二次リンパ組織ストローマ細胞の性状と機能

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project Area: Analysis and synthesis of multi-dimensional immune organ network
• Project/Area Number: 24111005
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 宮坂 昌之 大阪大学, その他部局等, 名誉教授 (50064613)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 片貝 智哉 新潟大学, 医歯学系, 教授 (00324682) ; 梅本 英司 大阪大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (90452440)
• Project Period (FY): 2012-06-28 – 2017-03-31
• Keywords: 免疫学 / リンパ節 / ストローマ細胞 / リンパ球 / 樹状細胞

Outline of Annual Research Achievements

研究代表者の宮坂、研究分担者の梅本は、フィンランドTurku大学のSirpa Jalkanen, Marko Salmiらと共同で、リンパ節被膜下洞からリンパ節実質に続く物質通過路conduitの入口がリンパ管内皮細胞層に開口するPV-1陽性のcaveolaであり、PV-1分子がcaveolaの口径を制御することを世界で初めて明らかにした（Nat. Immunol., 2015）。リンパ節のconduitはその周囲は線維芽様細網細胞で包まれ、これまで一定サイズ以下の物質のみを通過させることが知られていたが、その選択輸送性の分子機構は不明であった。今回の研究により、conduitは複数種のストローマ細胞により形成され、その機能はリンパ管内皮細胞というストローマ細胞の一種の細胞膜上に発現するPV-1という分子によって規定されることが明らかになった。また、研究分担者の片貝は、生理活性リン脂質のlysophosphatidic
acid (LPA)を産生する酵素であるautotaxin (ATX)をリンパ節ストローマ細胞が高発現し、組織内のT細胞高速遊走に寄与していることを明らかにした (J. Immunol., 2014)。さらに梅本、宮坂は、リンパ節線維芽様細網細胞が産生するATXが血清中の
lysophosphatidylcholineに働いて局所的にLPAを産生し、LPAがリンパ球上のLPA受容体LPA2に働いてリンパ球移動を制御することを明らかにした（投稿中）。また、片貝はリンパ節ストローマ細胞にはレプチン受容体が高発現することを示し、これまでに知られていなかったストローマ細胞の新たな機能的側面が明らかになった。以上、これらの知見は、当初の実験計画を越える成果であり、研究はきわめて順調に進んでいる。

Current Status of Research Progress

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

Reason

研究代表者の宮坂および分担者の梅本は、当初、血管内皮細胞特異的に発現していると思われた膜貫通型タンパク質PV-1分子の機能解析を進めていたが、フィンランドの共同研究グループの仕事により、PV-1がリンパ節被膜下洞を覆うリンパ管内皮細胞にも発現していることが明らかになった。このリンパ管内皮細胞はリンパ節実質への物質通路であるconduitのきわめて近傍にあることから、フィンランドとの共同研究により、両者の関連について研究を進めたところ、PV-1はリンパ管内皮細胞上のcaveolaに密集して存在し、このcaveolaが被膜下洞からconduitにつながる「孔」であることが明らかになった。また、このconduitは特定のサイズ以下の物質のみを通過させるという「分子篩機能」を持つが、PV-1ノックアウトマウスの解析からPV-1がconduitの機能的口径を規定する分子であることが明らかになった。本研究はNature Immunologyに掲載されるとともに、同誌のNews & Viewsでもこれまでにない新知見として扱われ、国際的に注目されている。研究分担者の片貝の研究においては、網羅的な遺伝子発現解析から得られたリンパ節ストローマ細胞の高発現遺伝子群の中に機能的に興味深いものが複数存在し、いくつかに関して詳細な解析を進めたところ、ストローマ細胞の働きやサブセットの性状に関する新知見が得られている。また、これとは別に、宮坂グループおよび片貝がそれぞれ独自に研究していたLPA産生酵素ATXがリンパ節の線維芽様細網細胞という特定のストローマ細胞に発現し、生理活性リン脂質であるLPAを局所的に産生することによりLPA2受容体を発現するナイーブリンパ球の動態を制御するという知見も全く新しいものである。これらのことから、われわれの研究は当初の計画以上に進展していると考えられる。

