リポファジーによる病原性Th2細胞の病原性獲得機構の解明と難治性炎症疾患の制御

• Project/Area Number: 23K27607
• Project/Area Number (Other): 23H02916 (2023)
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund (2024); Single-year Grants (2023)
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 53030:Respiratory medicine-related
• Research Institution: Chiba University
• Principal Investigator: 平原 潔 千葉大学, 大学院医学研究院, 教授 (00707193)
• Project Period (FY): 2023-04-01 – 2026-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥18,850,000 (Direct Cost: ¥14,500,000、Indirect Cost: ¥4,350,000); Fiscal Year 2025: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000); Fiscal Year 2024: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000); Fiscal Year 2023: ¥7,930,000 (Direct Cost: ¥6,100,000、Indirect Cost: ¥1,830,000)
• Keywords: Lipophagy / Tpath2細胞 / 異所性リンパ組織 / 難治性アレルギー疾患

Outline of Research at the Start

研究代表者はこれまでに慢性アレルギー性気道炎症を制御する分子機構に関して、分子・細胞・生体レベルでの研究を一貫して行ってきた。本研究では、難治性アレルギー炎症の病態形成の上流に位置する病原性Th2（pathogenic Th2; Tpath2）細胞が生体内で分化を誘導される分子機構を明らかにすることを目的とする。特に「生体内でTh2細胞がTpath2細胞としての病原性を獲得し、長期間にわたってその病原性が維持される分子機構」を細胞レベルおよび生体レベルで解明する。

Outline of Annual Research Achievements

研究代表者はこれまでに慢性アレルギー性気道炎症を制御する分子機構に関して、分子・細胞・生体レベルでの研究を一貫して行ってきた。本研究では、難治性アレルギー炎症の病態形成の上流に位置する病原性Th2（pathogenic Th2; Tpath2）細胞が生体内で分化を誘導される分子機構を明らかにすることを目的としている。特に「生体内でTh2細胞がTpath2細胞としての病原性を獲得し、長期間にわたってその病原性が維持される分子機構」を細胞レベルおよび生体レベルで解明を目指している。
具体的には、1. 細胞内でのオートファジーによる脂肪滴分解機構であるリポファジーに着目し、Tpath2細胞（Immunity 2018, Nat Immunol. 2019, Immunity 2022）の病原性機能獲得を担う分子機構を解明、2. 慢性炎症時に肺の組織中に誘導される異所性リンパ組織の一種であるinducible bronchus-associated lymphoid tissue（iBALT）を構成する線維芽細胞の亜集団が、Tpath2細胞の病原性を維持する機構について、線維芽細胞の１細胞レベルの網羅的解析を通じて制御因子の同定を目指す。3. ヒト（患者）の組織及び細胞で、最先端解析技術を用いて検証（Proof of Concept：POC）を行う。
我々は、これまでの検討でマイクロ・リポファジーを介したTpath2細胞誘導の分子機構の一端を解明し、現在論文を投稿中である。

Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

我々は、これまでの検討で（1）マウスでHouse Dust Mite（HDM）の頻回曝露で引き起こした炎症肺組織中において、異所性リンパ組織が誘導され、同部位で複数の長鎖不飽和脂肪酸の濃度が上昇すること、（2）マウス炎症肺中のTpath2前駆細胞で、脂質代謝に関与する複数の遺伝子群が高発現すること、（3）Tpath2前駆細胞で、細胞質に多数の脂肪滴とリソソームの融合（＝マイクロ・リポファジー）が認められること、をマウスおよびヒト検体（好酸球性副鼻腔炎患者検体）の解析から見出した。さらに、マウクロ・リポファジー関連分子について阻害剤を用いて阻害することでTh2細胞のST2発現が抑制されることを明らかにした。このマイクロ・リポファジー依存的なST2発現上昇は、脂質代謝を司る転写因子がマイクロ・リポファジーによって活性化されST2遺伝子座に直接結合することによる、という一連の分子機構も明らかにした。本研究については現在論文を投稿中である。以上、当初計画した以上に順調に研究が進んでいる。
さらに、上記の研究とは他に、分化初期にグランザイムを産生するTh2細胞のサブセットを同定したことから、これらのTh2細胞が病原性ヘルパーT細胞形成を誘導する可能性について検討した。解析の結果、グランザイムがIL-5とIL-13を産生する病原性ヘルパーT細胞を誘導することを明らかにした（Kumagai et al. PNAS. 2023）。

