ゼブラフィッシュを用いた全個体レベルでの免疫系解析モデルの開発

• 研究課題/領域番号: 15K14879
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 統合動物科学
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 一戸 辰夫 広島大学, 原爆放射線医科学研究所, 教授 (80314219)
• 研究分担者: 本庶 仁子 広島大学, 原爆放射線医科学研究所, 講師 (80614106)
• 連携研究者: 鈴木 隆二 国立病院機構, 相模原病院臨床研究センター・診断・治療室, 室長 (70373470)
• 研究協力者: 川瀬 孝和 ; 美山 貴彦 ; 佐藤 寛之
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2016年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2015年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: ゼブラフィッシュ / 免疫系 / 主要組織適合性複合体 / 造血細胞移植 / 次世代シーケンサー / ゼブラフィッシュモデル / 主要組織適合性抗原 / 免疫学 / 高速シーケンシング / モデル動物

研究成果の概要

ゼブラフィッシュの優れたモデル生物としての特性を利用し、単一個体に存在する全てのT細胞クローンを、T細胞受容体CDR3コード領域遺伝子配列の高速並行シーケンシングによって、網羅的かつ半定量的に同定する技術を開発した。また同様の解析系のヒトへの応用可能性を検討し、抗原特異的免疫応答や造血細胞移植後のT細胞再構築をシステムワイドに解析することが可能であることを確認した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

従来、獲得免疫系を構成する細胞群を個別に同定することは可能であったが、それらの個体全体におけるレパトワを網羅的に取得する方法は存在しなかった。本研究では小型実験動物であるゼブラフィッシュの特性を活用し、システムワイドにゼブラフフィッシュの個体に存在するT細胞レパトワをα鎖、β鎖とも高頻度クローンから微小クローンまで決定する新規技術を確立した。この成果は、免疫系全体の動態を鳥瞰することを可能とし、今後、感染症や悪性腫瘍に対する免疫応答の解明や、免疫学的な機序により発生する病態の診断や治療法の開発に大きく貢献する。

研究成果

• [雑誌論文] Next-Generation Immune Repertoire Sequencing as a Clue to Elucidate the Landscape of Immune Modulation by Host-Gut Microbiome Interactions (2018)
  • 著者名/発表者名: Ichinohe Tatsuo、Miyama Takahiko、Kawase Takakazu、Honjo Yasuko、Kitaura Kazutaka、Sato Hiroyuki、Shin-I Tadasu、Suzuki Ryuji
  • 雑誌名: Frontiers in Immunology 巻: 9 ページ: 668-668
  • DOI: 10.3389/fimmu.2018.00668
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Highly functional T-cell receptor repertoires are abundant in stem memory T cells and highly shared among individuals (2017)
  • 著者名/発表者名: Miyama Takahiko、Kawase Takakazu、Kitaura Kazutaka、Chishaki Ren、Shibata Masashi、Oshima Kumi、Hamana Hiroshi、Kishi Hiroyuki、Muraguchi Atsushi、Kuzushima Kiyotaka、Saji Hiroh、Shin-I Tadasu、Suzuki Ryuji、Ichinohe Tatsuo
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 7 号: 1 ページ: 668-668
  • DOI: 10.1038/s41598-017-03855-x
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Tumor growth limited to subcutaneous site vs tumor growth in pulmonary site exhibit differential effects on systemic immunities. (2017)
  • 著者名/発表者名: Masuda J, Takayama E, Strober W, Satoh A, Morimoto Y, Honjyo Y, Ichinose T, Tokuno SI, Ishizuka T, Nakata T, Mizutani A, Umemura N, Kitani A, Fuss IJ, Shigehiro T, Kawaki H, Mizuno-Kamiya M, Kondoh N, Seno M.
  • 雑誌名: Oncol Rep 巻: 38 号: 1 ページ: 449-455
  • DOI: 10.3892/or.2017.5646
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 新しい養子免疫療法を目指したTALEN法によるT細胞受容体ゲノム編集技術の開発. (2017)
  • 著者名/発表者名: 本庶仁子, 一戸辰夫.
