シングルセル解析による免疫記憶生成メカニズムの解明

• Project/Area Number: 21H02749
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 49070:Immunology-related
• Research Institution: The University of Tokyo (2023); Osaka University (2021-2022)
• Principal Investigator: 井上 毅 東京大学, 新世代感染症センター, 教授 (80466838)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥17,290,000 (Direct Cost: ¥13,300,000、Indirect Cost: ¥3,990,000); Fiscal Year 2023: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000); Fiscal Year 2022: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000); Fiscal Year 2021: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
• Keywords: 胚中心 / 記憶B細胞 / シングルセル / 免疫記憶 / 抗体 / 記憶Ｂ細胞

Outline of Research at the Start

液性免疫記憶の中心は、記憶B細胞が抗体産生細胞へ分化し高親和性抗体を産生してウイルス・病原体を無毒化することであり、記憶B細胞産生メカニズムの理解は有効なワクチン開発のためにも必須である。申請者らは先行研究において、胚中心から記憶B細胞が産生されるメカニズム解明に注力し、記憶B前駆細胞亜集団を同定して胚中心における代謝制御とB細胞受容体からの生存シグナルが記憶B細胞分化に重要であることを明らかにした。本研究ではこの研究を発展させ、ヘテロジニアスな胚中心B細胞集団のなかでBCR発現の勾配を生み出して記憶B細胞分化を導く分子メカニズムを明らかにすることを目的とする。

Outline of Annual Research Achievements

液性免疫記憶の中心は、記憶B細胞が抗体産生細胞へ分化し高親和性抗体を産生してウイルス・病原体を無毒化することであり、記憶B細胞産生メカニズムの理解は有効なワクチン開発のためにも必須である。本研究では胚中心B細胞集団から記憶B細胞分化を導くメカニズムを明らかにすることを目的として、胚中心B細胞のB細胞受容体（BCR）発現量の差が記憶B細胞分化に及ぼす影響について解析を行った。
前年度までで、NPハプテン特異的胚中心明領域B細胞と、記憶B前駆細胞シングルセル由来のBCR遺伝子を取得し、マウスprimary B細胞の免疫グロブリン遺伝子座にCRISPR/Cas9を用いてノックインする実験系を確立した。今年度は、養子移入実験により目的のBCRノックインB細胞のin vivoにおける分化過程を解析した。
その結果、B細胞表面BCR発現量の差が記憶B細胞分化に影響を与えることを示唆するデータが得られ、本研究仮説を支持するものであったが、同時にノックインB細胞のin vivoでの応答自体が非常に弱く、実験系のさらなる改良が必要であることも明らかとなった。