Strategy for Future Research Activity

“Tpath2細胞”におけるリポファジーを介した病原性獲得機構の解明
我々がこれまでに同定した、Tpath2細胞について、同細胞集団のin vivoにおける分化および誘導に必須の機能分子（群）を探索している。特に、Tpath2細胞がIL-33刺激を受け取るために必須であるIL-33受容体分子のST2を生体内で高発現させる細胞・分子機構の解明を目指す。肺内においてTpath2細胞が脂肪を選択的に分解して利用するオートファジー機構の一つであるリポファジー関連の遺伝子群が高発現することを見出した。そこで、マウス肺組織中の遊離脂肪酸の濃度を解析すると、炎症肺では、遊離脂肪酸の濃度が上昇することがわかった。
現在、我々は、ヒトECRS患者の鼻ポリープ組織及び末梢血検体を用いて、組織の免疫細胞集団における長鎖不飽和脂肪酸の細胞内へのシグナル伝達や取り込みに関わる分子群の発現をマルチカラーフローサイトメーターで網羅的に解析している。

Research Products

• [Journal Article] The USP7-STAT3-granzyme-Par-1 axis regulates allergic inflammation by promoting differentiation of IL-5-producing Th2 cells (2023)
  • Author(s): Kumagai Jin、Kiuchi Masahiro、Kokubo Kota、Yagyu Hiroyuki、Nemoto Masahiro、Tsuji Kaori、Nagahata Ken、Sasaki Atsushi、Hishiya Takahisa、Onoue Miki、Shinmi Rie、Sonobe Yuri、Iinuma Tomohisa、Yonekura Syuji、Shinga Jun、Hanazawa Toyoyuki、Koseki Haruhiko、Nakayama Toshinori、Yokote Koutaro、Hirahara Kiyoshi
  • Journal Title: Proceedings of the National Academy of Sciences Volume: 120 Issue: 49 Pages: 2302903120-2302903120
  • DOI: 10.1073/pnas.2302903120
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Single-cell RNA sequencing of peripheral blood mononuclear cells from Kimura disease patient successfully treated with dupilumab (2023)
  • Author(s): Suga Kensuke、Kiuchi Masahiro、Kageyama Takahiro、Kokubo Kota、Tanaka Shigeru、Iwata Arifumi、Suzuki Kotaro、Hirahara Kiyoshi、Nakajima Hiroshi
  • Journal Title: Allergology International Volume: 72 Issue: 4 Pages: 610-613
  • DOI: 10.1016/j.alit.2023.06.002
  • ISSN: 1323-8930, 1440-1592
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Differences in the expression of multidrug resistance proteins in chronic rhinosinusitis according to endotype (2023)
  • Author(s): Iinuma Tomohisa、Yonekura Syuji、Hirahara Kiyoshi、Kurita Junya、Yoneda Riyo、Arai Tomoyuki、Sonobe Yuri、Shinmi Rie、Okamoto Yoshitaka、Hanazawa Toyoyuki
  • Journal Title: Allergology International Volume: 72 Issue: 4 Pages: 564-572
  • DOI: 10.1016/j.alit.2023.03.008
  • ISSN: 1323-8930, 1440-1592
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Pathogenic helper T cells as the novel therapeutic targets for immune-mediated intractable diseases (2023)
  • Author(s): Onodera Atsushi、Kokubo Kota、Okano Mikiko、Onoue Miki、Kiuchi Masahiro、Iwamura Chiaki、Iinuma Tomohisa、Kimura Motoko Y.、Ebihara Nobuyuki、Hanazawa Toyoyuki、Nakayama Toshinori、Hirahara Kiyoshi
  • Journal Title: Pharmacology & Therapeutics Volume: 247 Pages: 108445-108445
  • DOI: 10.1016/j.pharmthera.2023.108445
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] The roles of tertiary lymphoid structures in chronic diseases (2023)
  • Author(s): Sato Yuki、Silina Karina、van den Broek Maries、Hirahara Kiyoshi、Yanagita Motoko
  • Journal Title: Nature Reviews Nephrology Volume: 19 Issue: 8 Pages: 525-537
  • DOI: 10.1038/s41581-023-00706-z
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] “神経-免疫連関”と慢性炎症の病態形成 - 病原性CD4+ T (pathogenic T: Tpath)細胞による病的な痒みの誘導機構 - (2024)
  • Author(s): 平原潔
  • Organizer: シンポジウム 第101回日本生理学会大会
  • Invited
• [Presentation] 「組織炎症記憶」の蓄積がもたらす慢性炎症の難治化とその制御」 (2024)
  • Author(s): 平原潔
  • Organizer: 第2回STROMA (Stromal cell neTwork in chROnic inflamMAtion and disease)
