2022.08.10所長宮崎が、修猷館高等学校の学生に向け講演しました。講演後、数名の学生は研究所を見学し、細胞培養の体験をしました。Biology」に発表されました。近代化に伴いその患者数は増加しており、さらに外科的に結石を除去した後も50%以上の患者で複数回再発する。腎臓結石の約8割がシュウ酸カルシウム結石であり、1割弱が尿酸結石である。発現するKIM-1分子が、すでに発生した結石の、上皮細胞による貪食を誘導することによって、腎臓から結石を減らす作用があること、を明らかにした。これらの発見により、今まで効果的な内科的治療法や薬剤がほぼなかった腎臓結石に対し、AIMやKIM-1が新しい予防・治療法となることが期待される。腎臓結石は再発率が高いが、AIMが効果的な再発予防薬となる可能性も示唆される。ある原発性高シュウ酸尿症I型では、様々な臓器にシュウ酸カルシウム結晶が蓄積し腎臓では結石が多発するが、このような疾患に対する効果的な治療法として応用できる可能性も期待できる。したAIMやKIM-1による新しい内科的治療法が開発されると、患者数が非常に多い腎臓結石に対する外科的治療による医療財政への負担を軽減させ得ることも期待され、社会的なインパクトは大きいと考えられる。インキュベートタイプ(LEAP)の一環として行われた。Biology」オンライン版で公開される。様々な疾患に対し抑制的な効果をもち、幅広い疾患に対する新規治療剤となる可能性を、主に動物実験で明らかにしている(文献1-9)。健康時には、AIMはIgM五量体と結合し不活性型として、高い濃度(ヒトで5μg/mL程度)で血液中にストックされており、疾患発症に伴いIgM(注2)から解離し、活性型のAIMとして疾患治癒を促進することが知られている(文献10)。AIMの量や活性化が不足していると、様々な疾患の発症・増悪を惹起するが、最も顕著に影響を受けるのは腎疾患である。実際、猫のAIMはIgMとの結合親和性が異常に高いため、疾患時にAIMがIgMから解離せず活性化しないため、ほとんどの猫で慢性腎臓病が発症し、多くが腎不全で死亡してしまう(文献11)。AIMによる腎臓結石発症抑制のメカニズムAIMは3つのSRCRドメインを持ち、2番目のドメイン内にあるフリーのシステイン残基と、3つ目のドメインに存在する正に荷電した表面アミノ酸のクラスターの2ヵ所を通じて、細胞の死骸、変性したタンパク質、炎症を引き起こすDAMPsなど、体から出る様々な「ゴミ」と結合する一方、表面が強く負に荷電しているN末端のドメインが、貪食細胞上のスカベンジャー受容体に認識され、結合したゴミと一緒に貪食されてしまう(図1)。図1:AIMの立体構造モデル結果的に、AIMは様々なゴミを体内から効率よく除去(掃除)させる。したゴミが体内に蓄積すると、腎臓病をはじめ様々な疾患が発症・増悪するので、AIMはゴミ掃除を通じ、多くの疾患の予防・治療に貢献している(文献12)。腎臓結石の8割以上で、シュウ酸カルシウムの結晶が核となり、多くのタンパク質を巻き込みながら大きな結石へと成長する。したがって、シュウ酸カルシウムの結晶も、「ゴミ」の一種であり、そのほかの疾患と同じように、AIMによって掃除され疾患が抑制されることになる。興味深いことに、腎臓結石の場合、その「ゴミ掃除」の機構が他の疾患とは異なっていた。シュウ酸カルシウム結晶との結合は、AIMのN末端ドメインとシュウ酸カルシウム結晶との電荷的相互作用を通じてなされていた。その結果、シュウ酸カルシウム結晶表面の電荷は奪われ、結晶どうしが重合できず、結晶は成長しなくなることが明らかとなった。