Physiological significance of trained-innate lymphoid cells
| Project/Area Number |
21K19368
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 49:Pathology, infection/immunology, and related fields
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| Research Institution | Akita University |
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Principal Investigator |
海老原 敬 秋田大学, 医学系研究科, 教授 (20374407)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
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| Keywords | 自然リンパ球 / 訓練免疫 / ILC2 / ILC1 / ILC3 / NK細胞 |
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| Outline of Research at the Start |
自然リンパ球（ILC: Innate lymphoid cell）は、抗原非特異的な炎症を記憶し組織に常在する。これをILCの訓練免疫という。しかし、ILC訓練免疫の生理的意義は、現在まで疑問視されている。なぜなら、炎症を経験したILCを除去する生体システムがないためである。そこで、本研究では炎症の記憶をもったILCを除去する生体システムを構築することを目標とする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
自然リンパ球は、炎症初期にサイトカインを産生することにより免疫の方向性を決める大事な免疫細胞である。主にヘルパーサイトカインを産生する自然リンパ球はそのタイプによりILC1、ILC2、ILC3に分類され、細胞傷害活性を発揮するキラー自然リンパ球はNK細胞である。ILC1は抗ウイルス免疫・抗腫瘍免疫を、ILC2は抗寄生虫免疫・アレルギー炎症を、ILC3は抗細菌免疫を誘導する。自然リンパ球は、一度炎症を経験した後に長期生存し、2次刺激に対して抗原非特異的に炎症を誘導する機能（訓練免疫機能）をもつが、その生理的機能は未だ明らかになっていない。そこで本研究では、①活性化し訓練を受けたILCを追跡する動物モデルを作成し、②活性化ILCのみを除去する動物モデルの作製を目標とする。
本年度は慢性アレルギー炎症により過剰に活性化し、TIGITを発現したILC2（疲弊様ILC2）を追跡した。ILC2は肺に常在しアレルゲンの侵入により活性化しアレルギー炎症を誘導する。ILC2は適切に試験管内培養を行うとセルライン化するため、今まで過剰な活性化で細胞を起こすとは考えられていなかった。しかし、生体内ではアレルギー炎症によって無限に増殖することはない。私達は、1) TIGIT陽性ILC2は、非常に活性化したILC2であり、慢性アレルギーの間、常に誘導されていること、2) 生体内ですぐに細胞死を迎えること、3) ILC2の近くにいるマクロファージ（食細胞）がTIGITのリガンドであるCD155を発現し、TIGIT陽性ILC2に細胞死を誘導すること、4) TIGIT陽性ILC2の細胞死を阻害すると、慢性気道アレルギー炎症が増悪すること、を明らかにした。以上より、過剰に活性化したTIGIT陽性ILC2が生体から除去されることは、過剰な炎症を抑制するための大事な生体防御システムであることが分かった。この細胞死は新しい概念であり、ILC2のActivation-induced cell death: AICD（活性化による細胞死）と名付けた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本年度は、TIGIT陽性細胞の細胞系譜解析マウスに慢性アレルギー炎症を誘導し、TIGIT陽性ILC2の解析を行った。昨年度開始時点で、TIGITを発現すると生体内で細胞死が誘導することが確認できていた。しかし、どのように細胞死が誘導されるのか分かっていなかった。TIGIT陽性ILC2を、気道にアレルギー炎症がある気管内に投与すると、1時間で細胞死が誘導されたため、TIGIT陽性ILC2の細胞死は急速に起こることが分かった。また、その際、広範囲なヘテロクロマチンが誘導され、ILC2の機能が低下していた。TIGITは抑制性受容体であり、その主なリガンドはCD155である。アレルギー炎症を起こした肺でCD155発現細胞を調べたところ、肺胞マクロファージにおけるCD155の発現が高かった。そこで、肺胞マクロファージとTIGIT陽性ILC2を共培養したところ、CD155依存的にTIGIT陽性ILC2の細胞死が誘導された。さらに、アレルギー炎症を起こしているマウスにクロドロン酸リポソームを気管内投与し、マクロファージを除去したところ、TIGIT陽性ILC2の数が増加した。アレルギー炎症を起こしているマウスの肺で、肺胞マクロファージとTIGIT陽性ILC2の共局在も確認できた。以上より、ILC2は過剰に活性化するとTIGITを発現し、近くにいるマクロファージによって細胞死が誘導されることが示唆された。以上のデータは、Journal of Experimental Medicineに投稿し、2023年3月末の時点でin pressになっている。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度は、活性化しPD1を発現したILCを追跡する。既に、PD1発現細胞の細胞系譜解析マウス作製のために、PD1-Cre-ERT2マウスを作成し、Rosa26-LSL-tdTomatoマウスと掛け合わせた。パパイン点鼻投与後、完全にアレルギー炎症が収まった2か月後に別のアレルゲン（アスペルギルス抗原）を点鼻することで、ILC2依存性の訓練免疫現象の系は立ち上がっている。まず、アレルギー炎症でPD1陽性となったILC2が、訓練免疫の主体を担うかどうか、検討を行っている最中である。PD1を発現したtrained ILC2を同定できた場合は、trained ILC2を除去できるマウスを作製する。そのために、GATA3-loxp-stop-loxp-Frt-iDTR-GFP-Frtマウスを作製した。GATA3はILC2のマーカーであるが、他のILCにも発現を認める。別に作成したLck-Flpoマウスと掛け合わせることにより、Ｔ cellではiDTRが発現しない仕掛けを作った。最終的に、PD1-Cre-ERT2/GATA3-loxp-stop-loxp-Frt-iDTR-GFP-Frt/Lck-Flpoマウスを作製することにより、PD1を発現したILCのみを除去するマウスが完成する予定である。また、KLRG1は、ILC2の成熟マーカーと呼ばれており、バックアップとしてKlrg1-Cre-ERT2マウスも作製した。PD1と同様の実験を行う予定である。
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Report
(2 results)
Research Products
(20 results)
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[Journal Article] 2型自然リンパ球の訓練免疫2022
Author(s)
海老原敬, 立松恵, 高須賀俊輔, 山田俊樹, 山田武千代
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Journal Title
【COPDと気管支喘息、その周辺疾患-病態・診断・治療の最新動向-】喘息病態up-to-date
Volume: 80
Pages: 586-590
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