29th EHA Congress Travel Award 受賞レポート　藤田　進也

名前：藤田 進也【国立国際医療研究センター研究所 生体恒常性プロジェクト】
発表形式：Oral

Title:

Nociceptive nerves facilitate stem/progenitor cell homing to bone marrow by regulating microcirculation and mechanosensing

Authors:

Shinya Fujita ¹, Takayuki Morikawa ¹, and Keiyo Takubo ^1,2

Affiliations:

1. Department of Stem Cell Biology, Research Institute, National Center for Global Health and Medicine, Tokyo, Japan
2. Department of Cell Fate Biology and Stem Cell Medi­cine, Tohoku University Graduate School of Medicine, Sendai, Japan

Abstract:

Background: Homing of hematopoietic stem/progenitor cells （HSPCs） to the bone marrow （BM） is critical for successful hematopoietic stem cell transplantation （HSCT）. Understanding how the BM microenvironment recruits HSPCs may improve HSCT outcomes and expand the potential of HSPC-based therapies.

Nociceptive nerves release calcitonin gene-related peptide （CGRP） and serve as the primary source of CGRP in the BM. While CGRP reportedly acts on HSPCs to facilitate HSPC mobilization, its contribution to the BM microenvironment is not fully understood.

Aims: We aim to elucidate previously unrecognized roles of CGRP in HSPC homing and to develop techniques to enhance engraftment by improving homing efficiency.

Methods: We analyzed publicly-available scRNA-seq data to explore the potential target of CGRP in BM. We used an intravital imaging system that visualizes calvarial BM vessels and combined it with transcalvarial administration （TCA）. This platform allows us to locally manipulate BM microcirculation and observe HSPC homing with high spatiotemporal resolution. Nociceptive denervated mice （pharmacologically by capsaicin, genetically by Nav1.8-Cre ＋::iDTA ＋）, and CGRP receptor knockout （Ramp1 －/－） mice were used to investigate how the nociceptive nervous system contributes to HSPC homing. We performed homing assay, survival analysis, and whole BM imaging. We also evaluated the effect of spicy food intake, which is known to activate the nociceptive nerves, on BMT.

Results: By analyzing publicly-available scRNA-seq data, we found that Ramp1 is highly expressed in BM arteries. Immunostaining of mouse BM confirmed that BM arteries express CGRP receptors. TCA of the CGRP receptor antagonist constricted BM arteries and decreased shear stress in the downstream sinusoids where HSPC homing occurs, resulting in impaired transendothelial migration （TEM） of transplanted HSPCs into the BM. This indicates that CGRP acts on arteries to support BM microcirculation and facilitate TEM of transplanted HSPCs. In addition, pharmacological and genetic denervation of nociceptive nerves significantly reduced HSPC homing efficiency and survival after BMT.

Whole BM imaging confirmed that nociceptive-denervated recipients retained significantly more HSPCs in sinusoids, suggesting incomplete TEM. Conversely, CGRP administration restored homing efficiency in nociceptive-­denervated mice and improved homing in wild-type mice.

The homing efficiency of hematopoietic cells from Ramp1 －/－ mice was not impaired upon transplantation into wild-type recipients, suggesting that CGRP acts on BM microenvironments, not on hematopoietic cells, to improve homing efficiency.

To investigate how CGRP-regulated shear stress promotes TEM of HSPCs, we screened mechanosensory mechanisms and finally focused on a mechanosensitive ion channel, Piezo1. Using publicly-available scRNA-seq data and quantitative polymerase chain reaction, we demonstrated that among BM components, Piezo1 expression is highest in sinusoidal endothelial cells. In vivo administration of a Piezo1 agonist ameliorated the impaired homing and survival of Nav1.8-Cre ＋::iDTA ＋ recipients.

Finally, we showed that recipient mice fed with spicy food exhibited significantly improved HSPC homing efficiency and hematopoietic reconstitution after BMT compared to those fed with a normal diet.

Summary/Conclusion: This study reveals the critical role of nociceptive nerves in regulating BM microcirculation and HSPC homing, highlighting the nociceptive nervous system as a potential target to improve HSCT efficacy. Interventions in this pathway could improve engraftment by facilitating HSPC homing.

EHA2024参加レポート

この度はJSH Travel Award for EHA Congressに選出いただき，誠にありがとうございました。2024年度のEHAは6月13日（木）～6月16日（日）の3.5日間，スペインのマドリードで開催されました。開催期間中には市内全域の公共交通機関で利用可能なフリーチケットをいただき，地下鉄，公共バス，鉄道を便利に利用することができました。

私は今回が初めてのEHA参加でしたが，ヨーロッパを中心に世界各国から約15,000人の参加者が集まる大規模なイベントに圧倒されました。EHAのセッションは教育講演，臨床，基礎，トランスレーショナル分野がバランス良く構成されており，どのセッションもほぼ満席で活発な議論が交わされました。最先端の知見に触れることができ，大いに刺激を受けました。

私は6月14日（金）のHematopoiesis, stem cells and microenvironmentセッションで口頭発表を行いました。海外学会での口頭発表は初めてだったため，「質問が上手く聞き取れなかったときは内容を要約してほしい」と座長に事前にお伝えしました。発表の際には流暢でなくてもハッキリと話すことを心がけ，セッション中に5つの質問を受け，セッション後にも数人の方から質問をいただきました。多くの方とディスカッションを通じて新たな視点を得ることができ，大変貴重な経験となりました。

3日目の夜には「EHA Grooves」というお店を貸切り，食事をしながら参加者と談笑できるフランクな会があり，様々な医師・研究者と交流することができました。私のセッションで座長を務めていたDr. CvejicやDr. Yalcinとお話することもでき，セッション中では聞けないような実験方法などの細かな話を聞くことができました。また，日本血液学会（JSH）から派遣されたほかの先生方とも話すことができ，若手医師・研究者の活動から大きな刺激を受けました。ただ，スペインの6月は22時でも日中のように明るく，日本と同じ感覚で過ごしているといつの間にか夜遅くなっていることがあり，注意が必要です。

EHAにはYoungEHA（YEHA）という若手医師・研究者が主体となり運営される団体が存在し，開催期間中にはYEHA専用の発表セッションや教育講演が設けられ，活発な発表や議論が行われていました。初日にはJSHからの派遣者とYEHAの参加者が集まるイベントがあり，交流することができました。YEHAは2013年に発足し，試行錯誤を繰り返して現在の運営に至っているとのことでした。

私たちはJSH側から若手医師・研究者として派遣されましたが，JSHにはまだこのような場が存在していないことを認識しました。自身の大学院時代を振り返ると「同じような境遇で研究をしている大学院生や若手研究者と交流があれば，協働を通じて全体の研究がより進展するのではないか」と感じました。JSHにも若手医師・研究者が主体となり運営される団体が設けられると，JSH自体がさらに発展すると思います。2024年10月に開催されるJSHでは，EHA側から派遣される若手医師・研究者と再び交流し，双方の学会の特徴を共有したいと考えています。

今回このような貴重な機会をいただき，日本血液学会国際委員会および事務局の皆様に心より感謝申し上げます。また，日頃よりご指導いただいている田久保圭誉先生，共同研究者および研究室の皆様に深く感謝申し上げます。