リリース先：⼤阪科学・⼤学記者クラブ、⽂部科学記者会、科学記者会、厚⽣労働記者会、厚⽣⽇⽐⾕クラブ

2023 年 9 ⽉ 11 ⽇

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PRESS RELEASE

⼼不全を増悪させる因⼦として⼼筋細胞由来分泌蛋⽩ Wnt5a を同定【本件のポイント】■ ⼼筋細胞由来 Wnt5a が⼼不全を増悪させることが判明■ Wnt5a は⼼筋細胞の機械的刺激に対する細胞応答※1 に必要■ Wnt5a 阻害による新たな⼼不全治療法の開発に期待
学校法⼈関⻄医科⼤学（⼤阪府枚⽅市 理事⻑・⼭下敏夫、学⻑・⽊梨達雄）内科学第⼆講座塩島⼀朗
教授らの研究チームが、⼼筋細胞由来 Wnt5a が⼼不全を増悪させるという研究結果を発表しました。
詳しい研究概要は次ページ以降の別添資料をご参照ください。
なお、本研究をまとめた論⽂が『iScience』（インパクトファクター：5.8）に 7 ⽉ 21 ⽇（⾦）付で掲載されました。今回の研究により、⼼筋細胞由来 Wnt5a が⼼不全を増悪させること、また、⼼筋細胞では Wnt5a が転写調節因⼦※2 である YAP（Yes-associated protein）の活性化を介して機械的刺激の受容に関与することが明らかにされました。これらの結果をもとに新たな⼼不全治療法が開発されることが期待されます。

■書誌情報
掲

載

誌

「iScience」（https://doi.org/10.1016/j.isci.2023.107146）
Wnt5a-YAP signaling axis mediates mechanotransduction

論⽂タイトルin cardiac myocytes and contributes to contractile dysfunction
induced by pressure overload
Hiroshi Kishimoto, Masayoshi Iwasaki, Kensaku Wada, Keita Horitani,

筆者

Osamu Tsukamoto, Kenta Kamikubo, Seitaro Nomura, Shinji
Matsumoto, Takeshi Harada, Daisuke Motooka, Daisuke Okuzaki, Seiji
Takashima, Issei Komuro, Akira Kikuchi, and Ichiro Shiojima【本件取材についてのお問合せ】
学校法⼈ 関⻄医科⼤学 広報戦略室（両⾓・佐脇）〒573-1010 ⼤阪府枚⽅市新町2-5-1
電話：072-804-2128

ファクス：072-804-2638 メール：kmuinfo@hirakata.kmu.ac.jp12023 年 9 ⽉ 11 ⽇

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別添

資料＜本研究の背景＞
Wnt は受容体に結合するリガンドとして機能する分泌蛋⽩です。元々は発⽣段階の形態形成や発癌において重要な分⼦として研究が進められてきましたが、その後の解析により幹細胞の分化や様々な変性疾患の病態に関与するなど多彩な作⽤を有することが明らかにされてきました。Wnt によって活性化される細胞内シグナルは転写調節因⼦β-カテニンの核内移⾏を介して標的遺伝⼦の転写がおこる古典的Wnt 経路（canonical Wnt pathway）とβ-カテニン⾮依存性の⾮古典的 Wnt 経路（non-canonical Wntpathway）に⼤きく分けられ、循環器領域では古典的 Wnt 経路は⼼臓の発⽣、⼼筋細胞分化、⼼臓の肥⼤やリモデリングに関与することがこれまで明らかになっていました。⼀⽅、⾮古典的 Wnt 経路はその主要なリガンドである Wnt5a、Wnt11 によって活性化され、⼼臓の発⽣、特に⼆次⼼臓領域の形成に重要であることが報告されていましたが、⼼肥⼤や⼼不全のような⼼疾患の病態における役割はこれまで明らかにされていませんでした。そこで本研究では成体の⼼臓における⾮古典的 Wnt シグナル経路の病態⽣理学的意義について解析を⾏いました。
2＜本研究の概要＞
Wnt5a によって活性化される⾮古典的 Wnt シグナル経路の成体の⼼臓における役割を探るために、抗がん剤の⼀種であるタモキシフェンを投与すると⼼筋細胞においてのみ Wnt5a の遺伝⼦発現が消失する⼼筋特異的タモキシフェン誘導型 Wnt5a ノックアウトマウス（Wnt5aCKO マウス）を作製しました。12 週齢でタモキシフェンを投与して 2 週間後および 1 年後に⼼臓超⾳波検査を⾏ったところ、対照群のマウスと Wnt5aCKO マウスで明らかな差はみられず、通常の飼育条件下では⼼筋細胞由来
Wnt5a を⽋損しても⼼臓の形態や機能には影響がないことがわかりました。
次に成体マウスに⼤動脈⼸部の⾎流を制限する横⾏⼤動脈縮窄術（transverse aortic constriction: TAC）を⾏って⼼臓へ圧負荷をかけ、どのような影響がでるか解析しました。対照群マウスでは TAC 後 2 週間・4 週間で左室収縮能低下や⼼筋細胞肥⼤が起こり、また圧負荷によって誘導される Nppb（B-typenatriuretic peptide: B 型ナトリウム利尿ペプチド）※3 遺伝⼦の発現が亢進していました。⼀⽅ Wnt5aCKOマウスでは対照群マウスと⽐較して TAC2 週後・4 週後ともに、左室収縮能低下や⼼筋細胞肥⼤が軽減され、Nppb 遺伝⼦発現亢進も抑制されていました。すなわち、⼼筋細胞由来の Wnt5a が圧負荷による⼼不全を増悪させることが明らかになりました。