Strategy for Future Research Activity

研究代表者の宮坂、研究分担者の梅本、および新たに研究代表者として加わった早坂は、これまでの研究を発展させ、リンパ節へ特定の免疫細胞サブセットが流入する分子機構（高内皮細静脈からは主にナイーブリンパ球、被膜下洞からはメモリーリンパ球と樹状細胞が選択的に流入）について、ストローマ細胞に主眼を置き、ATX/LPAおよびケモカインの機能を中心に明らかにすることを試みる。また、ATXはリンパ節を覆う脂肪組織においても強く発現していることから、脂肪細胞による免疫細胞動態制御能の有無についても検討を加える。宮坂、梅本はさらに、フィンランドの研究グループと共同して、新たに神経系が果たす免疫細胞動態制御の役割についても検討を始める。興味深いことに脂肪組織にも神経支配があるようであり、免疫細胞動態制御の観点からこれを検討する。研究分担者の片貝は、これまでに得られた複数のマーカーを駆使し、新たに発見されたリンパ節ストローマ細胞サブセットの性状を確定することを試みる。また、現在作成を進めている間質細胞特異的レポーター／誘導性遺伝子改変マウス系統のストローマ細胞解析への適応性を検討する。これらの研究により、これまで不明であったストローマ細胞の多様性の分子的根拠が明らかになるとともに、個々のストローマ細胞サブセットの機能解明がなされることが期待され、これまで免疫細胞のみが注目されてきた免疫系の機能調節におけるストローマ細胞の機能が明らかになることが期待される。

