ナノ材料に対する細胞毒性を用いたNLRP3インフラマソーム炎症機構の解析

利用纳米材料的细胞毒性分析NLRP3炎症小体炎症机制

• 批准号: 22K12396
• 负责人: 北見 俊守
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Institute of Physical and Chemical Research
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K12396/
• 关键词: ナノ材料; インフラマソーム; 炎症; 化合物スクリーニング; 毒性解析

自然免疫応答の1つであるNLRP3インフラマソームは、細胞内の生理的変化を感知することで幅広い病原体に対しての免疫応答を可能にする一方、ナノ材料、環境汚染物質、疾患関連物質などにも反応し、炎症性疾患を促進させる。しかし、物質の何が免疫細胞によって認識され、どのようなメカニズムにより炎症機構を活性化させているか明らかでない。本研究では物質の性質を簡単に多様化できるナノ材料を用い、物質の性質と免疫応答の関係を解明する。研究初年度においては、20種類のナノ材料に対する炎症応答をマクロファージで検証し、炎症活性化の強いナノ材料を同定できた。その中でも活性化が最も強かった4種類それぞれに対して化合物スクリーニング（対1280化合物）を行い、炎症活性化の阻害剤を同定することができた。コントロールとしてNLRP3インフラマソーム活性化剤であるニゲリシンを用い、データをフィルターすることで、ナノ材料特異的な阻害剤を同定することができた。ナノ材料特異的な阻害剤は、細胞外物質の取り込みに関わるキナーゼシグナル伝達に関わっていることが分かった。またそれらのシグナル伝達の上流に位置する受容体に対して抗体を用い炎症の阻害を検証したところ、ナノ材料の取り込みに関わる受容体の候補を同定することができた。今後はさらに幅広いナノ材料と化合物を検証し、どのような物質の性質がNRLP3インフラマソームの活性化に強く関わっているかを解析する。

NLRP3炎症小体是先天免疫反应之一，通过感知细胞内的生理变化，能够对多种病原体产生免疫反应，同时还能对多种病原体，如纳米材料、环境污染物和疾病相关的病原体产生免疫反应。它还会发生反应并促进炎症性疾病。然而，目前尚不清楚免疫细胞识别哪些物质以及何种机制激活炎症机制。在这项研究中，我们将使用可以轻松实现材料特性多样化的纳米材料来阐明材料特性与免疫反应之间的关系。在研究的第一年，我们验证了巨噬细胞对20种纳米材料的炎症反应，并能够识别出强烈激活炎症的纳米材料。其中，我们对表现出最强激活作用的四种类型中的每一种进行了化合物筛选（1280种化合物），并能够识别炎症激活的抑制剂。通过使用尼日利亚素（一种 NLRP3 炎症小体激活剂）作为对照并过滤数据，我们能够识别纳米材料特异性抑制剂。纳米材料特异性抑制剂被发现参与细胞外物质摄取的激酶信号传导。此外，通过使用针对这些信号转导上游受体的抗体测试炎症抑制作用，我们能够识别出参与纳米材料摄取的候选受体。未来，我们将研究更广泛的纳米材料和化合物，并分析与NRLP3炎症小体激活密切相关的物质的特性。