胸腺腫および関連自己免疫疾患におけるT細胞の網羅的遺伝子解析による免疫異常の解明

• Project/Area Number: 21K16302
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 54020:Connective tissue disease and allergy-related
• Research Institution: Shinshu University
• Principal Investigator: 川上 徹 信州大学, 医学部附属病院, 医員 (50867041)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2023: ¥260,000 (Direct Cost: ¥200,000、Indirect Cost: ¥60,000); Fiscal Year 2022: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2021: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
• Keywords: 胸腺腫 / 赤芽球癆 / STAT3 / ターゲットシーケンス / クローン性造血 / T細胞受容体 / T細胞 / 体細胞遺伝子変異 / 自己免疫疾患

Outline of Research at the Start

胸腺腫は胸腺細胞に由来する腫瘍で、重症筋無力症、赤芽球癆といった多彩な自己免疫疾患を高頻度に合併するが、その免疫異常の原因は明らかではない。研究代表者は、後天性赤芽球癆を合併した胸腺腫症例のT細胞、特にCD8陽性T細胞にSTAT3遺伝子体細胞変異を認めることを報告しているが、STAT3以外の遺伝子変異については不明である。
本研究では、胸腺腫症例でCD8陽性T細胞とCD4陽性T細胞の網羅的遺伝子解析を行い、T細胞の遺伝子変異を調べる。T細胞の遺伝子変異と胸腺腫および合併する自己免疫疾患の臨床像との関連性を検討し、胸腺腫による免疫異常の病態を明らかにすることを目指す。

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、胸腺腫症例のT細胞の遺伝子変異プロファイルを網羅的遺伝子解析により明らかにし、胸腺腫および関連する自己免疫疾患の診療に有用な新規指標を確立することである。
先行研究においてCD4陽性細胞とCD8陽性細胞に分けて全エクソン解析を行い、結果を比較することでCD4陽性細胞、CD8陽性細胞それぞれに特徴的な遺伝子群を同定していたが、それに細胞シグナル伝達、細胞増殖、細胞周期といった機能に関連する遺伝子やT細胞性リンパ腫、クローン性造血などに重要な影響をもつと考えられる遺伝子等を加え、52遺伝子からなる遺伝子解析パネルを作成した。続いて、胸腺腫を含む、のべ132症例の末梢血単核球からDNAを抽出し、作成したパネルを用いてライブラリ化し、ターゲットシーケンスを行った。変異アリル頻度が高い遺伝子についてはダイレクトシーケンスで確認を行った。以前の研究と結果を比較し、解析方法の妥当性を確認した。遺伝子多型やエラーと考えられる変異の除去を行った結果、各症例ごとに中央値で3個の体細胞遺伝子変異を同定し、STAT3遺伝子を含む41遺伝子が複数症例で変異していた。特に、クローン性造血に関わる複数の遺伝子の変異が高頻度に認められた。赤芽球を合併した胸腺腫では他の病型と比較し、変異遺伝子数が少ない傾向があった。一部のクローン性造血関連遺伝子の変異陽性例では免疫抑制療法後に再発しやすい傾向がみられた。今後、可能な症例では時系列に沿った解析を行い、臨床経過との比較を行う方針である。

Current Status of Research Progress

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

Reason

ターゲットシーケンスの解析の妥当性は確認できており、症例の蓄積、解析も進んでいる。また、臨床情報と変異プロファイルの比較も行えている。以上より本研究課題は概ね順調に進展している。