  • 雑誌名: 無菌生物. 巻: 47 ページ: 68-69
  • 査読あり
• [雑誌論文] Highly functional T-cell receptor repertoires are abundant in stem memory T cells and highly shared among individuals (2017)
  • 著者名/発表者名: Takahiko Miyama, Takakazu Kawase, Kazutaka Kitaura, Ren Chishaki, Masashi Shibata, Kumi Oshima, Hiroshi Hamana, Hiroyuki Kishi, Atsushi Muraguchi, Kiyotaka Kuzushima, Hiroh Saji, Tadasu Shini, Ryuji Suzuki, Tatsuo Ichinohe
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: in press
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] ゼブラフィッシュ初期胚における放射線応答の解析. (2016)
  • 著者名/発表者名: 本庶仁子, 神谷研二, 一戸辰夫.
  • 雑誌名: 広島医学 巻: 69 ページ: 305-306
  • 査読あり
• [雑誌論文] 造血細胞移植におけるHLAの基礎知識 (2015)
  • 著者名/発表者名: 一戸辰夫.
  • 雑誌名: 臨床血液 巻: 56 号: 10 ページ: 2134-2143
  • DOI: 10.11406/rinketsu.56.2134
  • NAID: 130005103283
  • ISSN: 0485-1439, 1882-0824
  • 査読あり
• [学会発表] 同種造血幹細胞移植後の末梢血免疫再構築におけるshared TCRの優位性. (2017)
  • 著者名/発表者名: 美山貴彦, 川瀬孝和, 田中清人, 柴田真志, 樗木錬, 坂本葵, 土石川佳世, 森岡健彦, 大島久美, 本庶仁子, 田中秀則, 北浦一孝, 鈴木隆二, 一戸辰夫.
  • 学会等名: 第39回日本造血細胞移植学会総会
  • 発表場所: 松江市
  • 年月日: 2017-03-03
• [学会発表] 次世代シーケンサーとsingle cell sortingを用いた同種抗原反応性T細胞の網羅的解析と高頻度クローンの同定. (2017)
  • 著者名/発表者名: 川瀬孝和, 坂本葵, 樗木錬, 美山貴彦, 柴田真志, 田中清人, 北浦一孝, 大島久美, 浜名洋, 岸裕幸, 葛島清隆, 田中秀則, 鈴木隆二, 一戸辰夫.
  • 学会等名: 第39回日本造血細胞移植学会総会
  • 発表場所: 松江市
  • 年月日: 2017-03-03
• [学会発表] T-cell receptor transgenic primary T cells using TALEN-mediated TCR gene editing as a novel tool to correct immunodeficiemcy caused by radiation damage. (2017)
  • 著者名/発表者名: Takahiko Miyama, Yasuko Honjo, Takakazu Kawase, Tetsushi Sakuma, Takashi Yamamoto, Tatsuo Ichinohe.
  • 学会等名: The 1st International Symposium of the network-type Joint Usage/Research Center for Radiation Disaster Medical Science-Scientific Underpinning for Restoration from a Radiation Diaster
  • 発表場所: 広島市
  • 年月日: 2017-02-21
  • 国際学会
• [学会発表] T-cell receptor gene editing by transcription activator-like effector nuclease (TALEN) as a novel tool for adoptive T-cell immunotherapy. (2017)
  • 著者名/発表者名: Yasuko Honjo, Takahiko Miyama, Takakazu Kawase, Tetsushi Sakuma, Takashi Yamamoto, Tatsuo Ichinohe.
  • 学会等名: The 19th International Symposium on Gnotobiology
  • 国際学会
• [学会発表] Next-generation sequencing-based immunobioinformatics: toward a comprehensive understanding of the human immune system. (2017)
  • 著者名/発表者名: Tatsuo Ichinohe.
