金属・薬剤によるネオ・セルフの生成機構

• Project Area: Creation, function and structure of neo-self
• Project/Area Number: 16H06497
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 小笠原 康悦 東北大学, 加齢医学研究所, 教授 (30323603)
• Project Period (FY): 2016-06-30 – 2021-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥90,870,000 (Direct Cost: ¥69,900,000、Indirect Cost: ¥20,970,000); Fiscal Year 2020: ¥16,900,000 (Direct Cost: ¥13,000,000、Indirect Cost: ¥3,900,000); Fiscal Year 2019: ¥16,900,000 (Direct Cost: ¥13,000,000、Indirect Cost: ¥3,900,000); Fiscal Year 2018: ¥16,900,000 (Direct Cost: ¥13,000,000、Indirect Cost: ¥3,900,000); Fiscal Year 2017: ¥16,900,000 (Direct Cost: ¥13,000,000、Indirect Cost: ¥3,900,000); Fiscal Year 2016: ¥23,270,000 (Direct Cost: ¥17,900,000、Indirect Cost: ¥5,370,000)
• Keywords: ハプテン / 金属 / T細胞 / 抗原提示 / T細胞受容体 / ネオ・セルフ / 免疫学 / アレルギー

Outline of Annual Research Achievements

金属や薬剤などの分子はハプテンとして機能するため、通常のペプチドに対するT細胞の認識とは異なった反応をとるとされているものの、その実態は不明である。本研究では、金属・薬剤のネオ・セルフ生成機構を解明するため、金属などハプテンに特異的なT細胞受容体を解析して、その情報を集積してきた。そして、その情報をもとに、ハプテンによって修飾された抗原ペプチド- MHC複合体が、Ｔ細胞受容体にどのように認識されるかを明らかにすることを目指している。この目的を達するため、T細胞依存性の疾患である金属アレルギーモデルを開発し、研究を進めてきた。
2019年度は、クロムにおける金属アレルギーについて、T細胞が重要な役割を担っていることを明らかにし、パラジウム以外でも、同様の現象がみられることが判明した。また、金属溶液を、培養細胞に加えることで免疫反応の変化を調べる研究も行った。in vitro培養系において、既知のペプチド＋MHCを認識する蛍光標識抗体を用いてフローサイトメトリーにて蛍光強度を測定したところ、金属溶液を加えることにより、この抗体の蛍光強度が減弱することを見出し、ペプチド自体の変化あるいは、MHCの発現が変化している可能性を発見した。現在、金属溶液を培養細胞に加えることにより起こり得る変化について、MHCのサブタイプごとの解析や、ペプチド自体の変化の可能性など、ペプチド＋MHCの関係について詳細に解析しているところである。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

2019年度は、クロムにおける金属アレルギーについて、T細胞が重要な役割を担っていることを明らかにし、パラジウム以外でも、同様の現象がみられることが判明した。ネオ・セルフの解明の方法論としての重要な成果を得ることが出来た。また、in vitro培養系において、既知のペプチドをMHC上に提示させる実験において、金属溶液を加える場合と加えない場合において、ペプチド＋MHCを認識する蛍光標識抗体の結合強度が変化することを発見した。この結果は、金属イオンによるペプチド自体の変化、あるいは金属イオンによるMHCの発現の変化を意味している。現在、詳細な検討を進めているが、ネオ・セルフの分子機構の解明につながる結果と期待される。

Strategy for Future Research Activity

これまでの研究を基盤にin vitro培養系を用いて、ネオ・セルフとして提示されると考えられる金属イオンによるハプテン修飾された、MHC＋ペプチドについて、免疫学的・生化学的研究を進めていく。既知のペプチド＋MHCを認識する蛍光標識抗体を用いてフローサイトメトリーにて蛍光強度を測定する実験系をさらに展開していく。具体的には、金属溶液を加え、この抗体の蛍光強度が減弱することについて、質量分析装置による解析を試み、ペプチドが変化しているのか否かについて検討する。また、MHCが変化している可能性もあるので、MHCの型で場合分けをして、H-2KあるいはH-2DのどちらのMHCが金属イオンの影響を受けやすいのか、H-2KあるいはH-2Dの遺伝子改変マウスを作製して検討する。

