らの研究グループは、シングルセル解析技術を用いることにより、慢性閉塞(へいそく)性肺疾患(COPD)患者の肺において新規の2型肺胞上皮細胞を同定しました。たばこ煙などの有害物質吸入により生じるCOPDは、世界において死因の第3位、本邦でも男性の死因8位に位置づけられ、肺がんのリスク因子としても知られている慢性呼吸器疾患です。肺や気道に生じる炎症が主な原因と考えられていますが、COPD患者では、健常喫煙者に比べ肺の炎症の異常な増幅が指摘され、この詳細な機序は不明なままです。禁煙後も炎症が持続することが知られており、この炎症持続のメカニズムも依然明らかになっていません。シングルセル解析技術を用いることで、COPD肺においてこれまでと異なるフェノタイプを有する新規2型肺胞上皮細胞を同定し、炎症持続のメカニズム解明につながる可能性が考えられました。用いてCOPD、非COPD喫煙者、非喫煙者の肺由来から計57,918細胞の遺伝子発現プロファイルを解析しました。既知の2型肺胞上皮細胞と異なり炎症のフェノタイプを有する新規の2型肺胞上皮細胞を同定しました。種々の解析により同細胞集団は既知と異なる細胞分化系譜により出現し、さらに免疫細胞と強力に細胞間相互作用を来すことが予測できました。●本研究によりCOPD病態のより詳細な解明につながり、ひいては新たな治療開発へとつながることが期待されます。(COPD)は、喫煙暴露を主体とする環境因子による慢性炎症と肺気腫を特徴とし、肺炎や急性増悪、肺がんなどを合併する疾患です。繰り返す気道感染、ぜんそくなどが危険因子と考えられています。世界におけるCOPDの疫学として、2019年のWHOの調査では、COPDは死因の第3位に位置づけられています。COPD発症において、たばこ煙などの有害物質による気道や肺の炎症反応が最も重要な危険因子ですが、COPD患者は、健常喫煙者に比べ、この気道や肺の炎症の異常な増幅が指摘されています。炎症細胞と炎症メディエーター、プロテアーゼ・アンチプロテアーゼ不均衡説注2、オキシダント・アンチオキシダント仮説注3、アポトーシス注4の関与、遺伝的素因などが考えられていますが、詳細な機序は不明のままです。肺の炎症は禁煙後も持続することが明らかになっていますが、この禁煙後の炎症持続メカニズムも依然不明のままです。肺疾患の病態解明を困難にしている原因のひとつに、肺実質および間葉構造の複雑さが挙げられます。肺には50種類以上の多種多様な細胞種が存在するとされ、その細胞種特異的なメカニズムのみならず、細胞種間の相互作用についても十分に解明されていません。そこで私たち研究グループは、シングルセル解析技術を用いて、COPD病態の解明を試みました。シングルセル解析は、Science誌によって最大のブレークスルーにも選出された、1細胞レベルでの遺伝子発現解析を可能とした技術です。従来のRNA-seqの結果は、複数の細胞種由来の平均の遺伝子発現として得られていましたが、シングルセルRNA-seqでは、数千から数万のひとつひとつの個性を維持したままRNAを抽出して解析することが可能となりました。シングルセル解析を応用し、COPD肺の特に上皮細胞に注目し、COPD肺の炎症に寄与する特徴的な細胞集団の同定や細胞間相互作用の解明を試みました。Genomics社のシングルセル遺伝子発現ソリューションを用いて1細胞ずつをラベル後シングルセルRNA-seqを施行し、計57,918細胞の遺伝子発現プロファイルを解析しました。各細胞種の遺伝子発現プロファイルを確認後、病態形成に重要と考えられる上皮細胞に注目して解析しました。(近接中心性)を応用して定量したところ、COPD肺由来の上皮細胞は正常肺に比して不均一性が拡大し、細胞の多様性が増していることが明らかになりました。細胞など複数の細胞種も確認できました。その中で、肺のホメオスタシス注5に重要である2型肺胞上皮(AT2)細胞に注目したところ、既知のAT2細胞と異なる遺伝子プロファイルを持つ新規AT2細胞を同定し、同細胞種はCOPD肺にて増加することを確認しました。