Identification of pathogenic T progenitors using lipid droplet fate-mapping mice

• Project/Area Number: 24K22064
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 49:Pathology, infection/immunology, and related fields
• Research Institution: Kazusa DNA Research Institute
• Principal Investigator: 遠藤 裕介 公益財団法人かずさDNA研究所, 先端研究開発部, 室長 (80612192)
• Project Period (FY): 2024-06-28 – 2026-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000); Fiscal Year 2025: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2024: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
• Keywords: 病原性リンパ球 / 脂質代謝 / 脂肪滴 / Th2 / Th17 / 病原性T細胞 / アレルギー

Outline of Research at the Start

申請者は、脂質代謝という従来とは異なる観点からアレルギー疾患に取り組み、誘導性脂肪滴がTpath2の特徴となることを見出している。興味深いことに、脂肪滴の形成は病原性とリンクしており、一時的な緩解期にはこれらは認められないが、再燃とともに検出される。こうした知見から、脂肪滴を指標とし、特に過去に脂肪滴形成の経験がある細胞集団を追跡することで、病原性T前駆細胞を同定できるのではないかと着想した。期間中に以下の項目を完遂し、「脂質代謝でアレルギー疾患の根治を実現」する。

Outline of Annual Research Achievements

これまでの解析から、Tpath2・Tpath17における誘導性脂肪滴の形成とその構成要素であるPlin2の共局在、ACC1依存的な脂肪滴の形成、およびPlin2の各種病態フェーズにおける発現パターンを示している。こうした予備検討を基に、Plin2-creマウスとtdTomato発現マウス（Rosa26tdTomato）を交配し、脂肪滴プローブを同時使用することで、脂肪滴を一度も形成したことのない集団（コンベンショナルT細胞を含有）、脂肪滴を形成し続けている集団（病原性T細胞を含有）、脂肪滴を形成した経験がある細胞集団（exPlin2細胞；この集団に前駆細胞が含有されていると想定）を区別するシステムの確立を行なった。具体的には、この新規マウスを用いて、疾患モデル（Tpath2:ぜんそく, Tpath17:自己免疫脳神経炎症）を作製し、肺や脳組織を経時的（炎症初期・ピーク期・緩解期・再燃期）に回収し、FACS解析を行った。FACS解析については、病原性T細胞マーカー（Tpath2:IL-5, IL-13, Areg, ST2, TSLPR, CD44, GATA3, ACC1/Tpath17:IL-17A, IL-17F, GM-CSF, IFNg, IL-23R, CCR6, CD44, RORgt, ACC1）や前駆細胞マーカー（CD11a, CD27, CD62L, CD122, CD127, CCR7, Fas, Tcf7）を指標に、経時的サンプルを活かして、病原性T細胞特有の分化系譜を追跡した。

Current Status of Research Progress

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

Reason

Plin2-Cre-ERTマウスを用いたfate-mappingマウスを用いて病原性T前駆細胞の同定を行った。scRNA-seqだけでなくATAC-seq解析を行い、前駆細胞に特異的な遺伝子を抽出した。特に、前駆細胞と病原性細胞の性質の違いについて検証し、可塑性についても検証した。また、この細胞を特異的に除去するべくPlin2-Cre-ERTマウスとDTR-tdTomatoマウスを交配中である。さらに、病原性T細胞の脂肪滴の成り立ちについて詳細に解析するべく、新たにScd2-ERT-Creマウス及びDgat1-ERT-Creマウスを作製した。Scd2-ERT-Creマウスについては作製済みであり、現在fate-mappingシステムを解析準備中である。

Strategy for Future Research Activity

今年度の計画を継続し、本研究を完遂する。新たにPlin2-ERT-CreマウスとDTR-tdTomatoマウスを交配し、特にin vivoで前駆細胞を除去した際の応答を解析する。さらに、病原性T細胞の脂肪滴の成り立ちについて詳細に解析するべく、新たにScd2-ERT-Creマウス及びDgat1-ERT-Creマウスを用い、in vivoで詳細に解析を進める。また、Scd2fl/flマウス、及びDgat1fl/flマウスを入手し、病原性T細胞の脂肪滴の生理的意義について検証する。

