2016 Fiscal Year Research-status Report
炎症性疾患におけるエピジェネティクス制御機構の解明と臨床応用
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15K10987
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| Research Institution | Fukushima Medical University |
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Principal Investigator |
関亦 正幸 福島県立医科大学, 医学部, 准教授 (80250190)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
伊関 憲 福島県立医科大学, 公私立大学の部局等, 教授 (70332921)
関亦 明子 山形大学, 医学部, 准教授 (50321823)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 炎症制御 / サイトカイン / 遺伝子発現 / クロマチン構造 / エピジェネティクス / エピゲノム編集 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
敗血症などの炎症性疾患は、ヘルパーT細胞による過剰なサイトカイン産生が原因で発症するが、有効な治療法は確立していない。本研究は、サイトカイン遺伝子の発現調節に関わるエピゲノム状態(特に、高次クロマチン構造)を人為編集することで、サイトカイン産生を適切に制御する安全で効率的な炎症制御法の創成を目指している。サイトカイン遺伝子の発現は、プロモーターとエンハンサーなどのシス調節領域との相互作用により形成される高次クロマチン構造により調節されている。そこで、本研究では、インターフェロン(IFN-γ)-IL-22遺伝子座に着目した。この遺伝子座には、IFN-γの他に炎症性サイトカインとしてインターロイキン（IL-22）が存在している。これらのサイトカインを産生するＴ細胞は本来異なっており、二遺伝子同時に発現することがないよう厳密な制御を受けている。しかし、多くの自己免疫疾患ではIFN-γとIL-22の同時発現という異常がみられ、これら炎症促進の相乗効果が炎症発症の一因と考えられている。そこで、本研究では、まず発現調節に関与する未知エンハンサーの同定を進めた。さらに、これらのエンハンサー領域に特異的に結合する転写因子の同定も進めた。本研究により、IFN-γ-IL-22遺伝子座のエンハンサーおよび結合転写因子の機能が解明されれば、IFN-γとIL-22の発現異常による炎症発症の原因究明と治療法の確立の一助になることが期待できる。
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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
我々を含めた多くの研究者の解析から、サイトカイン遺伝子の発現は、プロモーターとエンハンサーなどのシス調節領域との相互作用により形成される細胞分化特異的高次クロマチン構造により調節されると考えられている。研究開始の平成２７年度は、IFN-γ-IL-22遺伝子座に含まれる２つのサイトカイン（IL-22とIFN-γ）の発現開始時、発現調節に必要な高次クロマチン構造の形成に関与する未知エンハンサーの同定を進めた。網羅的スクリーニング可能な次世代シークエンサーを用いた新規スクリーニング法であるSelf-transcribing active regulatory region-sequencing（STARR-seq法）を駆使した結果、IL-22遺伝子上流32kbに新規エンハンサーを同定出来たことをこれまでに報告した。平成２８年度は、さらに研究を進展させるために、我々が新規に同定したエンハンサーに特異的に結合する転写因子の検索を行った。その結果、多くのヘルパーＴ細胞の機能調節に関わる転写因子であるRunx1が、このエンハンサーに特異的に結合し、転写活性の増強に関与していることを明らかにした。これまでの研究で、新規エンハンサーとその結合転写因子Runx1を同定できたことから、IFN-γ-IL-22遺伝子座の関与する炎症制御機構の解明という目標に向けて、さらなる研究の進展が期待できると考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究の最終目的は、サイトカイン遺伝子の発現調節に関わるエピゲノム状態(特に、高次クロマチン構造)を人為編集することで、サイトカイン産生を適切に制御する安全で効率的な炎症制御法の創成することにある。目標遂行のため、平成２９年度は同定した新規エンハンサーと転写因子Runx1が、どのようなメカニズムで発現に必要なＴ細胞分化特異的な高次クロマチン構造を形成できるのか、その分子機構の解明を進める。そのために、高次クロマチン構造の解析に必要なchromosome conformation capture法を駆使し分化特異的高次クロマチン構造の決定を行う。解明後は、この高次クロマチン構造を分子標的としたエピゲノム編集法の確立を目指す。このエピゲノム編集法用いてマウスモデルで検証実験を行い、炎症制御に向けた治療法の確立を目指す。
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| Causes of Carryover |
本研究を遂行するにあたり、実際にマウスから脾臓組織を分取して、試験管内でＴ細胞の分化誘導行い、サイトカインの発現解析を行う必要がある。そのために、本学動物実験施設でマウスの購入、維持、繁殖が必須となる。本年度、分子生物学的解析を進めるのと平行して、マウスを用いた解析も行う予定であったが、実際はこの動物実験計画に遅れを生じてしまった。このマウス購入維持のための分が年度繰越金となった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
本年度は、未知エンハンサーの単離同定を行った。次年度においては、さらに、詳細に高次クロマチン構造のエピゲノム解析を、実際にマウスを用いた動物実験で行う予定である。年度開始時にマウスを購入し、動物実験の準備をすぐに進める予定である。
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