Mechanisms of caspase-1-independent cell death induced by NLRP3 and NLRC4 disease-associated variants

• Project/Area Number: 19K17293
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 52050:Embryonic medicine and pediatrics-related
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: Izawa Kazushi 京都大学, 医学研究科, 助教 (90634931)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2021-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2020: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000); Fiscal Year 2019: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
• Keywords: 自己炎症性疾患 / NLRC4異常症 / 家族性地中海熱 / MEFV / インフラマソーム / NLRP3 / NLRC4

Outline of Research at the Start

クリオピリン関連周期熱症候群、NLRC4異常症はそれぞれNLRP3遺伝子、NLRC4遺伝子の機能獲得型変異によるインフラマソームの過剰活性化を主病態とする自己炎症性疾患である。我々はこれまでNLRP3機能獲得型変異によるインフラマソームはカスパーゼ1非依存性であることを報告しており、予備実験においてNLRC4機能獲得型変異においても同様の現象を確認した。本研究ではNLRP3、NLRP4疾患関連変異によるカスパーゼ1非依存性細胞死の機序解明を目標とする。本研究は自己炎症性疾患のみならず、インフラマソーム関連疾患の病態解明、治療標的の発見につながることが期待される。

Outline of Final Research Achievements

Both cryopyrin-associated periodic fever syndrome and NLRC4- associated diseases cause inflammasome activation, but the pathogenesis is different with IL-1 beta and IL-18, respectively. First, to analyze the inflammatory mechanism of NLRC4- associated diseases, we constructed a functional analysis system using NLRC4 gene mutations. This system made it possible to determine whether the mutation was disease-related or not. In addition, there has been no simple method to distinguish disease association of MEFV gene variants in familial Mediterranean fever, an inflammasome-associated disease. In this study, we succeeded in developing a functional analysis system for MEFV variants.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

自己炎症性疾患の診療においては、遺伝子検査を行い診断が確定となる。病原性不明な遺伝子変異が検出された際には、臨床症状や疫学的情報の他に、機能解析等を行い、その病原性を判定する。NLRC4異常症と家族性地中海熱において遺伝子変異が検出された際にその病原性を判定する解析系を構築することができ、自己炎症性診療においてより精度の高い診断を行うことが可能になった。