Research Products

• [Journal Article] Fatty acid metabolism constrains Th9 cell differentiation and antitumor immunity via the modulation of retinoic acid receptor signaling (2024)
  • Author(s): Nakajima Takahiro、Kanno Toshio、Ueda Yuki、Miyako Keisuke、Endo Takeru、Yoshida Souta、Yokoyama Satoru、Asou Hikari K.、Yamada Kazuko、Ikeda Kazutaka、Togashi Yosuke、Endo Yusuke
  • Journal Title: Cellular & Molecular Immunology Volume: 21 Issue: 11 Pages: 1266-1281
  • DOI: 10.1038/s41423-024-01209-y
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Lipid metabolism: a central modulator of RORγt-mediated Th17 cell differentiation (2024)
  • Author(s): Kanno Toshio、Miyako Keisuke、Endo Yusuke
  • Journal Title: International Immunology Volume: 36 Issue: 10 Pages: 487-496
  • DOI: 10.1093/intimm/dxae031
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] The integration of metabolic and proteomic data uncovers an augmentation of the sphingolipid biosynthesis pathway during T-cell differentiation (2024)
  • Author(s): Kanno Toshio、Konno Ryo、Sato Masaru、Kurabayashi Atsushi、Miyako Keisuke、Nakajima Takahiro、Yokoyama Satoru、Sasamoto Shigemi、Asou Hikari K.、Ohzeki Junichiro、Hasegawa Yoshinori、Ikeda Kazutaka、Kawashima Yusuke、Ohara Osamu、Endo Yusuke
  • Journal Title: Communications Biology Volume: 7 Issue: 1 Pages: 622-622
  • DOI: 10.1038/s42003-024-06339-7
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Universal pretreatment development for low-input proteomics using laury maltose Neopentyl Glycerol (2024)
  • Author(s): Konno R., Ishikawa M., Nakajima D., Endo Y., Ohara O., and Kawashima Y.
  • Journal Title: Molecular & cellular proteomics Volume: 23 Issue: 4 Pages: 100745-100745
  • DOI: 10.1016/j.mcpro.2024.100745
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] IL-27 regulates the differentiation of follicular helper NKT cells via metabolic adaptation of mitochondria (2024)
  • Author(s): Kamii Yasuhiro、Hayashizaki Koji、Kanno Toshio、Chiba Akio、Ikegami Taku、Saito Mitsuru、Akeda Yukihiro、Ohteki Toshiaki、Kubo Masato、Yoshida Kiyotsugu、Kawakami Kazuyoshi、Oishi Kazunori、Araya Jun、Kuwano Kazuyoshi、Kronenberg Mitchell、Endo Yusuke、Kinjo Yuki
  • Journal Title: Proceedings of the National Academy of Sciences Volume: 121 Issue: 9
  • DOI: 10.1073/pnas.2313964121
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] ACC1-mediated fatty acid biosynthesis intrinsically controls thymic iNKT cell development (2023)
  • Author(s): Kanno Toshio、Miyako Keisuke、Endo Takeru、Yokoyama Satoru、Asou Hikari K、Yamada Kazuko、Ohara Osamu、Nakayama Toshinori、Kimura Motoko Y、Endo Yusuke
  • Journal Title: International Immunology Volume: 36 Issue: 3 Pages: 129-139
  • DOI: 10.1093/intimm/dxad049
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 脂肪酸代謝-免疫システムを標的とした抗腫瘍戦略の構築 (2025)
  • Author(s): 遠藤裕介
  • Organizer: CBLNがん領域セミナー
  • Invited
• [Presentation] The novel function of lipid synthetic flux on RORgt-mediated Th17 cell pathogenicity (2024)
  • Author(s): Yusuke Endo
  • Organizer: 53rd JSI meeting
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 脂質代謝によるロバストな適応免疫応答の制御 (2024)
  • Author(s): 遠藤裕介
  • Organizer: 第48回日本分子生物学会
  • Invited
• [Presentation] The novel function of lipid synthetic flux on Th17 cell differentiation and pathogenicity (2024)
  • Author(s): Yusuke Endo
  • Organizer: 97th JBS Symposium
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 脂質代謝によるTh17疾患の病態制御 (2024)
  • Author(s): 遠藤裕介
  • Organizer: 第52回臨床免疫学会
  • Invited
• [Presentation] 病原性Th2細胞による気管支喘息の病態制御と新たな治療可能性 (2024)
  • Author(s): 遠藤裕介
  • Organizer: 第117回膠原病研究会
  • Invited