性についても検討中である。

18.EGFR阻害薬によるざ瘡様皮疹の発症機序の解析
  担当:髙田智也

ざ瘡様皮疹(papulopustular eruption: PPE)は、癌治療で多用されるEGFR阻害薬投与中の患者に最も多い皮膚障害であるが、発症機序は未だ明らかではない。我々は、PPEの組織像がざ瘡と異なり、脂腺周囲に炎症細胞浸潤が目立つこと、また膿疱形成前より脂腺周囲に炎症がみられることを見出した。更に脂腺細胞をEGFR抗体で刺激すると、炎症性サイトカインの発現が上昇していた。現在、ビタミンC誘導体などによる新たなPPEの治療法を探索している。分子標的薬による皮膚障害の機序を解明、コントロールすることで、多くの担癌患者のQOLが改善することを期待している。

EGFRの標的としての皮脂腺の役割
  • Takata T, et al. J Dermatol Sci 2012 Mar 3

19.乾癬のバイオマーカー
  担当:中島英貴 

乾癬に対する治療において、治療効果の予測や寛解状態を決定することができるバイオマーカーとしてLeucine-rich-α-2 glycoprotein (LRG) がある。我々は、血清LRG が乾癬の重症度と相関し、CRP よりも感度が高いことを明らかにした。今後は生物学製剤の二次無効の早期予測や、寛解により投与中止を判断する際に有用であるかを検討して、乾癬治療におけるバイオフリーを目指す。

乾癬のバイオマーカー
  • Nakajima H, et al. J Dermatol Sci,86(2):170-174,2017.

20.表皮角化細胞から誘導するiPS細胞
  担当:志賀建夫(医療法人川村会くぼかわ病院皮膚科医長)

乾癬では近年、IL-23/Th17軸が病態の中心的な役割を果たすことが報告されている。事実、IL-23やIL-17を標的とする生物製剤が乾癬の治療に用いられ、良好な治療効果が得られている。一方、TNF阻害薬はIL-23/Th17軸の上流に存在するTNF-α、iNOS産生樹状細胞(Tip-DC)に作用すると考えられてきた。Th17細胞もTNF-αを産生することが知られていたが、TNF阻害薬がT細胞にも作用しうるかははっきりしていなかった。そこで末梢血からT細胞のみを分離した上でTh17誘導を行い、T細胞に対するTNF阻害薬の効果を検討した。Th17誘導細胞はTNF-α、IL-17Aのいずれをも産生しており、そこにTNF阻害薬(エタネルセプト、アダリムマブ)を添加するとIL-17Aの産生が抑制された。またTh17誘導した細胞に発現しているTNF-α受容体(TNFR2)を抗体で阻害した場合もIL-17Aの産生は抑制された。以上のことからTNF阻害薬はTNF/TNFR2シグナルを標的として、乾癬におけるTh17細胞の働きを減弱させるものと考えられた。

21.Mowat-Wilson症候群の原因遺伝子ZEB2のコラーゲン合成経路への関与
  担当:寺石美香(高知県立幡多けんみん病院皮膚科医長)

Mowat-Wilson症候群(MOWS)は重度知的障害、特徴的顔貌、小頭症を3主徴に、ヒルシュスプルング病(巨大結腸症)、先天性心疾患などの合併を特徴とする症候群で、ZEB2遺伝子の突然変異によって生じる。MOWS患者の皮膚症状については詳細な検討がなされていなかったが、我々は同患者の皮膚に過進展、関節の過屈曲、皮膚萎縮性瘢痕など、Ehlers-Danlos症候群(EDS)に似た症状を確認した。MOWS患者は健常人に比べ、超音波検査で真皮が菲薄し、更に電子顕微鏡では真皮コラーゲン線維束の径の小型化、形状の不整化といった、EDSでみられる異常を示していた。我々は、ZEB2遺伝子を欠失させたマウスを作製し、皮膚の性状、電子顕微鏡での形態がMOWS患者と類似していることを確認した。このマウスの線維芽細胞でコラーゲン合成に関与する種々の遺伝子発現を検討した結果、コラーゲンの合成経路が抑制され、分解経路が亢進していることが示された。ブレオマイシンによる線維化誘導でも線維化反応の減弱を認めた。以上より、本研究はZEB2の変異や欠失が線維芽細胞の異常なコラーゲン合成、分解を生じる原因となることを示し、ZEB2を標的とした線維化疾患に対する新規治療法の可能性を与えている。