  • 学会等名: The 19th International Symposium on Gnotobiology
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Landscape of immune reconstitution after allogeneic hematopoietic cell transplantation is superdominated by distinct T cell populations bearing T-cell receptor clonotypes shared among different individuals. (2017)
  • 著者名/発表者名: Takahiko Miyama, Takakazu Kawase, Yasuko Honjo, Kazutaka Kitaura, Tadasu Shin-I, Ryuji Suzuki, Tatsuo Ichinohe.
  • 学会等名: 59th Annual Meeting of the American Society of Hematology
  • 国際学会
• [学会発表] ゼブラフィッシュ初期胚の放射線に対する影響の解析. (2016)
  • 著者名/発表者名: 本庶仁子, 一戸辰夫.
  • 学会等名: 日本放射線影響学会第59回大会
  • 発表場所: 広島市
  • 年月日: 2016-10-26
• [学会発表] 次世代シーケンサーと single cell sorting を用いた T 細胞受容体 (TCR) の 網羅的解析. (2016)
  • 著者名/発表者名: 川瀬孝和, 美山貴彦, 一戸辰夫.
  • 学会等名: 第25回日本組織適合性学会大会
  • 発表場所: 札幌市
  • 年月日: 2016-10-23
  • 招待講演
• [学会発表] サイトメガロウイルス反応性T細胞レパトワ形成に与えるHLA-A*02の影響の次世代シーケンサーを用いた網羅的解析. (2016)
  • 著者名/発表者名: 美山貴彦, 田中清人, 柴田真志, 川瀬孝和, 樗木錬, 坂本葵, 北浦一孝, 大島久美, 浜名洋, 岸裕幸, 葛島清隆, 田中秀則, 鈴木隆二, 一戸辰夫.
  • 学会等名: 第25回日本組織適合性学会大会
  • 発表場所: 札幌市
  • 年月日: 2016-10-23
• [学会発表] Stem cell memory T-cells are a reservoir of functional T-cells highly shared among individuals. (2016)
  • 著者名/発表者名: Takahiko Miyama, Takakaza Kawase, Kazutaka Kitaura, Ren Chishaki, Masashi Shibata, Kumi Oshima, Hiroshi Hamana, Hiroyuki Kishi, Kiyotaka Kuzushima, Hiroh Saji, Ryuji Suzuki, Tatsuo Ichinohe.
  • 学会等名: 第78回日本血液学会学術集会
  • 発表場所: 横浜市
  • 年月日: 2016-10-14
• [学会発表] 次世代シーケンサーとsingle cell sortingを用いた同種抗原反応性T細胞の網羅的解析. (2016)
  • 著者名/発表者名: 川瀬孝和, 坂本葵, 樗木錬, 美山貴彦, 柴田真志, 田中清人, 北浦一孝, 大島久美, 浜名洋, 岸裕幸, 葛島清隆, 佐治博夫, 鈴木隆二, 一戸辰夫.
  • 学会等名: 第20回日本がん免疫学会総会
  • 発表場所: 大阪市
  • 年月日: 2016-07-28
• [学会発表] 同種造血幹細胞移植後のCD4+およびCD8+T細胞再構築過程の次世代シーケンサーを用いた網羅的解析. (2016)
  • 著者名/発表者名: 大島久美, 北浦一孝, 美山貴彦, 川瀬孝和, 井上暢子, 山田恭平, 粟屋忠佑, 石田誠子, 森岡健彦, 今川潤, 三原圭一朗, 中十奈苗, 鈴木隆二, 一戸辰夫.
  • 学会等名: 第38回日本造血細胞移植学会総会.
  • 発表場所: 名古屋市
  • 年月日: 2016-03-04
• [学会発表] Comprehensive T-cell receptor repertoire analysis using deep sequencing and single cell cloning reveals extreme oligoclonality of ex vivo expanded cytomegalovirus-reactive cytotoxic T-cells. (2015)
  • 著者名/発表者名: Takahiko Miyama, Takakazu Kawase, Kazutaka Kitaura, Ren Chishaki, Masashi Shibata, Kumi Oshima, Hiroshi Hamana, Hiroyuki Kishi, Kiyotaka Kuzushima, Hiroh Saji, Ryuji Suzuki, Tatsuo Ichinohe.
