我々の研究目的は、心不全の病態生理を明らかにすることによって新たな治療標的を同定し、有効な治療法を開発することである。血中の炎症性サイトカインレベルの上昇や鉄欠乏の合併は心不全の重症度と関連する。我々は心臓を構成する各種細胞の恒常性維持機構の破綻が心臓炎症反応や心臓鉄代謝異常をもたらし、心筋細胞傷害または細胞死が引き起こされて心不全の発症および進展に寄与すると考えている。とりわけ心臓細胞内の核酸、蛋白質、脂質または小器官の分解機構が担う心臓恒常性維持機構の解明に取り組んでいる。心筋細胞内または線維芽細胞内のミトコンドリア特異的オートファジー（マイトファジー）、フェリチン特異的オートファジー（フェリチノファジー）、ミトコンドリアDNAやサイトカインmRNAの分解酵素に加え、リン脂質を加水分解する酵素、ホスホリパーゼA₂に注目し、主に疾患モデルマウスを用いた研究を進めている。また、オートファジー性分解機構の異常が関与する遺伝性疾患の病態形成機序の解明のため、同疾患患者のiPS細胞由来心筋細胞を用いた研究に取り組んでいる。

1. 鉄欠乏下に心筋細胞内フェリチノファジーが寄与する心臓恒常性維持機構の解明
   　Nuclear receptor coactivator 4（NCOA4）を介した鉄貯蔵タンパク質フェリチン選択的オートファジー（フェリチノファジー）は心臓圧負荷刺激により亢進し、それに伴い放出された2価鉄イオンが鉄依存的ネクローシス様細胞死であるフェロトーシスを誘導することで心機能を悪化させる （Elife. 2021）。鉄欠乏状態下の細胞においては、フェリチノファジーは生命活動に利用可能な鉄を遊離させる役割を果たす。鉄欠乏は心不全患者の約 50％に認められるが、その条件下において心筋細胞内のフェリチノファジーがどのように関与するのかは不明である。鉄欠乏下、フェリチノファジーによる心筋細胞内貯蔵鉄利用・遊離鉄増加が心臓機能維持にどのように関与しているか検討している。心筋細胞のフェリチノファジーを抑制すると、鉄欠乏条件下で見られる心機能低下がさらに悪化することを見出した。現在、鉄欠乏によるミトコンドリア機能の低下にフェリチノファジーがどのように関与しているか解析中である。

2. 不全心における心臓線維芽細胞内オートファジーが担う心臓恒常性維持機構の解明
   　心臓線維芽細胞は圧負荷心において NFκB 経路の活性化により炎症細胞の遊走を惹起し、心筋細胞障害を起こして心不全の増悪に関与することを報告した（Sci. Signal. 2021.）。これは、心臓線維芽細胞の変化が心筋細胞及び心機能全体に影響を及ぼすことを示している。心筋細胞におけるオートファジー性分解と心不全に関する今までの知見を基に（Nature Med. 2007, Autophagy 2010, Nature 2012.）、心臓線維芽細胞はオートファジー性分解を介して生成した栄養素を心筋細胞に供与しているのではないかとの仮説を立て検証している。オートファジー必須分子Atg5の心臓線維芽細胞特異的ノックアウトマウスでは圧負荷刺激により対照群に比して有意な心機能の低下を認めており、心臓線維芽細胞におけるオートファジー性分解がどのように心筋細胞へ相互作用しているか現在検討している。

3. ダノン病患者iPS細胞由来心筋細胞を用いた新規心不全治療薬の探索
   　ダノン病はライソソーム膜に存在するLysosomal-associated membrane protein 2（Lamp-2）蛋白質をコードしているX染色体上のLamp2遺伝子の機能喪失変異により心筋症、ミオパチー、精神遅滞などを主徴とするX連鎖性遺伝性疾患である。心筋症は心臓移植を要するほどの重症心不全を呈し、新規治療法が求められている。そこで、オートファジー活性を定量することができる蛍光レポーターを導入したLAMP2欠損iPS細胞由来心筋細胞を用いたハイスループットスクリーニング系を構築し、同心筋細胞においてオートファジー活性を上昇させる薬剤ないし標的遺伝子の探索を目指している。オートファジー活性の蛍光レポーターは数種類の中からHaloTag-GFP-LC3を用いることとした。レトロウイルスベクターで患者由来iPS細胞（LAMP2 欠損）および健常iPS細胞に感染させ、ゲノムDNAへレポーター配列が組み込まれた細胞株を樹立した。FACSでGFP蛍光や蛍光蛋白付きHaloTagリガンドを利用し、導入したレポーター蛋白が機能していることを確認した。

4. 心筋細胞内のフェリチン重鎖が規定する心不全発症進展機序の解明
   　我々は、心臓への圧負荷刺激がフェリチノファジーを誘導してFerritin heavy chain（FTH1）とともにフェリチンを分解し、心臓内遊離鉄の増加、それに伴う脂質酸化および心筋細胞死の増加をもたらして心不全の発症に寄与すること（Elife. 2021;10）、慢性期の不全心においてFTH1蛋白質の発現レベルが対照群に比して持続的に低下していること（J Mol Cell Cardiol. 2009;46）などを報告してきた。現在、不全心におけるFTH1発現レベルの持続的低下の意義の解明に取り組んでいる。具体的には心筋細胞特異的FTH1欠損マウスに横行大動脈狭窄術（TAC）を施して圧負荷誘導性心不全モデルを作製し、心臓における炎症反応や酸化ストレスの変化、そしてATP産生能の変化を検討している。