2015 Fiscal Year Annual Research Report
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15H05703
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
高柳 広 東京大学, 大学院医学系研究科, 教授 (20334229)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
新田 剛 東京大学, 大学院医学系研究科, 准教授 (30373343)
澤 新一郎 東京大学, 大学院医学系研究科, 助教 (80611756)
岡本 一男 東京大学, 大学院医学系研究科, 助教 (00436643)
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| Project Period (FY) |
2015 – 2019
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| Keywords | 骨代謝 / 免疫 / 造血 / 関節リウマチ / 自己免疫疾患 / 自己寛容 / サイトカイン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本課題では、骨疾患・免疫疾患における骨-免疫系作用の生理的意義を包括的に解明し、疾患克服に向けた研究基盤の構築を目指す。
①自己免疫疾患の病態解明と治療法開発基盤の構築 : T細胞特異的RANKL欠損マウスを用いた多発性硬化症モデルの解析から、T細胞が発現するRANKLが中枢神経組織内へのT細胞浸潤に必要であることを見出した。さらにRANKLの低分子阻害剤が多発性硬化症に対する治療法として有効であることを示した。また、胸腺髄質上皮細胞における末梢組織自己抗原の発現に転写因子Fezf2が必要であることを発見し、新たな自己寛容成立機構を解明した。RAの骨破壊におけるRANKL陽性滑膜線維芽細胞の重要性や破骨細胞分化におけるTak1キナーゼの制御を解明し、RAの新規治療法の開発基盤の構築に繋げた。
②新たな骨-免疫系インタラクションの解明 : 免疫複合体が直接破骨細胞前駆細胞に作用し分化を促進することが、RAの骨破壊と全身性の骨粗鬆症の一因となることを明らかにした。また、骨折治癒過程では損傷部位のIL-17産生γδT細胞が間葉系幹細胞に作用することで骨形成を誘導することを見出した。抗体による破骨細胞制御、そしてγδT細胞による骨形成、という全く新しい骨と免疫の相互作用を明らかにすることができた。
③骨髄微小環境における骨による免疫制御 : 骨髄造血における骨構成細胞の役割を明らかにするため、各種の骨髄構成細胞を特異的に欠損する遺伝子改変マウスの造血異常を解析し、骨構成細胞による新たな免疫前駆細胞の制御機構を明らかにした。
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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
①RA等の自己免疫疾患の病態解明と治療法開発基盤の構築
関節リウマチ(RA)のマウスモデルにおいて滑膜線維芽細胞に発現されるRANKLが骨破壊に重要であることを示し、RAの病態解明研究を大きく進展させた。また、多発性硬化症モデルにおいてはT細胞に発現されるRANKLが慢性炎症に重要であり、RANKLが自己免疫疾患に関わる新たなメカニズムが明らかとなった。さらにRANKLに対する低分子阻害剤投与により自己免疫病態が抑えられることを示し、RANKLを標的とした多発性硬化症制御の可能性を提言した。胸腺における自己寛容成立機構については、髄質上皮細胞による末梢組織自己抗原の発現を制御する転写因子Fezf2を新たに見出した。Fezf2は、従来知られていた制御因子Aireとは異なるメカニズムで自己抗原の発現を制御し、自己免疫を抑止することが示唆された。これらの成果は自己免疫疾患の病態と自己寛容成立機構に関する理解を飛躍的に進展させた。
②新たな骨-免疫インタラクションの解明
自己免疫疾患の自然発症マウスやRAモデルマウスの解析により、生体内の免疫複合体の増加がFc受容体シグナルを介しては骨細胞分化を促進し、骨破壊と全身性の骨粗鬆症を引き起こすことを明らかにした。本成果により免疫複合体病と骨粗鬆症という新たな疾患相関性が判明した。また、マウス大腿骨損傷モデルを用いて、骨折部位においてgdT細胞が増加してIL-17を賛成し、骨芽細胞分化を促進して骨再生を早めることを見出した。IL-17やgdT細胞を欠損するマウスでは骨折治癒が遅延し、骨折治癒におけるIL-17産生gdT細胞の重要性を生体レベルで実証した。この成果により、骨と免疫系の相互作用に関する新たな概念を打ち立てることができた。
③骨髄微小環境における骨による免疫制御