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PRESS RELEASE⼼筋細胞由来 Wnt5a が⼼不全を増悪させるメカニズムを明らかにするために RNAseq（RNA シーケンス）による網羅的遺伝⼦発現解析を⾏い、対照群マウスでは圧負荷後に増加するのに対してWnt5aCKO マウスでは増加しない遺伝⼦群を抽出したところ、Nppb や Ankrd1（ankyrin repeat domain1）に代表される機械的刺激に応答する遺伝⼦群（mechanosensitive genes）が、対照群マウスでは圧負荷後に増加するのに対して Wnt5aCKO マウスでは増加しないことが明らかになり、Wnt5a が機械的刺激に対する細胞応答（mechanotransduction）に関与していることが⽰唆されました。そこで培養⼼筋細胞に対して伸展刺激を加える実験系を⽤いてこの仮説を検証しました。ラットの培養⼼筋細胞に伸展刺激を加えると Nppb 遺伝⼦の発現が亢進し、Wnt5a 遺伝⼦をノックダウンすると伸展刺激後の Nppb 発現亢進が抑制されることがわかりました。以上の結果は、Wnt5a が⼼筋細胞において機械的刺激に対する細胞応答に必要であり、⼼筋由来 Wnt5a が⼼筋細胞の機械的刺激受容を介して⼼機能障害を促進する可能性を⽰唆するものと考えられました。
次に Wnt5a の有無によってその機能が変化する転写因⼦※2 を明らかにするために Upstream 解析※4を⾏ったところ、圧負荷を加えた⼼臓および伸展刺激を加えた培養⼼筋細胞ともに Wnt5a のノックア
ウトまたはノックダウンにより転写因⼦ TEAD1（TEA domain transcription factor 1）の機能が抑制されていることが明らかになりました。TEAD1 は転写調節因⼦ YAP の核内移⾏により活性化されることから、伸展刺激を加えた培養⼼筋細胞で YAP の細胞内局在をみたところ、control 細胞では伸展刺激により YAP の核内移⾏が起こりますが（図１: cont+stretch）、Wnt5a ノックダウン（KD）細胞では伸展刺激による YAP の核内移⾏が阻害されていました（図１: 5aKD+stretch）。また、伸展刺激による Nppb
遺伝⼦の発現亢進は YAP のノックダウンにより抑制され、逆に Wnt5a ノックダウンにより⽣じた伸展刺激後の Nppb 遺伝⼦発現抑制は、薬理学的に YAP の核内移⾏を起こすことにより抑制効果が解除されました。以上の結果は、Wnt5a-YAP シグナルが⼼筋細胞の機械的刺激受容に関与することを⽰唆するものと考えられました。YAP は蛋⽩リン酸化酵素 LATS1/2 によりリン酸化を受けると核内移⾏が阻害されることから、伸展刺激と Wnt5a シグナルが共存するような条件では LATS1/2 の活性が低下してYAP の核内移⾏がおこり機械的刺激に対する細胞応答がみられますが、Wnt5a のシグナルが⼊らない状況においては伸展刺激のみでは YAP の核内移⾏がおこらず、機械的刺激に対する細胞応答が減弱することが考えられました（図２）。
＜本研究の成果＞
本研究により（1）⼼筋細胞由来の Wnt5a が圧負荷による⼼不全を増悪させること、（2）Wnt5a-YAPシグナルが⼼筋細胞の機械的刺激受容に関与することが初めて明らかになり、⼼筋由来 Wnt5a が⼼筋細胞の機械的刺激受容を介して⼼機能障害を促進する可能性が⽰唆されました。本研究の成果をもとにWnt5a 阻害を基盤とした新たな⼼不全治療法が開発されることが期待されます。

