慢性膵炎(CP)は、比較的一般的だが、治療が困難な疾患で、漸進的で不可逆的な膵臓形態学的変化と連続的または再発性の炎症性膵臓疾患が特徴だ。国内外の多くの学者がこの病気の诊断、治疗、発病机関のことを巡って膨大な研究を行っている。

今までの研究では、エンコードたんぱく質酵素や抑制剤の遺伝子が突然変異を起こすと、急性膵炎の発生を促し、慢性膵炎に発展することが明らかになっている。例えば、PRSS1(ヤン・イオン膵臓プロテアーゼ)、CTRC(タヌキプロテアーゼC)、SPINK1(カゾールプロテアーゼ抑制剤1)などの何らかの原因が、自発的に活性化または干渉保護メカニズムを活性化させることによって、膵臓プロテアーゼの有害な変形を促進することができる。また、慢性膵炎の遺伝リスクは、膵臓にあるプロテアーゼの活性とは関係のないメカニズムを解明することもできる。PRSS1のような突然変異は膵臓に影響を及ぼさないが、酵素が誤って折りたたんで、内質ネットワーク(ER)ストレスを引き起こす。同様に、CPA1(炭酸ペプターゼA1)の突然変異も体外で酵素を誤って畳むことを招いて、CPA1细胞内に滞留して解决することと関连したERのストレスをもたらした。

体外で観察した結果、突然変異による膵臓内の膵臓プロテアーゼを自発的に活性化させ、突然変異の誘導を支援する誤った折畳みやERの刺激を支援したが、適切な動物モデルの証拠が不足していた。これは研究者の疾病メカニズムへの理解を制限し、新たな治療法の臨床前試験を阻害する。ここで、最近の新記事3つのCPモデルをご紹介します。研究に参考できればと思います。

慢性膵炎の動物のモデル一：

spink1遺伝子は慢性膵炎の重要な発症因子で、spink1はc.194+2t>cが中国のCP患者に最も多く見られる変異だ。これまでの唯一の体内研究は、純合Spink1(SpinK3とも呼ばれる)がノックアウトマウスの研究に集中していたが、生まれ後15日間以内に広く範囲で食作用をマクロファージと死亡していたことがわかった。中国CP患者の80%以上がSPINK1 .194+2t>c変异体雑合子を持ち、研究者はCRISPR/Cas遺伝子編集技術を用いてSPINK1を作製し、マウスを激変させる(SPINK1−/−とSPINK1+/−)。昔の報道と一致し、spink1−/−マウスは生まれて間もなく死亡した。セラピー治療を受けたspink1+/+とspink1+/−マウスは、9週目に腺が縮み、炎性細胞浸潤した(図1)。特に、cerulein処理を受け付けるspink1+/−マウスにCPのような症状が現れている。またSPINK1+/−マウスの自然状態では13週間ですい臓線維症、星状細胞の活性化などの病理変化が見られた。この研究では、雑合Spink1 c.194+2T> cが体内に急変して発症性があることを確認し、このような変異が他の要因なしにCPに直接発生することを初めて発見した。

【図1】 SPINK1+/マウス異なる年齢段階でのすい臓の形の変化¹(1枚の写真の左下の角が典型的な変化を示し、クローズ矢印がプロテインの栓の形成を示す)

にもかかわらず、研究者は全てのマウスに慢性膵炎が13週間に起こるとは限らないことに注意している。この原因は雑合Spink1.194+2T> c突然変異の部分が現れ、観察時間が不足している可能性がある。しかし、慢性膵炎の発生メカニズムと潜在的治療の標的に用いられることを検討するため、雑合子Spink1c.194+2T> cが子鼠を変化させるのは望ましいモデルだ。また、マウスの模型が慢性膵炎の膵腺石灰化を研究する新しいモデルにもなることを示すプロテインの存在である。

慢性膵炎の動物モデル二:

研究によると、マウスの組織にはT7、T8、T9、T209の4種の膵臓プロテアーゼが高いレベルで表されており、このうちT7亜は膵臓の40 ~ 50%を占めている。T7亜型膵臓たんぱく質の自発的な活性化を促し、慢性膵炎の動物モデルを構築しようとする研究者たちだ。ペプチド活性化にala突然変異を導入し、代わりにasp23(p.d 23 a)、構築をt7d23aに算入マウスの遺伝子を叩き、このマウス2 ~ 3週間の時、すい臓の形は正常なが4 ~ 5周時の半分以上がマウスのすい臓の変化は、具体的な表現を研究管拡張と弥漫性間質線維症などの症状を伴う大量炎性細胞が浸润し、かつフユセンターの局部が壊死、慢性胰腺炎の症状と似た(図2)。