Research Products

• [Journal Article] The endothelial protein Plvap in lymphatics controls the entry of lymphocytes and antigens into lymph nodes. (2015)
  • Author(s): Rantakari P, Auvinen K, Jappinen N, Kapraali M, Valtonen J, Karikoski M, Gerke H, Iftakhar-E-Khuda I, Keuschnigg J, Umemoto E, Tohya K, Miyasaka M, Elima K, Jalkanen S, Salmi M.
  • Journal Title: Nat Immunol. Volume: 16 Pages: 386-396
  • DOI: 10.1038/ni.3101
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] The HIV-1 gp120/CXCR4 axis promotes CCR7 ligand-dependent CD4 T cell migration: CCR7 homo- and CCR7/CXCR4 hetero-oligomer formation as a possible mechanism for up-regulation of functional CCR7. (2015)
  • Author(s): Hayasaka H, Kobayashi D, Yoshimura H, Nakayama EE, Shioda T, Miyasaka M.
  • Journal Title: PLoS One. Volume: 10 Pages: e0117454
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0117454
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] IL-1beta in eosinophil-mediated small intestinal homeostasis and IgA production. (2015)
  • Author(s): Jung, Y., Wen, T., Mingler, M.K., Caldwell, J.M., Wang, Y.H., Chaplin, D.D., Lee, E.H., Jang, M.H., Woo, S.Y., Seoh, J.Y., Miyasaka, M. & Rothenberg, M.E.
  • Journal Title: Mucosal Immunology Volume: 7 Jan. Pages: -
  • DOI: 10.1038/mi.2014.123
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The ectoenzyme E-NPP3 negatively regulates ATP-dependent chronic allergic responses by basophils and mast cells. (2015)
  • Author(s): Tsai, S.H., Kinoshita, M., Kusu, T., Kayama, H., Okumura, R., Ikeda, K., Shimada, Y., Takeda, A., Yoshikawa, S., Obata-Ninomiya, K., Kurashima, Y., Sato, S., Umemoto, E., Kiyono, H., Karasuyama, H. & Takeda, K.
  • Journal Title: Immunity Volume: 42 Pages: 279-293
  • DOI: 10.1016/j.immuni.2015.01.015
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Toll-like receptor 4 and MAIR-II/CLM-4/LMIR2 immunoreceptor regulate VLA-4-mediated inflammatory monocyte migration. (2014)
  • Author(s): Totsuka, N., Kim, Y.G., Kanemaru, K., Niizuma, K., Umemoto, E., Nagai, K., Tahara-Hanaoka, S., Nakahasi-Oda, C., Honda, S., Miyasaka, M., Shibuya, K. & Shibuya, A.
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 5 Pages: -
  • DOI: 10.1038/ncomms5710
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Activation of fibroblast-like synoviocytes derived from rheumatoid arthritis via lysophosphatidic acid - lysophosphatidic acid receptor 1 cascade. (2014)
  • Author(s): Miyabe, Y., Miyabe, C., Iwai, Y., Yokoyama, W., Sekine, C., Sugimoto, K., Harigai, M., Miyasaka, M., Miyasaka, N. & Nanki, T.
  • Journal Title: Arthritis Research & Therapy Volume: 16 Pages: -
  • DOI: 10.1186/s13075-014-0461-9
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Autotaxin produced by stromal cells promotes LFA-1-independent and Rho-dependent interstitial T cell motility in the lymph node paracortex. (2014)
  • Author(s): Katakai, T., Kondo, N., Ueda, Y., & Kinashi, T.
  • Journal Title: The Journal of Immunology Volume: 193 Pages: 617-626
  • DOI: 10.4049/jimmunol.1400565
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Generation of colonic IgA-secreting cells in the caecal patch. (2014)
  • Author(s): Masahata, K., Umemoto, E., Kayama, H., Kotani, M., Nakamura, S., Kurakawa, T., Kikuta, J., Gotoh, K., Motooka, D., Sato, S., Higuchi, T., Baba, Y., Kurosaki, T., Kinoshita, M., Shimada, Y., Kimura, T., Okumura, R., Takeda, A., Tajima, M., Yoshie, O., Fukuzawa, M., Kiyono, H., Fagarasan, S., Iida, T., Ishii, M. et al.
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 5 Pages: -
  • DOI: 10.1038/ncomms4704
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 免疫臓器の組織微小環境と免疫細胞動態 (2015)
  • Author(s): 片貝智哉
  • Organizer: 第１２回 Niigata Bone Research Conference
  • Place of Presentation: 新潟
  • Year and Date: 2015-03-03 – 2015-03-03
  • Invited
• [Presentation] Lysophospholipid signaling regulates lymphocyte extravasation in lymph nodes. (2014)
