Expansion of CD4+ cytotoxic T lymphocytes and IgD-CD27- double negative B cells in COVID-19 and autoimmune diseases including IgG4-related disease

• Project/Area Number: 21KK0163
• Research Category: Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 57:Oral science and related fields
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 金子 直樹 九州大学, 歯学研究院, 助教 (80805284)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 林 慶和 福岡歯科大学, 口腔歯学部, 講師 (00801078) ; 服部 多市 九州大学, 大学病院, 医員 (10897185) ; 川野 真太郎 九州大学, 歯学研究院, 教授 (00398067)
• Project Period (FY): 2021-10-07 – 2027-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥18,980,000 (Direct Cost: ¥14,600,000、Indirect Cost: ¥4,380,000); Fiscal Year 2026: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2025: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2024: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2023: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000); Fiscal Year 2022: ¥10,530,000 (Direct Cost: ¥8,100,000、Indirect Cost: ¥2,430,000); Fiscal Year 2021: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
• Keywords: CD4+CTLs / DN B細胞 / IgG4関連疾患 / 細胞障害性CD4+ヘルパーT細胞 / ダブルネガティブB細胞 / COVID-19 / double negative B cell / autoimmune disesase / IgG4-related disease

Outline of Research at the Start

COVID-19パンデミックは変異株の報告を含め未だ予断を許さない状況であり、病態の早急な解明が望まれている。われわれはこれまでに、COVID-19において特異なCD4+CTLsとDN B細胞が増加し、病態形成に関与することを明らかにしたが、その役割は不明である。本研究の目的は、これらの細胞の役割を明らかにし、治療応用への可能性を模索することである。またこれらの細胞は各種自己免疫疾患（IgG4関連疾患、強皮症）の病態形成（組織障害、線維化、自己抗体産生）にも関与することが示唆されており、本研究はCOVID-19の病態解明のみならず、非ウイルス性疾患を含む多岐疾患に応用できる可能性を秘めている。

Outline of Annual Research Achievements

本プロジェクトは4年目となる。1年目の2021年度はまずCOVID-19およびIgG4関連疾患における細胞障害性CD4+ヘルパーT細胞とダブルネガティブB細胞の増加と機能について明らかにするために、各々の疾患のサンプル収集を開始した。2年目である2022年には組織サンプルについては、多重蛍光染色によるそれらの細胞の局在と、タンパクの発現について解明を進めた。血液サンプルについてはフローサイトメトリーを行い、実際、組織や血液においては同細胞群が健常者に比較し、増加していることを確認している。今後、それらの細胞群の病態との関与を解明するために、産生される分子について広く検討を進める予定としている。 さらに得られたサンプルについて、シングルセル解析も行い、シングルセルレベルでの遺伝子の発現も検討しており現在n数を増加させている最中である。興味深い結果としてCD4+CTLsとDN B細胞はいずれも病態形成に直接関与している特徴を示すことが明らかになった。
3年目には組織内におけるCD4+CTLsとDN B細胞の関連についても、多重蛍光染色と専用の解析アプリケーションを用いた位置関係の数値化を進めて、T細胞とB細胞間の機能連関を明らかにした
4年目となる本年は、T細胞とB細胞の共培養を主とした機能実験を進めると共に、シングルセル解析についてもより機能面にフォーカスした解析を進めていく。
引き続き多疾患に共通する新規治療薬の開発に向けて取り組んでいく。

Current Status of Research Progress

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

Reason

特にIgG4関連疾患におけるシングルセル解析のn数とコントロールのn数は順調に増やすことができており、結果の解析を進めることができている。一方で対象となる細胞の絶対的なトランスクリプトームマーカーを未だ発見できておらず、存在しない可能性も考慮している。他のサブセットとの可塑性も含めて検討を進めていく予定である。

Strategy for Future Research Activity

T細胞とB細胞の共培養を主とした機能実験を進める。各種サイトカインとB細胞を培養し、実際にクラススイッチが誘導されるのか検討を行う。
また、シングルセル解析についてもリガンドーレセプターの発現解析を始めたとしたより機能面にフォーカスした解析を進めていく。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Ragon Institute/Massachusetts General Hospital/Harvard Univeresity(米国)
• [Int'l Joint Research] Ragon Institute of MGH,MIT and Harvard(米国)
• [Journal Article] Extrafollicular IgD?CD27?CXCR5?CD11c? DN3 B cells infiltrate inflamed tissues in autoimmune fibrosis and in severe COVID-19 (2023)
  • Author(s): Allard-Chamard H、Kaneko N、Bertocchi A、Sun N、Boucau J、Kuo H、Farmer JR.、Perugino C、Mahajan VS.、Murphy SJ.H.、Premo K、Diefenbach T、Ghebremichael M、Yuen G、Kotta A、Akman Z、Lichterfeld M、Walker BD.、Yu XG.、Moriyama M、Maehara T、Nakamura S、Stone JH.、Padera RF.、Pillai S
  • Journal Title: Cell Reports Volume: 42 Issue: 6 Pages: 112630-112630
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2023.112630
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Cytotoxic CD8+ T cells may be drivers of tissue destruction in Sj?gren’s syndrome (2022)
  • Author(s): Kaneko Naoki、Chen Hu、Perugino Cory A.、Maehara Takashi、Munemura Ryusuke、Yokomizo Shiho、Sameshima Junsei、Diefenbach Thomas J.、Premo Katherine R.、Chinju Akira、Miyahara Yuka、Sakamoto Mizuki、Moriyama Masafumi、Stone John H.、Nakamura Seiji、Pillai Shiv
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 12 Issue: 1 Pages: 15427-15427
  • DOI: 10.1038/s41598-022-19397-w
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Orchestration of Immune Cells Contributes to Fibrosis in IgG4-Related Disease (2022)
  • Author(s): Kaneko Naoki、Moriyama Masafumi、Maehara Takashi、Chen Hu、Miyahara Yuka、Nakamura Seiji
  • Journal Title: Immuno Volume: 2 Issue: 1 Pages: 170-184
  • DOI: 10.3390/immuno2010013
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 病変局所に浸潤するダブルネガティブ3（DN3）B細胞はIgG4関連疾患の病態形成に関与する (2023)
  • Author(s): 金子直樹
  • Organizer: 第68回公益社団法人 日本口腔外科学会総会・学術大会
• [Presentation] Specific immune response in COVID-19 (2021)
  • Author(s): 金子直樹
  • Organizer: OBT International symposium
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] COVID-19における特異な免疫反応 (2021)
  • Author(s): 金子直樹
  • Organizer: Research Salon
  • Invited
• [Remarks] 九州大学研究者情報
  • URL: https://hyoka.ofc.kyushu-u.ac.jp/search/details/K007829/index.html