Roll of Cellular Senescence in the Pathogenesis of Aniridia

无虹膜症发病机制中细胞衰老的滚动

基本信息

批准号：
21K09696
负责人：
川崎諭
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K09696/
关键词：
無虹彩症 PAX6 細胞老化 p53 角膜上皮細胞

项目摘要

無虹彩症は先天的異常に加え、後天性にも白内障、角膜輪部疲弊症、緑内障などを発症する。これらは加齢性疾患であることから、PAX6遺伝子量の減少が細胞老化を促進し、結果として組織老化を招いている可能性がある。我々はヒトの無虹彩症のin vitro病態モデルとして、PAX6遺伝子の片アリルに機能喪失型変異を導入したヒトiPS細胞を作製した。本研究では、この細胞を用いて角膜上皮細胞や水晶体上皮細胞へと高効率に分化誘導し、PAX6遺伝子量と細胞老化との関係についてin vitroの実験系にて検討することを目的とする。我々の仮説の背景にある分子メカニズムについては、p53とPAX6は相互にカウンターバランスの関係にあり、PAX6遺伝子発現量が半減する無虹彩症においては、p53がタンパク発現量レベルあるいは転写活性レベルで亢進し、細胞老化やアポトーシスを誘導するのではないかと推測している。令和3年度にはB7株iPS細胞（線維芽細胞由来のiPS細胞）をもととしたPAX6+/-細胞およびPAX6-/-細胞を樹立した。この細胞はSEAMを経て角膜上皮細胞に高効率に分化誘導することが可能であった。令和４年度にはこの細胞の遺伝子発現を調べるとともに細胞老化についての評価系の確立を行った。この細胞においてはがん遺伝子MYCとKLF4の発現が亢進しており、細胞サイズの増大や細胞増殖速度の低下といった細胞老化表現型が見られた。がん遺伝子のk-rasによって老化が誘導されることはよく知られており、類似の現象である可能性があると考えられた。またこの細胞においては結膜上皮細胞のマーカーであるケラチン4/13やMUC4遺伝子の発現が高かったが、無虹彩症患者において角膜上皮細胞が疲弊することが知られており、それを反映する結果であると考えられた。

除先天性异常外，Aniris还会发展出获得的白内障，边缘疲劳和青光眼。由于这些是与年龄相关的疾病，因此PAX6基因量减少可能会促进细胞衰老，从而促进组织衰老。我们已经产生了人类IPS细胞，该细胞已将功能丧失的突变引入了PAX6基因的一个等位基因，作为人aniris的体外病理模型。这项研究旨在使用这些细胞以高效率诱导角膜上皮细胞和晶状体上皮细胞分化，并研究体外实验系统中PAX6基因与细胞衰老量之间的关系。关于我们假设背后的分子机制，我们推测p53和Pax6与彼此之间存在平衡关系，并且在Aniridiipois中，PAX6基因表达水平降低了一半，p53在蛋白质表达或转录活性水平上增加，诱导细胞粘膜和凋亡。在2021年，基于B7菌株IPS细胞（源自成纤维细胞）的B7菌株IPS细胞（IPS细胞）建立了PAX6 +/-细胞和PAX6 - / - 细胞。该细胞可能高效地通过接缝诱导角膜上皮细胞分化。在2022年，检查了该细胞的基因表达，并建立了细胞衰老的评估系统。在该细胞中，肿瘤基因MYC和KLF4的表达增加了，观察到细胞衰老表型，例如细胞大小的增加和细胞增殖率降低。众所周知，衰老是由癌基因K-Ras诱导的，被认为是类似的现象。此外，尽管角蛋白4/13和MUC4基因是结膜上皮细胞的标志物，但在这些细胞中高度表达，但众所周知，角膜上皮细胞在厌食症患者中已经耗尽，因此被认为是这种结果。