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contcont+stretch

Cardiomyocytes
Stretch

LATS1/2YAP15aKD

Wnt5a5aKD+stretch

YAP

Wnt5aStretch

LATS1/2

Wnt5aLATS1/2

PTEAD

YAP

YAPNppb

図 1 YAP の細胞内局在Stretch

TEADPTEADNppb

Nppb

図２ Wnt5a は⼼筋細胞の機械的刺激受容に関与する＜⽤語解説＞
注1

機械的刺激に対する細胞応答（メカノトランスダクション mechanotransduction）

⽣体は⽇々さまざまなストレスを受けており、そのなかでも⾎圧や⾎流、伸展や圧迫、振動など物理的、⼒学的な刺激は機械的刺激（メカニカルストレス mechanical stress）と呼ばれます。臓器や細胞は機械的刺激を受けるとそれを⽣化学的、遺伝学的反応へと変換し刺激に対して反応します。この過程を機械的刺激に対する細胞応答（メカノトランスダクション）と呼びます。インスリンなどのペプチドホルモンは細胞表⾯にある受容体を介して細胞内に刺激が伝達されますが、機械的刺激がどのようにして細胞内に伝達されるかについてはまだわかっていない点が多くあります。
注2

転写因⼦と転写調節因⼦ある遺伝⼦の近くの２本鎖 DNA に結合してその遺伝⼦の転写を調節する因⼦を転写因⼦といい、⾃⾝は DNA に結合しないが転写因⼦と結合して転写因⼦の活性を調節する因⼦を転写調節因⼦といいます。
図２に⽰すように TEAD1 は Nppb 遺伝⼦の近くの２本鎖 DNA に結合して Nppb 遺伝⼦の発現を誘導する転写因⼦で、YAP は TEAD1 に結合して TEAD1 の活性を調節する転写調節因⼦です。
注 3 B 型ナトリウム利尿ペプチド（B-type natriuretic peptide: BNP）
BNP は⾎圧上昇や⼼室壁の伸展などの機械的なストレスに反応して主に⼼室の⼼筋細胞から分泌されるホルモンで、BNP をコードする遺伝⼦を Nppb 遺伝⼦といいます。BNP は⾎管拡張作⽤や利尿作⽤を有することから、⼼臓へのストレスが増加したときにそれを緩和する働きを持っていると考えられます。また、⼼臓へのストレスが多いほどその⾎中濃度が増加することから、BNP の値は⼼臓に負担がかかっている状態を反映しているとされ、⼼不全の診断にも⽤いられます。Nppb 遺伝⼦の発現は上記のような機械的ストレスに鋭敏に反応して増加することが知られており、機械的刺激に応答する遺伝⼦（mechanosensitive genes）のひとつです。

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注4

Upstream 解析

ある転写因⼦が活性化された際に発現が誘導される遺伝⼦群がどのようなものであるかが多くの転写因⼦についてすでによく知られています。そのデータを利⽤して網羅的な遺伝⼦発現解析で観察された遺伝⼦発現パターンがどのような転写因⼦の活性化で説明できるかを予測するのが転写因⼦のUpstream 解析です。

＜本件研究に関するお問合せ先＞
学校法⼈関⻄医科⼤学
内科学第⼆講座
塩島教授

⼀朗

⼤阪府枚⽅市新町 2-5-1
TEL：072-804-0101
E-mail： shiojima@hirakata.kmu.ac.jp

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