ナイーブT細胞の不均一性に着目した組織特異的免疫応答の解明および免疫制御法の開発

Research Project

Project/Area Number	23K17417
Research Category	Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
Allocation Type	Multi-year Fund
Review Section	Medium-sized Section 49:Pathology, infection/immunology, and related fields
Research Institution	National Center for Global Health and Medicine
Principal Investigator	関谷高史国立研究開発法人国立国際医療研究センター, その他部局等, 免疫応答修飾研究室長 (80519207)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	杉山真也国立研究開発法人国立国際医療研究センター, その他部局等, テニュアトラック部長 (20612427)
Project Period (FY)	2023-06-30 – 2027-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help	¥26,000,000 (Direct Cost: ¥20,000,000、Indirect Cost: ¥6,000,000) Fiscal Year 2026: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000) Fiscal Year 2025: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000) Fiscal Year 2024: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000) Fiscal Year 2023: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Keywords	免疫学 / 制御性T細胞 / 細胞リプログラミング / 自己免疫疾患 / 免疫寛容 / CD4T細胞
Outline of Research at the Start	TN細胞は未分化で均一な細胞集団として捉えられており、組織特異的な免疫応答を担うファクターとしては検討されてこなかったが、均一な細胞集団と捉えるとうまく説明のつかない現象が多々見出されてきている。そこで本研究は、①組織間や加齢など、様々なパラメーターの下でTN細胞の不均一性を捉える ②不均一性の形成に寄与する分子機序を明らかとする ③TN細胞の不均一性が引き起こされることの意義を解明する ④得られた知見に基づき、TN細胞の性質を人為的に改変し、その作用を検討することを目指す。これらの試みにより、組織特異的免疫応答を担う新たなメカニズムの一つとして、TN細胞の不均一性の寄与の可能性を追求する。
Outline of Annual Research Achievements	1. 脾臓とリンパ節におけるナイーブCD4T細胞のフェノタイプの違い、およびその分子・細胞メカニズムを明らかとした先行研究で作製した、抗原受容体刺激をリアルタイムにモニタリングできる「Nr4a1-dsGFPマウス」を用い、ナイーブT細胞の性質変化に寄与することが広く知られていた「トニックTCR刺激」と、それ以外の環境因子の作用を、脾臓、腸間膜リンパ節、腋窩リンパ節から取得したナイーブCD4T細胞のATAC-seq解析により検討した。その結果、トニックTCR刺激よりも組織特異的因子の方がナイーブCD4T細胞の性質変化に対する寄与が大きいことを突き止めた。さらに、脾臓および各リンパ組織細胞の遺伝子発現の比較検討などにより、脾臓ナイーブT細胞は炎症性サイトカインIL-1bによる刺激をより強く受けており、それによりTregへの分化能の低下や、　脾臓環境における細胞生存の維持などの特徴を付与されていることを明らかとした。 2. 肺ナイーブCD4T細胞特異的な特徴に対し、SOCS3が重要な役割を担っていることを明らかとした６種類の組織（末梢血、リンパ節、脾臓、肝臓、骨髄、肺）のナイーブCD4T細胞のRNA-seq解析により、肺ナイーブT細胞で特異的に発現が亢進している遺伝子の一つとして、サイトカインシグナル伝達の抑制因子・SOCS3を見出した。そこで、T細胞特異的にSOCS3を欠損させたマウス（CD4-Cre SOCS3-flox）を作製し、ダニ抗原の気管内投与による喘息モデルの解析を行ったところ、SOCS3欠損ナイーブT細胞はIL-17産生の亢進を示し、さらに、その喘息症状はステロイド抵抗性を示した。現在、RNA-seq結果をiCellNetなどのアルゴリズムを用いて更なる解析を進めており、肺におけるナイーブT細胞の性質変化に寄与する細胞種やシグナル伝達をSOCS3を中心に進めている。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason まず、脾臓とリンパ節におけるナイーブCD4T細胞の性質の違いと、その変化の分子・細胞メカニズムに関する研究はCell Reports誌に論文発表を行った。さらに、肺のナイーブT細胞の性質維持に寄与する重要な因子としてSOCS3を同定し、その欠損マウスの解析を進め、多くの重要な知見が得られつつあるため、この評価とした。
Strategy for Future Research Activity	1. 肺組織ナイーブCD4T細胞の解析：ダニ抗原喘息モデルの肺から採取したナイーブT細胞（野生型とSOCS3欠損型）のRNA-seq結果に対しiCellNetや種々のパスウェイ解析を進めることで、肺組織でナイーブT細胞に対し作用する細胞種や、シグナル因子を絞り込む。見出された候補因子の作用を、肺組織から取得したプライマリーナイーブT細胞を用いて検討する。作用が確認された因子に関しては、その阻害剤やアゴニストを用いた活性制御により、それらの因子のin vivoでの作用を追求し、さらに、ダニ抗原喘息モデルの治療効果を検討する。また、ナイーブT細胞に対し作用することが推測された細胞種に関しては、抗体や薬剤を用いた細胞除去、および細胞移入実験により、それら細胞種のナイーブT細胞に対する作用をin vivoで検討し、また、ダニ抗原喘息モデルの治療効果を検討する。特に、SOCS3の欠損により喘息病態がステロイド抵抗性となることが確認されているため、SOCS3の下流でステロイド抵抗性に寄与している因子を突き止め、それらの因子の制御によりステロイド感受性を誘導できるか否かを入念に検討する。また、喘息モデルに加え、感染モデルでの検討も開始する。 2. 他組織ナイーブCD4T細胞の解析：末梢血や肝臓局在性のナイーブT細胞に関し、特異的に発現する遺伝子をRNA-seq結果の解析により突き止め、それらの因子の欠損や活性増強がナイーブT細胞に対し与える影響をin vitro, in vivoの両方で追求する。