  • Invited
• [Presentation] 慢性炎症下における病原性記憶T細胞を起点とした難治性病態形成の分子・細胞機構 (2024)
  • Author(s): 平原潔
  • Organizer: 第48回皮膚科免疫セミナー
  • Invited
• [Presentation] Pathological tissue inflammatory memories shape the intractable pathology of chronic lung inflammation (2024)
  • Author(s): Hirahara, K
  • Organizer: 10th Global Network Forum on Infection and Immunity
  • Invited
• [Presentation] Development of next-generation mucosal vaccines by controlling “pathogenic” immune memory (2024)
  • Author(s): Hirahara, K
  • Organizer: (Lecture) Dr. Toshinori Nakayama Memorial cMAV-cSIMVa Workshop
  • Invited
• [Presentation] A novel subpopulation of fibroblasts involved in the formation of inducible bronchus-associated lymphoid tissue (iBALT) (2024)
  • Author(s): Hishiya, T., Kiuchi, M., Nakayama, T., Ohotori, S., and Hirahara, K
  • Organizer: Dr. Toshinori Nakayama Memorial cMAV-cSIMVa Workshop
• [Presentation] Physiological acid exposure in the esophagus activates esophageal immune system (2024)
  • Author(s): Kurosugi, A., Iwamura, C., Kaneko, T., and Hirahara, K
  • Organizer: Dr. Toshinori Nakayama Memorial cMAV-cSIMVa Workshop
• [Presentation] The effect of tissue hypoxia on the immune system in chronic inflammation (2024)
  • Author(s): Sasaki, A., Kiuchi, M., Yagyu, H., Suzuki, T., Nakayama, T., and Hirahara, K.
  • Organizer: Dr. Toshinori Nakayama Memorial cMAV-cSIMVa Workshop
• [Presentation] Repetitive exposure to aspergillus antigen induces type 17 inflammation accompanied by alveolar epithelial cell differentiation (2024)
  • Author(s): Tsuji, K., Aoki, A., Kiuchi, M., Nemoto, M., Nakayama, T., and Hirahara, K
  • Organizer: Dr. Toshinori Nakayama Memorial cMAV-cSIMVa Workshop
• [Presentation] Diverse characteristics of pulmonary neuroendocrine cells reversed in chronic airway inflammation (2024)
  • Author(s): Nemoto, M., Kiuchi, M., Tsuji, K., Nakayama, T., and Hirahara, K.
  • Organizer: Dr. Toshinori Nakayama Memorial cMAV-cSIMVa Workshop
• [Presentation] Lipolysis-microlipophagy cascade regulated by adipose triglyceride lipase drives pathogenic type 2 adaptive immunity via the PPARg-ST2 axis (2024)
  • Author(s): Yagyu, H., Kiuchi, M., Kokubo, K., Sasaki, A., Onodera, A., Iwamura, C., Kaneko, T., Nakayama, T., and Hirahara, K
  • Organizer: Dr. Toshinori Nakayama Memorial cMAV-cSIMVa Workshop
• [Presentation] The USP7-STAT3-granzyme-Par-1 axis regulates allergic inflammation by promoting differentiation of IL-5-producing Th2 cells (2024)
  • Author(s): Kumagai, J., Kiuchi, M., Kokubo, K., Yagyu, H., Nemoto, M., Tsuji. K., Nagahata, K., Sasaki, A., Hishiya, T., Onoue, M., Shinmi, R., Sonobe, Y., Iinuma, T., Yonekura, S., Shinga, J., Hanazawa, T., Koseki, H., Nakayama, T., Yokote, K., and Hirahara, K
  • Organizer: Dr. Toshinori Nakayama Memorial cMAV-cSIMVa Workshop
• [Presentation] Inflammation driven fibrosis and tissue repair (2024)
  • Author(s): Hirahara, K
  • Organizer: (Overview talk) The 52nd Annual Meeting of The Japanese Society for Immunology
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Memory-type pathogenic Th2 (Tpath2) cells in airway inflammation (2024)
