骨髄巨核球造血微小環境の解明
生体の止血を司り、個体の発生から恒常性維持まで幅広い機能を持つ血小板。その血小板は骨髄で造血幹細胞から分化した「巨核球」から生み出されます。 近年、巨核球の造血は近接する他の細胞やタンパク質といった「骨髄環境」に多大な影響を受けることがわかってきました。私達はこの巨核球造血を制御する骨髄環境を明らかにし、疾患の解明や再生医療への発展に挑みます。
１．骨髄微小環境とは
骨髄は血球細胞の産生に特化した組織です。骨にパッキングされる骨髄は軟組織ですが、細胞外マトリックス、脈管系、そして間質細胞によって複雑な３次元ネットワークが構成されています。
特に『間質細胞』は骨髄内に局所的な微小環境（ニッチ）を構成し、造血幹細胞を含む各種血球前駆細胞の分化・成熟を厳密にコントロールしていることがわかってきました。
ヒトでは１日で新しく産生される血小板の数は 1000億細胞と見込まれています。個体維持に必要な血小板の数を確保するためには、巨核球の自律的な分化・成熟能力だけではなく、周囲の環境（微小環境）による高度に制御された巨核球造血制御システムが必要です。
２．巨核球造血を制御する新しい骨髄間質細胞 「PDPN陽性間質細胞」の発見
「Podoplanin (PDPN)」は血小板・巨核球膜タンパク「C-type lectin-like receptor 2 (CLEC-2)」の生体内リガンドです。我々は骨髄の中で血小板・巨核球造血を調節する新しい間質細胞「PDPN陽性間質細胞」を発見しました (Tamura S et al. Blood. 2016)。PDPNは巨核球の細胞表面に発現するCLEC-2と結合する細胞膜タンパク質です。PDPN陽性間質細胞はPDPNとCLEC-2の結合を介して巨核球と相互作用し、細動脈近傍に巨核球造血微小環境を構成することを明らかにしました。
［右図 成熟骨髄で巨核球造血微小環境を形成するPDPN陽性間質細胞（緑）, 赤：巨核球系細胞, 青：細胞核］
３．骨髄造血微小環境の構築・維持メカニズムの解明に挑む
骨髄間質細胞は、私たちが発見した骨髄PDPN陽性間質細胞だけではありません。様々な間質細胞が協調し合いながら、多種多様な微小環境を骨髄の中に構築しています。私たちは「PDPN陽性間質細胞」と「巨核球造血」というキーワードのもと、複雑かつ多彩な骨髄微小環境がどのように構築・維持されているのか、そして微小環境が破綻した時に個体にどの様な異常が現れるかを明らかにしていきます。
［右図 発生過程の骨髄で環境を形成するPDPN陽性間質細胞（緑）, 赤：血管内皮細胞, 灰：細胞核（Tamura S et al. JBC. 2022）］
骨髄オルガノイドの開発
本研究は人類がいまだ開発の糸口を見いだせていない骨髄オルガノイドの開発に挑みます。オルガノイドは発生生物学、疾患病理学、再生医療などの研究ツールとして期待されますが、骨髄オルガノイドの開発はほとんど進んでいません。骨髄オルガノイドは、骨髄発生の基盤的研究、血液腫瘍や造血不全疾患の疾患モデル、さらには骨髄移植に代替しうる新たな再生医療マテリアルの革新的シーズとして発展することが大いに期待できます。
先天性血液凝固異常症の分子病態解析
血が止まらない （出血性素因）、そして血栓ができやすい（血栓性素因）。このような「血液凝固異常 症」の一部は遺伝子のバリアント（変異）を原因とした先天性疾患です。私達は先天性血液凝固異常症の「遺伝子解析（診断）」を行い、先天性血液凝固異常症の診療に貢献するとともに、見つけた遺伝子バリアントの病態（なぜそのバリアントが血液凝固異常症を引き起こすのか）を分子・細胞レベルで明らかにします。
本研究は名古屋大学医学部附属病院輸血部および国立長寿医療センター血液内科との共同研究として実施しています。
先天性出血性疾患（出血性素因）
先天性出血性疾患は、ほとんどの症例が欠乏因子の責任遺伝子変異による単一遺伝子疾患です。先天性出血性疾患の遺伝子診断の意義は、病型・病態の把握、インヒビター発生リスクの予測、保因者診断、さらには、現在開発が目覚ましい速度で進んでいる遺伝子治療への適応性などが挙げられます。
（右図 血友病B家系であった英国ビクトリア女王とその子供たち）
先天性血栓性疾患（血栓性素因）
先天性血栓性疾患は遺伝性血栓性素因と定義される遺伝子バリアントに加えて、環境因子などが複雑に絡み合い発症に至る多因子疾患と定義されます。先天性血栓性疾患の遺伝子診断の意義の一つは血栓症発症リスクの予測です。妊娠などのライフイベントへの備えや勤務環境などの生活習慣の改善など、遺伝的素因を保持する方々対して血栓症発症の予防を喚起することができます。また、2017年に指定難病に登録された成人の「特発性血栓症」の診断は遺伝学的検査結果が必須であり、先天性血栓性疾患において病態責任遺伝子のバリアント同定は極めて重要な検査です。
分子病態解析
発見した遺伝子バリアントは、培養細胞を用いた異常タンパク質の強制発現解析によって、タンパク質の産生効率や分解の速さ、小胞体やGolgi体といった細胞小器官への異常蓄積（細胞内局在異常）、細胞外分泌能、さらには異常タンパク質の生理機能を分子生物学・細胞生物学・血液凝固学的な観点から多角的に解析します。
［右図 異常血液凝固第XI因子の細胞内局在を解析した結果（Hayakawa et al. JTH. 2021）］
これまでの遺伝子解析疾患
血液凝固第II因子（プロトロンビン）異常症
血液凝固第I因子（フィブリノゲン）欠損・分子異常症
血液凝固第V因子欠損症
血液凝固第VII因子欠損症
血液凝固第VIII因子欠損・分子異常症（血友病A）
血液凝固第IX因子欠損・分子異常症（血友病B）
血液凝固第X因子欠損症
血液凝固第XI因子欠損症
Antithrombin欠損・分子異常症
Protein C欠損・分子異常症
Protein S欠損・分子異常症
Plasminogen Activator Inhibitor (PAI)-1欠損症
Antithrombin-resistance prothrombin (ATR-FII)
von Willebrand病
血液凝固第V第VIII因子合併欠損症