実際、試験管内でシュウ酸カルシウム溶液にAIMを添加すると、一定時間後に観察される刺々しい形をした大きな結晶の産生が顕著に抑制された(図2)。図2:AIM添加によるシュウ酸カルシウム結晶の成長抑制また、マウスの腹腔内にグリオキシル酸を負荷すると、腎臓にシュウ酸カルシウム結石を発生させることできるが、同時にAIM(100μg)を一日一回投与すると、腎臓結石の発生は著しく抑制された(図3)。シュウ酸カルシウムと結合するAIMのN末端ドメインのみ(100アミノ酸程度)を用いても、同様の結晶の成長抑制、並びに腎臓結石発生の抑制を観察した。AIMのN末端ドメインと同じように、強く負に荷電しているタンパク質や化学化合物あるいは人工的なペプチドも、マウスに投与すると腎臓結石の発生を抑制したが、AIMと比べ、結石発生の抑制効果は低かった。これは、AIMとシュウ酸カルシウムとの結合が、他に比べ顕著に強いことが理由であることも分かった。図3:AIM投与による腎臓結石の抑制さらに、マウスにグリオキシル酸を投与し腎臓にシュウ酸カルシウム結晶が沈着すると、その刺々しい形状によって腎臓の細胞が傷つけられ、障害を受けた細胞からDAMPsが放出されて慢性的な炎症が生じ、全身状態も悪化する。AIMを投与すると、結晶の成長を抑制すると同時に、DAMPsも除去されるので、炎症は抑制され全身状態も改善する。このような効果は、DAMPsに結合し除去することができるAIMに特異的であり、他のタンパク質、科学化合物、ペプチドの投与では認められない。このように、AIMの投与は腎臓結石の発生を抑制し、シュウ酸カルシウム結晶の沈着に伴う腎臓での炎症とそれによる全身状態の悪化を改善する。したがって、腎臓結石の予防や結石除去後の再発の抑制に効果的であると考えられる。1(KIM-1;注3)が、上皮細胞による結石の貪食を誘導し、腎臓から結石を減らす作用があることを見出した。マウスにグリオキシル酸を投与し、腎臓に結石が蓄積するにしたがって腎臓におけるKIM-1の発現は上昇するが、結石量がピークとなる6日目以降、結石の量は減り始める。KIM-1を欠損するマウスにグリオキシル酸を投与すると、6日目以降も結石の量は減らず増加した。この結果から、KIM-1の発現を増強することによって、すでに発生した結石を外科的な侵襲なしに腎臓から除去できる可能性が示唆された。急性腎障害においては、AIMとKIM-1は共同して尿細管中の死細胞デブリを除去し、疾患治癒に貢献するが、腎臓結石では独立して働き、AIMが結石発生を阻止し、KIM-1が既に発生した結石の除去を誘導する、という興味深い機構が明らかになった。Macrophage(AIM):マクロファージから分泌され、当初細胞のアポトーシス(細胞死)を抑制する分子として宮﨑徹博士が発見したもの。その後の研究で、体内で発生する様々な不要物(ゴミ)と結合し、貪食細胞に除去させることで、様々な疾患を抑制・治癒する作用があることが明らかになった。炎症反応の誘導に関与する。A)などが知られている。(注3)IgM:免疫グロブリンM。IgGやIgAなどと共に血中に存在する抗体の一種であり、抗体産生過程の最も初期に現れる抗体である。強い発現が誘導される膜タンパク質。スカベンジャー受容体としての機能を持ち、急性腎障害時に尿細管中の細胞の死骸(デブリ)などに付着したAIMと結合し、上皮細胞によるデブリの貪食除去を誘導する。尿中に放出されるKIM-1の断片が、急性腎障害のバイオマーカーとして使われることもある。日仏先端科学(JFFoS)シンポジウムに参加研究者として参加し、ポスター発表をしました。(3次公募)に採択されました。Seminarにて講演しました。