Research Products

• [Journal Article] COX-2 Induces T cell accumulation and IFN-γ production during the development of chromium allergy (2019)
  • Author(s): Sitalaksmi Ratri Maya、Ito Koyu、Ogasawara Kouetsu、Suto Yoshiko、Itabashi Madoka、Ueda Kyosuke、Hirasawa Noriyasu、Narushima Takayuki、Hendrijantini Nike、Kresnoadi Utari、Sasaki Keiichi
  • Journal Title: Autoimmunity Volume: 52 Pages: 228-234
  • DOI: 10.1080/08916934.2019.1662404
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] 金属アレルギー研究の最前線 (2019)
  • Author(s): 小笠原康悦
  • Journal Title: 東北矯正歯科学会雑誌 Volume: 26
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Zinc ions have a potential to attenuate both Ni ion uptake and Ni ion-induced inflammation (2018)
  • Author(s): Onodera Ryo、Asakawa Sanki、Segawa Ryosuke、Mizuno Natsumi、Ogasawara Kouetsu、Hiratsuka Masahiro、Hirasawa Noriyasu
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 8 Pages: 1-11
  • DOI: 10.1038/s41598-018-21014-8
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Nickel ions bind to HSP90β and enhance HIF-1α-mediated IL-8 expression (2018)
  • Author(s): Asakawa S, Onodera R, Kasai K, Kishimoto Y, Sato T, Segawa R, Mizuno N, Ogasawara K, Moriya T, Hiratsuka M, Hirasawa N
  • Journal Title: Toxicology Volume: 395 Pages: 45-53
  • DOI: 10.1016/j.tox.2018.01.006
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] TRAV7-202 Expressing CD8+ T Cells Are Responsible for Palladium Allergy (2017)
  • Author(s): Takeda Yuri、Suto Yoshiko、Ito Koyu、Hashimoto Wataru、Nishiya Tadashi、Ueda Kyosuke、Narushima Takayuki、Takahashi Tetsu、Ogasawara Kouetsu
  • Journal Title: Int J Mol Sci. Volume: 18 Pages: 1162-1162
  • DOI: 10.3390/ijms18061162
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] In vitro evaluation of Ag-containing calcium phosphates: Effectiveness of Ag-incorporated β-tricalcium phosphate (2017)
  • Author(s): O. Gokcekaya, K. Ueda, K. Ogasawara, H. Kanetaka, T. Narushima
  • Journal Title: Mater Sci Eng C Mater Biol Appl. Volume: 75 Pages: 926-933
  • DOI: 10.1016/j.msec.2017.02.059
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] The potential role of Osteopontin in the maintenance of commensal bacteria homeostasis in the intestine (2017)
  • Author(s): Ito K, Nakajima A1, Fukushima Y1, Suzuki K1, Sakamoto K, Hamazaki Y, Ogasawara K, Minato N, and Hattori M.
  • Journal Title: PLOS ONE Volume: 12
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0173629
  • NAID: 120006488574
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Cytotoxicity of natural killer cells activated through NKG2D contributes to the development of bronchiolitis obliterans in a murine heterotopic tracheal transplant model. (2017)
  • Author(s): Kawakami T, Ito K, Matsuda Y, Noda M, Sakurada A, Hoshikawa Y, Okada Y, Ogasawara K.
  • Journal Title: Am J Transplant Volume: 印刷中
  • DOI: 10.1111/ajt.14257
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] IFN-γ is required for cytotoxic T cell-dependent cancer genome immunoediting (2017)
  • Author(s): Takeda K, Nakayama M, Hayakawa Y, Kojima Y, Ikeda H, Imai N, Ogasawara K, Okumura K, Thomas DM, Smyth MJ
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 8 Pages: 14607-14607
  • DOI: 10.1038/ncomms14607
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] マウスモデルを用いた歯科金属アレルギーの分子機構 (2017)
  • Author(s): 小笠原康悦
  • Journal Title: 炎症と免疫 Volume: 25 Pages: 11-16
• [Journal Article] 金属と炎症 (2017)
  • Author(s): 小笠原康悦
  • Journal Title: 炎症と免疫 Volume: 25 Pages: 1-3
• [Journal Article] Quantitative in vivo biocompatibility of new ultralow-nickel cobalt-chromium-molybdenum alloys. (2016)
  • Author(s): Yoshihiro Hagiwara, Kazuaki Sonofuchi, Yuichiro Koizumi, Akihiko Chiba, Mitsuko Kawano, Masafumi Nakayama, Kouetsu Ogasawara, Eiji Itoi
  • Journal Title: J. Orthop. Res. Volume: in press Pages: 1505-1513
  • DOI: 10.1002/jor.23150
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 金属アレルギー研究の最前線 (2018)
  • Author(s): 小笠原康悦
  • Organizer: 東北矯正歯科学会
  • Invited
• [Presentation] TRAV7-2*02-expressing CD8+ T cells are responsible for Palladium allergy (2018)
  • Author(s): Yuri Takeda, Kouetsu Ogasawara, Tetsu Takahashi
  • Organizer: The 57th Congress of Korean Association of Maxillofacial Plastic and Reconstructive Surgeons
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Identification of the pathogenic T cells in metal allergy (2018)
  • Author(s): Kouetsu Ogasawara
  • Organizer: The 1st International Symposium on NEO-SELF
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Analysis on metal-responsive T cells in Palladium Allergy (2018)
  • Author(s): Koyu ITO, Yuri Takeda, Yoshiko Suto, Madoka Itabashi, Kouetsu Ogasawara
  • Organizer: The 1st International Symposium on NEO-SELF
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] NbとAgを添加した非晶質リン酸カルシウム膜の溶解性と 抗菌性 (2018)
  • Author(s): 上田 恭介 、井上 紅花 、伊藤 甲雄、 小笠原 康悦 、成島 尚之
  • Organizer: 公益社団法人 日本金属学会 2018年春期（第162回）講演大会
• [Presentation] 金属アレルギーを引き起こすT細胞の特定 (2017)
  • Author(s): 武田裕利、須藤佳子、佐藤直毅、樋口繁仁、高橋哲、伊藤甲雄、小笠原康悦
  • Organizer: 第71回 日本細菌学会東北支部総会
• [Presentation] Antibacterial property of visible-light active TiO2 layers formed on Ti-Au alloys by thermal oxidation (2017)
  • Author(s): Takatoshi Ueda, Shota Sado, Kyosuke Ueda, Koyu Ito, Kouetsu Ogasawara, Takayuki Mokudai, Hiroyasu Kanetaka, Yoshimi Niwano, Takayuki Narushima
  • Organizer: 28th European Conference on Biomaterials, Athens, Greece
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Ag 含有リン酸カルシウム焼結体の溶解性および抗菌性評価 (2017)
  • Author(s): 上田 恭介，Ozkan GOKCEKAYA，伊藤 甲雄，小笠原 康悦，金髙 弘恭，中野 貴由，成島 尚之
  • Organizer: 一般社団法人 粉体粉末冶金協会. 平 成 29 年 度 秋 季 大 会. （第120回講演大会）