Strategy for Future Research Activity

変異がどの細胞系列で認められるか検討する。可能な症例では時系列での解析も行う。研究成果の発表を計画する。

Research Products

• [Journal Article] Somatic mutations in acquired pure red cell aplasia (2022)
  • Author(s): Kawakami Toru、Nakazawa Hideyuki、Ishida Fumihiro
  • Journal Title: Seminars in Hematology Volume: 59 Issue: 3 Pages: 131-136
  • DOI: 10.1053/j.seminhematol.2022.07.001
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Comparative analysis of humoral responses to BNT162b2 vaccine among patients with hematologic disorders and organ transplant recipients. (2022)
  • Author(s): Nakazawa Hideyuki、Sakai Kaoko、Sudo Yuriko、Iwabuchi Ryohei、Sakai Hitoshi、Nishina Sayaka、Kawakami Toru、Kawakami Fumihiro、Matsuzawa Shuji、Ito Toshiro、Kitahara Mari、Kamijo Yuji、Umemura Takeji、Ushiki Atsuhito、Kanai Shinichiro、Tsuchiya Hiroyuki、Ishida Fumihiro
  • Journal Title: Transplant Immunology Volume: 75 Pages: 101713-101713
  • DOI: 10.1016/j.trim.2022.101713
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Anti-COX-2 autoantibody is a novel biomarker of immune aplastic anemia (2022)
  • Author(s): Kelkka Tiina、Tyster Mikko、Lundgren Sofie、Feng Xingmin、Kerr Cassandra、Hosokawa Kohei、Huuhtanen Jani、Keranen Mikko、Patel Bhavisha、Kawakami Toruら
  • Journal Title: Leukemia Volume: 36 Issue: 9 Pages: 2317-2327
  • DOI: 10.1038/s41375-022-01654-6
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] T cell clonal expansion and STAT3 mutations: a characteristic feature of acquired chronic T cell-mediated pure red cell aplasia (2022)
  • Author(s): Kawakami Fumihiro、Kawakami Toru、Yamane Taku、Maruyama Masae、Kobayashi Jun、Nishina Sayaka、Sakai Hitoshi、Higuchi Yumiko、Hamanaka Kazutoshi、Hirokawa Makoto、Nakao Shinji、Nakazawa Hideyuki、Ishida Fumihiro
  • Journal Title: International Journal of Hematology Volume: ー Issue: 6 Pages: 816-825
  • DOI: 10.1007/s12185-022-03310-2
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Identification of novel STAT5B mutations and characterization of TCRβ signatures in CD4+ T-cell large granular lymphocyte leukemia (2022)
  • Author(s): Bhattacharya D, Teramo A, Gasparini VR, Huuhtanen J, Kim D, Theodoropoulos J, Schiavoni G, Barila G, Vicenzetto C, Calabretto G, Facco M, Kawakami T, Nakazawa H, Falini B, Tiacci E, Ishida F, Semenzato G, Kelkka T, Zambello R, Mustjoki S
  • Journal Title: Blood Cancer J Volume: 12 Issue: 2 Pages: 31-31
  • DOI: 10.1038/s41408-022-00630-8
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Single-cell characterization of leukemic and non-leukemic immune repertoires in CD8+ T-cell large granular lymphocytic leukemia (2022)
  • Author(s): Huuhtanen Jani、Bhattacharya Dipabarna、Lonnberg Tapio、Kankainen Matti、Kerr Cassandra、Theodoropoulos Jason、Rajala Hanna、Gurnari Carmelo、Kasanen Tiina、Braun Till、Ishida Fumihiro、Kawakami Toru、Salmi Marko、Loughran Thomas、Maciejewski Jaroslaw P.、Lahdesmaki Harri、Kelkka Tiina、Mustjoki Satuら
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 13 Issue: 1
  • DOI: 10.1038/s41467-022-29173-z
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] A novel germline GATA2 frameshift mutation with a premature stop codon in a family with congenital sensory hearing loss and myelodysplastic syndrome (2021)
  • Author(s): Nakazawa Hideyuki、Yamaguchi Tomomi、Sakai Hitoshi、Maruyama Masae、Kawakami Toru、Kawakami Fumihiro、Nishina Sayaka、Ishikawa Masumi、Kosho Tomoki、Ishida Fumihiro
  • Journal Title: International Journal of Hematology Volume: 114 Issue: 2 Pages: 286-291
  • DOI: 10.1007/s12185-021-03130-w
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Characteristic mutational profiles of STAT3 and clonal hematopoiesis-related genes in acquired PRCA (2022)
  • Author(s): Toru Kawakami, Taku Yamane, Fumihiro Kawakami, Masae Maruyama, Natsumi Ida, Yuga Mizuno, Ami Asakura, Sayaka Nishina, Hitoshi Sakai, Yumiko Higuchi, Hideyuki Nakazawa, Fumihiro Ishida
  • Organizer: 第84回日本血液学会学術集会
• [Presentation] Clonal T-cell expansion and STAT3 mutations in T-cell mediated acquired pure red cell aplasia (2021)
  • Author(s): Fumihiro Kawakami、Toru Kawakami、Taku Yamane、Jun Kobayashi、Sayaka Nishina、Hitoshi Sakai、Yumiko Higuchi、Makoto Hirokawa、Shinji Nakao、Hideyuki Nakazawa、Fumihiro Ishida
  • Organizer: 第83回日本血液学会学術集会