  • Author(s): Miyasaka, M.
  • Organizer: Minisymposium on Leukocyte Trafficking and Immune Responses
  • Place of Presentation: Turku, Finland
  • Year and Date: 2014-12-18 – 2014-12-18
  • Invited
• [Presentation] Functional analysis of the subcapsular sinus floor that allows leukocyte migration from the sinus to the lymph node parenchyma. (2014)
  • Author(s): Sasaki, N., Hata, E., Umemoto, E., Hayasaka, H. & Miyasaka, M.
  • Organizer: The 43rd Annual Meeting of the Japanese Society for Immunology
  • Place of Presentation: Kyoto
  • Year and Date: 2014-12-10 – 2014-12-14
• [Presentation] The role of LPA4/6 receptors in lymphocyte trafficking across high endothelial venules of lymph nodes. (2014)
  • Author(s): Hata, E., Sasaki, N., Takeda, A., Umemoto, E., Hayasaka, H. & Miyasaka, M.
  • Organizer: The 43rd Annual Meeting of the Japanese Society for Immunology
  • Place of Presentation: Kyoto
  • Year and Date: 2014-12-10 – 2014-12-14
• [Presentation] GATA-1 controls the generation and function of basophils. (2014)
  • Author(s): Obata-Ninomiya, K., Nei, Y., Tsutsui, H., Ishiwata, K., Miyasaka, M., Matsumoto, K., Nakae, S., Kanuka, H., Inase, N., Nakayama, T. & Karasuyama, H.
  • Organizer: The 43rd Annual Meeting of the Japanese Society for Immunology
  • Place of Presentation: Kyoto
  • Year and Date: 2014-12-10 – 2014-12-14
• [Presentation] Toll-like receptor 4 and MAIR-II/CLM-4/LMIR2 immunoreceptor regulate VLA-4-mediated inflammatory monocyte migration. (2014)
  • Author(s): Totsuka, N., Kim, Y., Kanemaru, K., Niizuma, K., Umemoto, E., Nagai, K., Tahara-Hanaoka, S., Oda-Nakahashi, C., Honda, S., Miyasaka, M., Shibuya, K. & Shibuya, A.
  • Organizer: The 43rd Annual Meeting of the Japanese Society for Immunology
  • Place of Presentation: Kyoto
  • Year and Date: 2014-12-10 – 2014-12-14
• [Presentation] Lymphocytes caught before the act - how Spinster-homologue-2 (Spns2) controls S1P-driven lymphocyte egress from lymphoid organs. (2014)
  • Author(s): Simmons, S., Umemoto, E., Fukuhara, S., Kitazawa, Y., Okudaira, M., Inoue, A., Nakamura, S., Iida, T., Aoki, J., Matsuno, K., Miyasaka, M., Takeda, K. & Ishii, M.
  • Organizer: The 43rd Annual Meeting of the Japanese Society for Immunology
  • Place of Presentation: Kyoto
  • Year and Date: 2014-12-10 – 2014-12-14
• [Presentation] The cecal patch is a major site for generation of colonic IgA-secreting cells. (2014)
  • Author(s): Umemoto, E., Kayama, H., Kikuta, J., Okumura, R., Takeda, A., Ishii, M. & Takeda, K.
  • Organizer: The 43rd Annual Meeting of the Japanese Society for Immunology
  • Place of Presentation: Kyoto
  • Year and Date: 2014-12-10 – 2014-12-14
• [Presentation] The autotaxn/LPA axis is a novel regulator of lymphocyte extravasation at high endothelial venules. (2014)
  • Author(s): Miyasaka, M.
  • Organizer: Biomedicum Helsinki Lecture
  • Place of Presentation: Helsinki, Finland
  • Year and Date: 2014-10-29 – 2014-10-29
  • Invited
• [Presentation] リンパ節における恒常的なリンパ球の血管外移動はautotaxin/lysophosphatidic acidにより調節を受ける (2014)
  • Author(s): 宮坂昌之、梅本英司、竹田彰、秦枝里奈、佐々木尚子
  • Organizer: 第８７回日本生化学会大会 シンポジウム「脂質免疫学」
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 2014-10-15 – 2014-10-18
  • Invited
• [Presentation] The autotaxin/lysophospholipid axis regulates constitutive lymphocyte transmigration across high endothelial venules in lymph nodes. (2014)
  • Author(s): Miyasaka, M.
  • Organizer: Invited seminar at Karolinska Institute
  • Place of Presentation: Stockholm, Sweden
  • Year and Date: 2014-09-08 – 2014-09-08
  • Invited
• [Presentation] からだを守る免疫のしくみ、そして老化とは (2014)
  • Author(s): 宮坂昌之
  • Organizer: 第９８回信濃木崎夏期大学
  • Place of Presentation: 安曇野
  • Year and Date: 2014-08-02 – 2014-08-02
  • Invited
• [Presentation] 免疫細胞は自分の行き先をどのようにして知るのか？- In Vivo Veritas. (2014)
  • Author(s): 宮坂昌之
  • Organizer: 第１６回免疫サマースクール レギュラーコース講演
  • Place of Presentation: 小豆島
  • Year and Date: 2014-07-28 – 2014-07-31