細胞間相互作用と微小環境がもたらす免疫細胞分化に関する研究

• Project/Area Number: 19K06666
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 44010:Cell biology-related
• Research Institution: Keio University
• Principal Investigator: 赤沼 啓志 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 助教 (50450721)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2020-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2021: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2020: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2019: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
• Keywords: 免疫 / ゼブラフィッシュ / ライブイメージング / T細胞 / 細胞分化

Outline of Research at the Start

細胞間相互作用は、安定して秩序だった細胞挙動をもたらす。しかし、有限個の生体分子のランダムな衝突に依存する生体反応には、大きなばらつきが生まれる。では、そのような不安定な環境の中で、細胞はどうやって適切なふるまいを選択するのだろうか。そこで本研究では、遺伝子改変ゼブラフィッシュを用いてCD4陽性T細胞の分化と活性化の動態をライブイメージングにより解析する。CD4陽性T細胞は抗原刺激に応じてヘルパーT細胞や制御性T細胞に分化する。この環境変化に呼応して安定した分化制御をもたらす仕組みをマルチスケールな観点から明らかにすることにより、細胞間相互作用の本質的な動作原理を明らかにすることを目指す

Outline of Annual Research Achievements

ゼブラフィッシュは生体内の細胞の挙動を解析するのに適したモデル動物である。体外で胚発生が進むうえに、胚が比較的小さく透明で生きたまま内部の細胞を観察することが可能である。申請者は、ゼブラフィッシュを用いて制御性T細胞のマスター転写因子をコードするfoxp3遺伝子座に細胞膜に局在するGFPを導入した遺伝子改変を行った。この遺伝子改変ゼブラフィッシュを使って制御性T細胞の発生過程を観察したところ、まず受精後二日目に大動脈・生殖腺・中腎領域でGFPの発現が確認された。その後、体幹部の腹側を中心にT細胞に特徴的な毛のような突起構造を多数持つ細胞が見られるようになり、受精後二週間になると成体での造血組織である頭腎でGFPの発現が始まった。これらGFP陽性細胞の分布から、ゼブラフィッシュの制御性T細胞は、二次造血とともに形成されると考えられる。その後、獲得免疫機構が働き始めると考えられている受精後一ヵ月頃になると、GFP陽性細胞は胸腺や鰓に集積していた。次に、制御性T細胞の役割を解析するために、マクロファージのマーカー遺伝子であるmepg1遺伝子座にmCherryを導入した遺伝子改変ゼブラフィッシュと組み合わせて創傷治癒過程でのGFP陽性細胞の挙動を解析したところ、創傷後一日目にマクロファージと制御性T細胞の創傷部位への集積が確認された。その後、治癒が進むにつれてマクロファージの数が減っていくのに対して、制御性T細胞は治癒が完了するまで創傷部位に留まっていることがわかった。現在は、制御性T細胞の分化メカニズムや創傷治癒過程での細胞挙動の制御メカニズムを解析中である。