各種の骨構成細胞を特異的に欠損する遺伝子改変マウスの解析により、骨芽細胞がリンパ球前駆細胞の維持に重要であることを見出した。また、急性炎症時には骨芽細胞数が劇的に減少し、リンパ球前駆細胞数と末梢リンパ球数の減少がみられた。さらに骨構成細胞が産生するリンパ球前駆細胞の制御因子の同定と生理的意義の検証を行い、現在、論文発表を進めている。
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| Strategy for Future Research Activity |
①RA等の自己免疫疾患の病態解明と治療法開発基盤の構築
我々はこれまでに、関節リウマチ(RA)においては、Foxp3+T細胞からTh17細胞へ分化転換したexFoxp3Th17細胞が滑膜炎と骨破壊の増悪要因であることを示してきた。今後は、exFoxp3Th17細胞の分化・機能制御機構の解明をめざす。トランスクリプトーム・プロテオーム解析により網羅的に探索したexFoxp3Th17細胞特異的因子に関して、試験管レベルでのスクリーニングにより候補因子を絞り込み、遺伝子改変マウスの作製と表現型解析を進める。また、骨破壊におけるRANKLの作用機序を解明するため、可溶型または膜結合型のRANKLのみを発現させるマウスの作製と解析を進めている。胸腺における自己寛容成立機構については、転写因子Fezf2の発現制御機構およびFezf2による自己抗原遺伝子の転写制御機構を明らかにする。さらに、Fezf2とAire以外の自己抗原制御因子についても、探索と生理機能の検証を行う。
②新たな骨-免疫インタラクションの解明
IL-17産生γδT細胞の分化を制御する候補因子を見出し、現在、当該遺伝子欠損マウスの解析を進めている。また、骨折以外の損傷治癒や自己炎症、腫瘍の転移におけるIL-17産生γδT細胞の役割を、様々なマウスモデル実験を用いて解析中である。
骨と免疫系の共有因子の機能解析においては、破骨細胞分化因子であるRANKL、RANK、およびTh17細胞機能因子であるRORγtについて、Creまたは蛍光タンパク質のノックインマウスを用いて、発現細胞のモニタリングと分化運命追跡を行う。また、リンパ節形成重要な役割を果たすRANKLおよびRANK発現細胞を各々のレポーターマウス用いて同定し、シグナルの役割と作用機序について、種々のコンディショナルノックアウトマウスを用いて解明する。さらに、腸管リンパ組織であるパイエル板への抗原流入経路として知られるMicrofold細胞(M細胞)の分化に必要なRANKL陽性の間葉系細胞について詳細な機能解析を行うとともに、宿主-微生物相互関係に果たす役割を解明する。
③骨髄微小環境における骨による免疫制御
これまでの研究から同定された因子の骨芽細胞特異的コンディショナルノックアウトマウスを用いて、骨髄中および末梢のリンパ球数制御における骨芽細胞機能の解析を行う。加えて、炎症時に観察された骨芽細胞数減少とリンパ球数減少が病態に影響するかを検証するとともに、免疫不全疾患における標的細胞としての骨芽細胞の可能性を検討する。
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[Journal Article] Immune complexes regulate bone metabolism through FcRγ signaling2015
Author(s)
Negishi-Koga T, Gober HJ, Sumiya E, Komatsu N, Okamoto K, Sawa S, Suematsu A, Suda T, Sato K, Takai T, Takayanagi H.
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Journal Title
Nature Communications
Volume: 6
Pages: 6637
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] 骨免疫学の最前線2016
Author(s)
高柳 広
Organizer
東京医科歯科大学大学院特別講義
Place of Presentation
東京医科歯科大学(東京都文京区)
Year and Date
2016-09-09
Invited
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[Presentation] 骨免疫学の最前線2015
Author(s)
高柳 広
Organizer
九州大学「硬組織研究法」講義
Place of Presentation
九州大学歯学部本館(福岡県福岡市西区)
Year and Date
2015-11-12
Invited
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