Research Products

• [Journal Article] Rapid Flow Cytometry-Based Assay for the Functional Classification of MEFV Variants (2021)
  • Author(s): Honda Y, Maeda Y, Izawa K, Shiba T, Tanaka T, Nakaseko H, Nishimura K, Mukoyama H, Isa-Nishitani M, Miyamoto T, Nihira H, Shibata H, Hiejima E, Ohara O, Takita J, Yasumi T, Nishikomori R.
  • Journal Title: J Clin Immunol. Volume: Mar 17
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Detailed analysis of Japanese patients with adenosine deaminase 2 deficiency reveals characteristic elevation of type II interferon signature and STAT1 hyperactivation. (2021)
  • Author(s): Nihira H, Izawa K, Ito M, Umebayashi H, Okano T, Kajikawa S, Nanishi E, Keino D, Murakami K, Isa-Nishitani M, Shiba T, Honda Y, Hijikata A, Yasu T, Kubota T, Hasegawa Y, Kawashima Y, Nakano N, Takada H, Ohga S, Heike T, Takita J, Ohara O, Takei S, Takahashi M, Kanegane H, Morio T,etc
  • Journal Title: J Allergy Clin Immunol Volume: Jan 30
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Haploinsufficiency of A20 with a novel mutation of deletion of exons 2-3 of TNFAIP3. (2020)
  • Author(s): Shimizu Maho、Matsubayashi Tadashi、Ohnishi Hidenori、Nakama Mina、Izawa Kazushi、Honda Yoshitaka、Nishikomori Ryuta
  • Journal Title: Modern Rheumatology Volume: e-pub Issue: 2 Pages: 1-5
  • DOI: 10.1080/14397595.2020.1719595
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Functional evaluation of the pathological significance of MEFV variants using induced pluripotent stem cell-derived macrophages (2019)
  • Author(s): Shiba, T. Tanaka, T. Ida, H. Watanabe, M. Nakaseko, H. Osawa, M. Shibata, H. Izawa, K. Yasumi, T. Kawasaki, Y. Saito, M. K. Takita, J. Heike, T. Nishikomori, R.
  • Journal Title: J Allergy Clin Immunol Volume: 144 Issue: 5 Pages: 1438-1441
  • DOI: 10.1016/j.jaci.2019.07.039
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Concomitant PIK3CD and TNFRSF9 deficiencies cause chronic active Epstein-Barr virus infection of T cells. (2019)
  • Author(s): 3.Rodriguez R, Fournier B, Cordeiro DJ, Winter S, Izawa K, Martin E, Boutboul D, Lenoir C, Fraitag S, Kracker S, Watts TH, Picard C, Bruneau J, Callebaut I, Fischer A, Neven B, Latour S.
  • Journal Title: J Exp Med. Volume: Dec 2;216(12) Issue: 12 Pages: 2800-2818
  • DOI: 10.1084/jem.20190678
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Plasma infliximab monitoring contributes to optimize Takayasu arteritis treatment: a case report. (2019)
  • Author(s): 5.Masui S, Yonezawa A, Izawa K, Hayakari M, Asakura K, Taniguchi R, Isa M, Shibata H, Yasumi T, Nishikomori R, Takita J, Matsubara K.
  • Journal Title: J Pharm Health Care Sci. Volume: May 2;5:9 Issue: 1 Pages: 9-9
  • DOI: 10.1186/s40780-019-0136-4
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Low-frequency mosaicism in cryopyrin-associated periodic fever syndrome: mosaicism in systemic autoinflammatory diseases (2019)
  • Author(s): Nishikomori, R. Izawa, K. Kambe, N. Ohara, O. Yasumi, T.
  • Journal Title: Int Immunol Volume: 31 Issue: 10 Pages: 649-655
  • DOI: 10.1093/intimm/dxz047
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 新規機能解析系によるMEFVバリアントの病原性評価・分類の試み (2021)
  • Author(s): 前田由可子、本田吉孝、井澤和司、芝剛、田中孝之、中瀬古春奈、西村啓佑、向山宙希、東口素子、加藤健太郎、宮本尚幸、伊佐（西谷）真彦、仁平寛士1)、柴田洋史、日衛嶋栄太郎、小原收、滝田順子、八角高裕、西小森隆太
  • Organizer: 第4回日本免疫不全・自己炎症学会学術集会
• [Presentation] 新規機能解析系によるMEFVバリアントの病原性評価・分類の試み (2020)
  • Author(s): 前田 由可子, 本田 吉孝, 井澤 和司, 芝 剛, 田中 孝之, 東口 素子, 加藤 健太郎, 宮本 尚幸, 伊佐 真彦[西谷], 仁平 寛士, 柴田 洋史, 日衛嶋 栄太郎, 滝田 順子, 西小森 隆太
  • Organizer: 第48回日本臨床免疫学会総会
• [Presentation] 1.不明熱診療における末梢血1型インターフェロン応答遺伝子群の発現解析の有用性, (2019)
  • Author(s): 宮本 尚幸,本田 吉孝,井澤 和司,前田 由可子,西谷 真彦,仁平 寛,柴田 洋史,田中 孝之,八角 高裕,滝田 順子,西小森 隆太
  • Organizer: 第29回日本小児リウマチ学会総会・学術集会
• [Presentation] 2.MEFV V726A/I692del複合ヘテロ接合性変異を認め、自己免疫性肝炎を併発した家族性地中海熱の一例 (2019)
  • Author(s): 宮本 尚幸,井澤 和司,田中 孝之,前田 由可子,西谷 真彦,仁平 寛士,本田 吉孝,柴田 洋史,八角 高裕,滝田 順子,西小森 隆太
  • Organizer: 第29回日本小児リウマチ学会総会・学術集会
• [Presentation] 3.多彩な自己炎症性疾患を紐解く インフラマソームを介した自己炎症性疾患の診断・治療にiPS細胞がどのように役立つか? (2019)
  • Author(s): 田中 孝之,芝 剛,西小森 隆太,柴田 洋史,井澤 和司,柳町 昌克,齋藤 潤,中畑 龍俊,小原 收,平家 俊男,滝田 順子,八角 高裕,
  • Organizer: 第29回日本小児リウマチ学会総会・学術集会
• [Presentation] 4.免疫不全 原発性免疫不全症の遺伝子診断におけるExome解析のpitfallと診断困難例に対する解析戦略 患者由来iPS細胞を用いて診断したDeep intron変異による細胞種依存的なNEMO異常症の経験から (2019)
  • Author(s): 本田 吉孝,八角 高裕,伊佐 真彦,仁平 寛士,芝 剛,柴田 洋史,田中 孝之,井澤 和司,川崎 ゆり,齋藤 潤,網代 将彦,萩原 正敏,岡田 賢,小原 收,平家 俊男,滝田 順子,西小森 隆太
  • Organizer: 第47回日本臨床免疫学会
• [Remarks] 家族性地中海熱の責任遺伝子MEFVの働きを迅速に解析する検査方法を開発
  • URL: https://www.kyoto-u.ac.jp/ja/research-news/2021-04-20-1