Research Progress Status

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] The University of Iowa(米国)
• [Int'l Joint Research] The University of Iowa(米国)
• [Int'l Joint Research] Rockefeller University(米国)
• [Journal Article] STIM-mediated calcium influx regulates maintenance and selection of germinal center B cells (2024)
  • Author(s): Yutaro Yada, Masanori Matsumoto, Takeshi Inoue, Akemi Baba, Ryota Higuchi, Chie Kawai, Masashi Yanagisawa, Daisuke Kitamura, Shouichi Ohga, Tomohiro Kurosaki, Yoshihiro Baba
  • Journal Title: Journal of Experimental Medicine Volume: 221 Issue: 1
  • DOI: 10.1084/jem.20222178
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Memory B cell differentiation from germinal centers (2023)
  • Author(s): Inoue Takeshi
  • Journal Title: International Immunology Volume: 35 Issue: 12 Pages: 565-570
  • DOI: 10.1093/intimm/dxad017
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] CD62L expression marks SARS-CoV-2 memory B cell subset with preference for neutralizing epitopes (2023)
  • Author(s): Onodera T, Sax N, Sato T, Adachi Y, Kotaki R, Inoue T, Shinnakasu R, Nakagawa T, Fukushi S, Terooatea T, Yoshikawa M, Tonouchi K, Nagakura T, Moriyama S, Matsumura T, Isogawa M, Terahara K, Takano T, Sun L, Nishiyama A, Omoto S, Shinkai M, Kurosaki T, Yamashita K, Takahashi Y.
  • Journal Title: Science Advances Volume: 9 Issue: 24
  • DOI: 10.1126/sciadv.adf0661
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Memory B cells (2023)
  • Author(s): Inoue T, Kurosaki T.
  • Journal Title: Nature Reviews Immunology Volume: 24 Issue: 1 Pages: 5-17
  • DOI: 10.1038/s41577-023-00897-3
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Antibody feedback contributes to facilitating the development of Omicron-reactive memory B cells in SARS-CoV-2 mRNA vaccinees (2023)
  • Author(s): Inoue T, Shinnakasu R, Kawai C, Yamamoto H, Sakakibara S, Ono C, Itoh Y, Terooatea T, Yamashita K, Okamoto T, Hashii N, Ishii-Watabe A, Butler NS, Matsuura Y, Matsumoto H, Otsuka S, Hiraoka K, Teshima T, Murakami M, Kurosaki T.
  • Journal Title: J Exp Med. Volume: 220(2) Issue: 2
  • DOI: 10.1084/jem.20221786
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] The transcription factor Bach2 negatively regulates murine natural killer cell maturation and function (2022)
  • Author(s): Li S, Bern MD, Miao B, Fan C, Xing X, Inoue T, Piersma SJ, Wang T, Colonna M, Kurosaki T, Yokoyama WM.
  • Journal Title: eLife Volume: 11
  • DOI: 10.7554/elife.77294
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Generation of High Quality Memory B Cells (2022)
  • Author(s): Inoue Takeshi、Shinnakasu Ryo、Kurosaki Tomohiro
  • Journal Title: Frontiers in Immunology Volume: 12 Pages: 825813-825813
  • DOI: 10.3389/fimmu.2021.825813
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] B cell-intrinsic TBK1 is essential for germinal center formation during infection and vaccination in mice (2021)
  • Author(s): Lee MSL, Inoue T, Ise W, Matsuo-Dapaah J, Wing JB, Temizoz B, Kobiyama K, Hayashi T, Patil A, Sakaguchi S, Simon AK, Bezbradica JS, Nagatoishi S, Tsumoto K, Inoue J, Akira S, Kurosaki T, Ishii KJ, Coban C
  • Journal Title: Journal of Experimental Medicine Volume: 219 Issue: 2
  • DOI: 10.1084/jem.20211336
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] Overview of immunological basis for vaccination (2024)
  • Author(s): Takeshi Inoue
  • Organizer: 第52回日本免疫学会学術集会
  • Invited
• [Presentation] Csk restrains BCR-mediated ROS production and contributes to germinal center selection and affinity maturation (2024)
  • Author(s): Takeshi Inoue, Yuma Matsumoto, Masato Okada, Tomohiro Kurosaki
  • Organizer: 第1回AMED-SCARDAワクチン開発拠点事業合同シンポジウム
• [Presentation] 3回目mRNAワクチン接種によってオミクロン中和抗体ができるしくみ (2023)
  • Author(s): 井上 毅
  • Organizer: 第1回新型コロナウイルス研究集会
• [Presentation] COVID-19 mRNAワクチンでなぜオミクロン中和抗体が作られるのか (2023)
  • Author(s): 井上 毅
  • Organizer: 第2回日本医学会連合リトリート
  • Invited
• [Presentation] Why can 3rd mRNA vaccination induce Omicron-neutralizing antibodies? (2023)
  • Author(s): Takeshi Inoue
  • Organizer: 東京大学医科学研究所 学友会セミナー
  • Invited
• [Presentation] Germinal center B cell selection and survival regulated by optimal BCR signaling (2022)
  • Author(s): 井上 毅
  • Organizer: 第51回日本免疫学会学術集会
  • Invited