【図2】赤ちゃんマウスの病理的変化を判定する遺伝子T7D23A²

アミラーゼは急性膵炎の診断に最も多く用いられる指標である。このため、研究者は様々な年齢のT7D23Aのマウスの血漿に含まれるアミラーゼの活性を測定した結果、膵臓にある膵臓プロテアーゼの活性化は、全体の疾病の中で続いていることがわかった。また、膵臓プロテアーゼが自発的に活性化するのとは無関係なメカニズムを排除するために、p.D23A、K24Gの2つの突然変異のマウスのプロテアーゼを設置し、膵臓プロテアーゼの誤った折り畳みなどは、T7D23Aのラットの表面型を引き起こすことはないことを発見した。

最後に、研究者たちはT7D23Aのマウスと人間の膵臓炎の特徴を比較した。この新しいモデルは人間の膵臓炎の臨床疾患の特徴を総括している。とにかく、初の慢性膵臓炎の臨床前のマウスの模型を展示した。この病気は、膵臓内の膵臓プロテアーゼが自発的に活性化させたために作動した。このモデルは人間の慢性膵炎の顕著な特徴を総括している。

慢性膵炎の動物モデル三:

プリシオンの突然変異は膵臓にプリオン活性に影響を与えないが、酵素が誤って折りたたんだため、内質ネットワーク(ER)ストレスを引き起こす。同様に、CPA1(炭酸ペプターゼA1)の突然変異も体外で酵素を誤折り、CPA1細胞内の滞在と降解に関連したERのストレスを引き起こし、慢性膵炎の発症に関与することができる。研究者は、マウスCpa1遺伝子にヒトCpa1を突然変異させてp.N256Kを運ぶことによって、Cpa1 N256Kのマウスを構築し、同時に、Cpa1タンパク質の活性の喪失やCpa1の誤りの発生を区別するために、Cpa1ニューllの組織を組み合わせた。その結果、CPA1 N256Kマウスは正常に成長して繁殖することができるが、3月齢からすい臓が小さく見えるなど、腺泡細胞萎縮や炎症性細胞浸润など、慢性膵炎の看板病理の特徴がある。

最後に、CPA1 N256K品系の組織学的変化がERストレス表示物の上昇と関連しているかどうかを決定するため、研究者はそれぞれ1月齢、3月齢、12月齢マウスのパートナーであるタンパク質Hspa5 (BiP)と転写因子Ddit3 (CHOP)を測定した。一連の実験では、CPA1の突然変異のp.N256Kにより、酵素が誤って折り曲げられ、慢性膵炎を発生させるとともに、ERストレスに関連した枯死音節因子CHOPの上昇を促している。CPA1 nullマウスはこの病理現象を観察せず、CPA1機能の喪失自体は、腺細胞損傷を引き起こすものではないことを示している。

つまり、抗化酵素の間違った折り畳みやERストレスに関わる慢性膵炎の小さなマウスのモデルは初めてだ。特に、様々な環境要因(アルコール、喫煙、高脂肪食品など)や慢性膵炎の発生や発展に及ぼす影響を調べるのに適している。

本文が言及した三つの慢性胰腺炎動物の模型はspink1c. 194 + 2 t> c突然変異マウス、t7d23a時突然変異マウス、cpa1n256k時突然変異マウス均戦業が生物を構築し、これらの动物の模型が胰腺炎のための研究と治療の優れたモデルを提供して、一つの研究も提供した新しい発想、一部体外に実験がすでに結論を生体実験の変異遺伝子疾患、確認も足りない携帯変異のマウスモデル通じてを生体の研究の一つの可能な方法である。

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参考文献

1.Sun C, Liu M, An W, et al. Heterozygous Spink1 c.194+2T>C mutant mice spontaneously develop chronic pancreatitis. Gut 2019; 69 (5): 967- 968. DOI: 10.1136/gutjnl-2019-318790

2.Geisz, A., Sahin-Tóth, M. A preclinical model of chronic pancreatitis driven by trypsinogen autoactivation [J]. Nature Communications, 2018, 9(1). DOI: 10.1038/s41467-018-07347-y

3.Hegyi E, Sahin-Tóth M. Human CPA1 mutation causes digestive enzyme misfolding and chronic pancreatitis in mice [J]. Gut, 2018, 68 (2): 301- 312. DOI: 10.1136/gutjnl-2018-315994.

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