単一細胞解析に基づく心不全特異的な線維芽細胞集団を標的とした心不全の新規治療戦略

基于单细胞分析的针对心力衰竭特异性成纤维细胞群的心力衰竭新治疗策略

基本信息

批准号：
21J12663
负责人：
小室仁
金额：
$ 0.96万
依托单位：
Keio University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-28 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21J12663/
关键词：
single cell RNA-seq 心不全 c-Myc 心臓線維芽細胞

项目摘要

申請者はこれまで非心筋細胞の中でも線維化の中心的な役割を担っている線維芽細胞の線維化以外の心不全発症における役割を検討した。マウスの心臓に圧負荷を与え、single cell RNA-seq (scRNA-seq)を行ったところ、不全心において心臓線維芽細胞は不均一であり6つのサブグループに分かれることが判明した。その中で心不全期に特異的に出現する心臓線維芽細胞が存在すること、さらにその心臓線維芽細胞にのみ転写因子c-Mycが高発現していることを発見した。そこでこの心不全特異的線維芽細胞におけるc-Mycの役割を明らかにするために、心臓線維芽細胞特異的c-Myc KOマウスとc-Myc OEマウスを作成した。圧負荷による心不全を誘導したところ、WTマウスに比較してOEマウスにおいて心機能の低下が顕著となり、逆にKOマウスでは心機能の低下が抑制された。このことは心臓線維芽細胞が線維化とは異なる機序で心不全発症に関与していること及び心不全特異的心臓線維芽細胞で発現するc-Mycが心不全発症の原因になっていることを示している。次に、c-Mycがどのようにして心筋細胞の機能を低下させるかを検討するため、マルチオミクス解析を行ったところ、c-Mycを発現する心臓線維芽細胞が分泌する因子が心筋細胞に作用していることが示唆された。RNA-seqのデータとscRNA-seqのデータから因子の候補を絞り込み、心臓線維芽細胞が分泌するCxcl1が心筋細胞に直接作用していることが示された。そこで心不全モデルマウスにCxcl1の特異的な受容体であるCxcr2の中和抗体を投与したところ、投与しないマウスに比べて心機能の低下が抑制された。このことから、心不全時に出現するc-Myc陽性心臓線維芽細胞がCxcl1を発現し、それが心筋細胞に作用することで心不全の病態に影響を及ぼしていることが示唆された。

申请人之前已经研究了成纤维细胞在非心肌细胞的纤维化中起核心作用，在纤维化以外的心力衰竭的发展中的作用。通过施加压力超负荷对小鼠心脏进行单细胞RNA-seq（scRNA-seq），发现衰竭心脏中的心脏成纤维细胞是异质的，分为六个亚组。其中，我们发现有心力衰竭时特异出现的心脏成纤维细胞，并且只有这些心脏成纤维细胞高表达转录因子c-Myc。因此，为了阐明c-Myc在心力衰竭特异性成纤维细胞中的作用，我们生成了心脏成纤维细胞特异性c-Myc KO小鼠和c-Myc OE小鼠。当压力超负荷诱发心力衰竭时，OE小鼠的心功能下降比WT小鼠更明显，相反，KO小鼠的心功能下降受到抑制。这表明心脏成纤维细胞通过与纤维化不同的机制参与心力衰竭的发展，并且心力衰竭特异性心脏成纤维细胞中表达的c-Myc是心力衰竭发病的原因。接下来，为了研究c-Myc如何降低心肌细胞的功能，我们进行了多组学分析，发现表达c-Myc的心脏成纤维细胞分泌的因子对心肌细胞产生影响。我们从RNA-seq数据和scRNA-seq数据中缩小了候选因子的范围，结果表明心脏成纤维细胞分泌的Cxcl1直接作用于心肌细胞。因此，当他们向心力衰竭模型小鼠施用中和Cxcr2（Cxcl1的特异性受体）的抗体时，与未施用该抗体的小鼠相比，心脏功能的下降得到抑制。这表明心力衰竭期间出现的c-Myc阳性心脏成纤维细胞表达Cxcl1，并且Cxcl1通过作用于心肌细胞来影响心力衰竭的病理学。