  • Author(s): Hirahara, K., and Nakayama, T
  • Organizer: (Symposium) The 52nd Annual Meeting of The Japanese Society for Immunology
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Inflamed tissue-derived unsaturated fatty acids induce memory-type pathogenic Th2 cells via the PPARg-ST2 axis (2024)
  • Author(s): Yagyu, H., Kiuchi, M., Kokubo, K., Sasaki, A., Kaneko, T., Nakayama, T., and Hirahara, K
  • Organizer: The 52nd Annual Meeting of The Japanese Society for Immunology
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] A novel subpopulation of fibroblasts involved in the formation of induciblebronchus-associated lymphoid tissue (iBALT) (2024)
  • Author(s): Hishiya, T., Kiuchi, M., Nakayama, T., and Hirahara, K
  • Organizer: The 52nd Annual Meeting of The Japanese Society for Immunology
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Thioredoxin-interacting protein is essential for memory T cell formation via the regulation of the redox metabolism (2024)
  • Author(s): Kokubo, K., Hirahara, K., Kiuchi, M., Tsuji, K., Sonobe, Y., Shinmi, R., Hishiya, T., Iwamura, C., Onodera, A., and Nakayama, T
  • Organizer: The 52nd Annual Meeting of The Japanese Society for Immunology
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Diverse characteristics of pulmonary neuroendocrine cells revealed in chronic airway inflammation (2024)
  • Author(s): Nemoto, M., Kiuchi, M., Tsuji, K., Nakayama, T., and Hirahara, K
  • Organizer: The 52nd Annual Meeting of The Japanese Society for Immunology
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] The USP7-STAT3-granzyme-Par-1 axis regulates allergic inflammation by promoting differentiation of IL-5-producing Th2 cells (2024)
  • Author(s): Kiuchi, M., Kokubo, K., Yagyu, H., Nemoto, M., Tsuji, K., Hishiya, T., Onoue, M., Shinmi, R., Sonobe, Y., Nakayama, T., and Hirahara, K
  • Organizer: The 52nd Annual Meeting of The Japanese Society for Immunology
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Characterization of eosinophils and natural killer cells in nasal polyps and peripheral blood in eosinophilic chronic rhinosinusitis patients (2024)
  • Author(s): Tsuji, K., Aoki, A., Onodera, A., Kiuchi, M., Kokubo, K., Morimoto, Y., Iinuma, T., Hanazawa, T., Nakayama, T., and Hirahara, K
  • Organizer: The 52nd Annual Meeting of The Japanese Society for Immunology
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Suppression of type I interferon signaling in myeloid cells by autoantibodies in severe COVID-19 patients (2024)
  • Author(s): Sasaki, A., Aoki, A., Iwamura, C., Kiuchi, M., Tsuji, K., Hishiya, T., Hirasawa, R., Kokubo, K., Onodera, A., Suzuki, T., Nakayama, T., and Hirahara, K
  • Organizer: The 52nd Annual Meeting of The Japanese Society for Immunology
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Amphiregulin-producing T helper 2 cells facilitate esophageal fibrosis of eosinophilic esophagitis (2024)
  • Author(s): Kaneko, T., Iwamura, C., Kurosugi, A., Kiuchi, M., Nakayama, T., and Hirahara, K
  • Organizer: The 52nd Annual Meeting of The Japanese Society for Immunology
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Pathological tissue inflammatory memories (2024)
