2022 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidation of antigen-specificity of regulatory T cells in the regulation of autoimmunity
| Project Area | Reevaluation of self recognition by immune system to decipher its physiological advantages and pathological risk |
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| Project/Area Number |
22H05191
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
堀 昌平 東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 教授 (50392113)
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| Project Period (FY) |
2022-06-16 – 2027-03-31
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| Keywords | 制御性T細胞 / 自己免疫疾患 / 免疫寛容 / T細胞受容体 / 自己抗原 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまでに、組織Tregの一細胞RNA & TCR-seq解析から、Foxp3 A384T変異マウスの炎症組織（肺）では、強いTCRシグナルを受けて組織内に浸潤し、クローン増殖したエフェクター型Tregが欠損することを明らかにした。そして、疾患発症を抑制する機能に紐付いた、野生型マウス肺Treg選択的に発現する4種類のpublicなTCRクロノタイプを同定した。今年度、これらのうち強いTCRシグナルを受けGata3などTh2関連遺伝子群を高発現するエフェクターTregクラスターに選択的に発現するクロノタイプ（TCR#4）により、A384T変異マウスにおける炎症を肺組織選択的に抑制する機能をTregに賦与できることを明らかにした。そして、TCR#4をモノクローナルに発現するTCRレトロジェニックマウスを作製し、TCR#4を発現する細胞がTregに分化し、肺所属リンパ節に集積して活性化することを見いだした。
一方、Tbx21などTh1関連遺伝子群を高発現するエフェクターTregクラスター選択的に発現するクロノタイプ（TCR#1）については、Foxp3と協調してTh1型Tregへの分化を促進する活性を持つことを見いだした。このことから、エフェクターTregサブセット分化機構として、従来言われていたサイトカイン依存的（抗原非依存的）機構の他に、TCR特異性依存的な新規機構があると考えられた。
これらTCRが認識する自己抗原を同定するための実験系のセットアップも進めた。抗原提示細胞株として用いる樹状細胞株が定常状態ではCIITAをほとんど発現していなかったため、CIITAあるいはI-Abを導入することで表面にMHCクラスIIを発現させて抗原提示能を賦与した。そして、TCR#1と#4を発現させたT細胞ハイブリドーマを作製し、樹状細胞株が提示する自己抗原には反応しないことを確認した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
今年度、Tregの炎症抑制機能に紐付いたTCRクロノタイプ#4について重点的に解析を進めた。このTCRが、Foxp3 A384T変異マウスにおける炎症を肺組織選択的に抑制する機能を賦与し、TCRレトロジェニックマウスにおいてTreg分化を誘導し、肺所属リンパ節に集積させる機能を有した重要なTCRであることを明らかにした。このことは、このTCR#4の抗原を同定してこのTCRを発現するTregにより抑制されるT細胞のTCRレパトアと抗原特異性を解析することにより、Tregによる免疫制御の抗原特異性に迫れることを示唆しており、今後の研究の基盤となる重要な成果である。
また、TCR#1についてはレトロジェニックマウスの作製と炎症抑制機能解析を進めつつ、このTCRがFoxp3と協同してTh1型Tregへの分化を誘導する機能を持つことを明らかにした。このことは、エフェクターTregの不均一性形成に関して、TCR特異性依存的メカニズムという新しいメカニズムの存在を示しており、重要な成果であると言える。
抗原同定に関しては、九州大学の和泉自泰准教授との共同研究により、肺組織またはリンパ組織のタンパク質をエピトープが残るように断片化したペプチドの分離・分取・質量分析を行い、目的のTCRと反応するペプチドの同定を試みる。今年度そのためのレポーターアッセイ系を構築した。
以上の経緯・結果から、本研究は順調に進んでいると判断している。
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| Strategy for Future Research Activity |
着目している他のTCRクロノタイプについて、TCR#4と同様にTregに強制発現させ、A384T変異マウスにおける炎症を肺組織選択的に抑制する機能を賦与できるか検討する。そして、TCRレトロジェニックマウスの作製を行い、これらのTCRによりTregがどの組織で分化し肺組織選択的に集積するか、炎症を肺組織選択的に抑制するか解析し、抗原特異性を明らかにする。TCR#1と#4についてはTCRトランスジェニックマウスの作製を進める。また、TCR#4については、このTCRを発現させたTregにより、どのようなTCRを発現した通常型T細胞(Tconv)が抑制されるのか、TCR#4を発現させたTregの存在下と非存在下でA384Tマウス肺のTconvのTCRレパトア解析を行い、TCR#4発現Treg存在下でクローン増殖が抑制されるTCRクロノタイプを同定する。
TCR特異性依存的エフェクターTreg分化機構に関しては、TCR#1をモデルとして研究を進める。このTCRを発現させたTregがTh1型Tregに分極化するメカニズムとして、TCRを介してTregと相互作用する通常型樹状細胞（cDC）の関与を考え、特にTh1分化を誘導するcDC1に着目する。TCR#1を発現したTregはcDC1依存的にTh1型Tregに分化するか、Th1型Tregへの分極化に重要と報告されているIFN-gに依存するか検討する。
抗原同定については、和泉グループと共同研究を進め、肺組織またはリンパ組織から抽出したタンパク質をペプチドに断片化して分離・分取し、目的のTCRを発現させたハイブリドーマを活性化させる画分を同定し、そこに含まれるペプチドを質量分析により決定する。
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