  • 学会等名: 57th Annual Meeting of the American Society of Hematology
  • 発表場所: Orlando, FL, U.S.A.
  • 年月日: 2015-12-05
  • 国際学会
• [学会発表] Comprehensive analysis of CMV-specific T-cell repertoire by deep sequencing and single cell cloning. (2015)
  • 著者名/発表者名: Takahiko Miyama, Takakazu Kawase, Kazutaka Kitaura, Ren Chishaki, Masashi Shibata, Kumi Oshima, Hiroshi Hamana, Hiroyuki Kishi, Kiyotaka Kuzushima, Hiroh Saji, Ryuji Suzuki, Tatsuo Ichinohe.
  • 学会等名: 第77回日本血液学会学術集会.
  • 発表場所: 金沢市
  • 年月日: 2015-10-17
• [学会発表] Quantitative tracing of T-cell diversity using deep sequencing in a recipient of allogeneic HCT. (2015)
  • 著者名/発表者名: Kumi Oshima, Kazutaka Kitaura, Takahiko Miyama, Takakazu Kawase, Tomoko Inoue, Seiko Ishida, Kyohei Yamada, Naoya Yamasaki, Tadasuke Awaya, Moe Okuno, Tetsumi Yoshida, Seiji Saito, Yoshiaki Kuroda, Sayaka Sugihara, Jun Imagawa, Shinya Katsutani, Keichiro Mihara, Teruhisa Fujii, Ryuji Suzuki, Tatsuo Ichinohe.
  • 学会等名: 第77回日本血液学会学術集会.
  • 発表場所: 金沢市
  • 年月日: 2015-10-16
• [学会発表] 次世代シーケンサーを用いた同種造血幹細胞移植後末梢血T細胞レパトワの網羅的解析. (2015)
  • 著者名/発表者名: 大島久美, 北浦一孝, 美山貴彦, 川瀬孝和, 中十奈苗, 鈴木隆二, 一戸辰夫.
  • 学会等名: 第24回日本組織適合性学会大会.
  • 発表場所: 水戸市
  • 年月日: 2015-09-10
• [学会発表] Analysis of radiation-induced responses during early embryonic development of zebrafish. (2015)
  • 著者名/発表者名: Yasuko Honjo, Kenji Kamiya, Tatsuo Ichinohe.
  • 学会等名: 15th International Congress of Radiation Research
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 2015-05-27
  • 国際学会
• [備考] ウイルスに対する反応性が高いＴ細胞は「共有Ｔ細胞レセプター」を利用していることを解明しました
  • URL: https://www.hiroshima-u.ac.jp/rbm/news/40259
• [備考] 原爆放射線医科学研究所 研究・教員紹介 血液・腫瘍内科
  • URL: https://www.hiroshima-u.ac.jp/rbm/research/lab/Hematology_and_Oncology
• [備考] 広島大学原爆放射線医科学研究所 血液・腫瘍内科研究分野 研究紹介
  • URL: http://home.hiroshima-u.ac.jp/hematol/research-activities.html
• [産業財産権] Platinum TALENを用いたT細胞受容体の完全置換技術 (2017)
  • 発明者名: 一戸辰夫、山本 卓、佐久間哲史、本庶仁子、他３名
  • 権利者名: 一戸辰夫、山本 卓、佐久間哲史、本庶仁子、他３名
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2017-197010
  • 出願年月日: 2017
• [産業財産権] エフェクターT細胞(Teff)抗原受容体を用いた抗原特異的制御性T 細胞(Treg)の作出技術 (2017)
  • 発明者名: 一戸辰夫、山本 卓、佐久間哲史、本庶仁子、他３名
  • 権利者名: 一戸辰夫、山本 卓、佐久間哲史、本庶仁子、他３名
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2017-197010
  • 出願年月日: 2017