  • Author(s): Hirahara, K
  • Organizer: 5th CSI/JSI/KAI Joint Symposium on Immunology “Frontier in Immunology Research in the Aftermath of the Pandemic”
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Thioredoxin-interacting protein is essential for memory T cell formation via the regulation of the redox metabolism (2024)
  • Author(s): Kokubo, K., Kiuchi, M., Hirahara, K., and Nakayama, T
  • Organizer: 5th CSI/JSI/KAI Joint Symposium on Immunology “Frontier in Immunology Research in the Aftermath of the Pandemic
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 慢性アレルギー炎症難治化における病原性T細胞を中心とした細胞間ネットワークの役割 (2023)
  • Author(s): 平原潔
  • Organizer: セッション 第10回JCRベーシックリサーチカンファレンス
  • Invited
• [Presentation] 喘息病態におけるTertiary Lymphoid Structureの病的役割一治療ターゲットとしての組織炎症記憶一 (2023)
  • Author(s): 平原潔
  • Organizer: Scientific Exchange Meeting in Kyoto
  • Invited
• [Presentation] 記憶T細胞を起点とした「神経免疫連関」による病的かゆみの病態形成機構 (2023)
  • Author(s): 平原潔
  • Organizer: シンポジウム 第96回日本生化学会大会
  • Invited
• [Presentation] Pathological tissue inflammatory memories - Immune-neuro interaction shapes the transformation of inflamed tissue - (2023)
  • Author(s): Hirahara, K
  • Organizer: The 32nd Hot Spring Harbor International Symposium Recent Advances in Cell Biology and Immunology 2023
  • Invited
• [Presentation] 眼瞼結膜における「神経-免疫連関」を介したかゆみの病態形成機構 (2023)
  • Author(s): 平原潔
  • Organizer: シンポジウム 第72回日本アレルギー学会学術大会
  • Invited
• [Presentation] 治療学研究へのいざない - SARS-CoV2感染の重症化機構から慢性炎症疾患の難治性病態まで - (2023)
  • Author(s): 平原潔
  • Organizer: 石巻赤十字病院 感染症セミナー
  • Invited
• [Presentation] 組織炎症記憶による慢性炎症の病態形成機構 (2023)
  • Author(s): 平原潔
  • Organizer: シンポジウム 第53回日本腎臓学会西部学術大会
  • Invited
• [Presentation] 病原性記憶T細胞の多様性とアレルギー性炎症の難治性病態について－組織線維化から病的かゆみまで－ (2023)
  • Author(s): 平原潔
  • Organizer: 特別公演 Online Science Club
  • Invited
• [Presentation] 免疫細胞の組織への常在化と慢性炎症の難治化－組織常在性記憶T細胞と異所性リンパ組織の病的役割－ (2023)
  • Author(s): 平原潔
  • Organizer: 講演 第49回佐島シンポジウム
  • Invited
• [Presentation] 病原性T細胞と異所性リンパ組織の相互作用による病態形成機構について (2023)
  • Author(s): 平原潔
  • Organizer: シンポジウム 第4回日本喘息学会総会学術大会
  • Invited
• [Presentation] 「治療学研究へのいざない - 病原性T細胞の機能的多様性が誘導する様々な難治病態 -」 (2023)
  • Author(s): 平原潔
  • Organizer: 特別講演 第71回文月会 総会/講演会/懇親会
  • Invited
• [Presentation] 慢性炎症難治化における細胞間ネットワーク－病原性T細胞と好酸球のcross-talkによる組織線維化機構－ (2023)
  • Author(s): 平原潔
  • Organizer: 溜池カンファレンス2023
  • Invited
• [Presentation] 『治療学研究へのいざない - 病原性T細胞の機能的多様性が誘導する様々な難治病態 - 』 (2023)
  • Author(s): 平原潔
  • Organizer: 特別講演 第113回新潟内分泌代謝同好会
  • Invited
• [Presentation] COVID-19における血管内皮障害・血小板活性化のメカニズム (2023)
  • Author(s): 平原潔
  • Organizer: 第65回日本小児神経学会
  • Invited
• [Presentation] ST2+ memory Th2 cells shape the intractable pathogenesis of chronic inflammation - Interleukin-33-neuropeptide CGRP axis induces conjunctival itch - (2023)
  • Author(s): Hirahara, K
  • Organizer: The Laboratory of Immunology Weekly Seminar Series, NEI, NIH
  • Invited
• [Presentation] Immune-neuro interaction shapes the pathology of intractable allergic diseases (2023)
  • Author(s): Hirahara, K
  • Organizer: シンポジウム International Symposium for Future Mucosal Vaccines: Safeguards and Innovations against Infectious Diseases
  • Invited