2016 Fiscal Year Research-status Report
Development of system-wide zebrafish immune repertoire analysis at the individual level
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15K14879
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
一戸 辰夫 広島大学, 原爆放射線医科学研究所, 教授 (80314219)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
本庶 仁子 広島大学, 原爆放射線医科学研究所, 講師 (80614106)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | ゼブラフィッシュモデル / 免疫系 / 主要組織適合性抗原 / 造血細胞移植 / 次世代シーケンサー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目標は、ゼブラフィッシュの優れたモデル生物としての特性を利用し、主要組織適合性複合体(major histocompatibility complex, MHC)相同遺伝子の組み替え型個体や免疫不全個体の作成によって安定した造血細胞移植のシステムを確立するとともに、それらを利用して個体全体に存在するT細胞/B細胞レパトワの網羅的かつ鳥瞰的な解析技術を開発することである。この目的を達成するため、平成28年度は、前年度に開始したゼブラフィッシュの単一個体に存在する全てのT細胞クローンを、T細胞受容体CDR3コード領域遺伝子配列の高速シーケンシングによって、網羅的かつ半定量的に同定する技術をほぼ完成に近い段階まで開発を進めた。現在、さらに同様の方法を用いて、B細胞受容体を網羅的に解析する技術の開発にも着手している。また、前年度までに確立したゼブラフィッシュのMHC遺伝子のタイピング法を用いて、申請者の研究室で保有しているさまざまな野生型および遺伝子改変型ゼブラフィッシュのMHCハプロタイプを同定したところ、従来は報告されていない新しいクラスI遺伝子（U遺伝子）を見出し、現在その遺伝子全長のクローニングと機能解析を行っている。また、野生型同一種のゼブラフィッシュを用いたMHC部分不一致個体間におけるwhole kidney marrowの移植モデルを用いて、GVHDに相当する反応を誘導できる系を作成し、その全個体レベルでのT細胞レパトワの解析に着手している。なお、上記の次世代シーケンサーによるT細胞受容体解析系のヒトへの応用可能性も並行して検討しており、ヒトの造血幹細胞移植後のT細胞レパトワの再構築を行い、新知見が得られたので国内の複数の学会に結果を公表した。
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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
本研究計画の心臓部となるT細胞受容体(TCR)・B細胞受容体(BCR)のCDR3領域遺伝子配列の網羅的同定技術に関しては、連携研究者と共同でMiSeqシステムをプラットフォームとする解析系を確立し、ゼブラフィッシュのTCR遺伝子の配列に基づいたアラインメントプログラムの開発が完成に近づいている。また、ヒトのTCR・BCRの網羅的同定が可能となっており、実際の臨床検体を用いた解析にも成功している。また、ゼブラフィッシュ個体のMHCハプロタイプ同定の過程で見出された新規MHCクラスI遺伝子のクローニングを進めており、今後全長の塩基配列の決定と、発現機能解析を計画している。野生型同一系統のゼブラフィッシュ間における造血細胞移植モデルの作成にも成功しており、上記のTCRアラインメントプログラムが完成次第、全個体レベルでの解析を行う準備を整えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
前年度以上に研究の推進に必要な実験量が増大しており、特にゼブラフィッシュの野生型個体、免疫不全個体をレシピエントとする造血細胞移植モデルの確立および全個体レベルでの移植後免疫再構築の解析に必要な実験を優先的に推進するために、TCR/BCRの次世代シーケンサーによる遺伝子配列決定技術の開発は一部を連携研究者の研究室に委託して進めている。また、引き続き研究にかかわる研究室内の大学院生と技術補佐員の連携体制を強化し、実験のさらなる効率化と確実な推進を計画している。
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| Causes of Carryover |
本研究計画のコアとなる次世代シーケンサーによるゼブラフィッシュT細胞受容体(TCR)・B細胞受容体(BCR)のCDR3領域遺伝子配列のアラインメントプログラムの作成および本研究の過程で見出されたゼブラフィッシュの新規MHCクラスI遺伝子のクローニングおよび発現機能解析のために平成28年度内に予定していた行程が完了しなかったため残額が発生し、研究期間を延長することとしたため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
ゼブラフィッシュTCR遺伝子配列のアラインメントプログラムを完成させるとともに、野生型同一系統MHCクラスI一致・不一致ゼブラフィッシュ個体間の造血細胞移植後における全個体のTCRレパトワ再構築の網羅的解析のための費用として使用する。また、われわれが見出した新規ゼブラフィッシュMHCクラスI遺伝子のクローニングと発現機能解析のための追加実験に使用する。
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[Journal Article] Highly functional T-cell receptor repertoires are abundant in stem memory T cells and highly shared among individuals2017
Author(s)
Takahiko Miyama, Takakazu Kawase, Kazutaka Kitaura, Ren Chishaki, Masashi Shibata, Kumi Oshima, Hiroshi Hamana, Hiroyuki Kishi, Atsushi Muraguchi, Kiyotaka Kuzushima, Hiroh Saji, Tadasu Shini, Ryuji Suzuki, Tatsuo Ichinohe
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Journal Title
Scientific Reports
Volume: in press
Pages: in press
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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[Presentation] 同種造血幹細胞移植後の末梢血免疫再構築におけるshared TCRの優位性.2017
Author(s)
美山貴彦, 川瀬孝和, 田中清人, 柴田真志, 樗木錬, 坂本葵, 土石川佳世, 森岡健彦, 大島久美, 本庶仁子, 田中秀則, 北浦一孝, 鈴木隆二, 一戸辰夫.
Organizer
第39回日本造血細胞移植学会総会
Place of Presentation
松江市
Year and Date
2017-03-03
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[Presentation] 次世代シーケンサーとsingle cell sortingを用いた同種抗原反応性T細胞の網羅的解析と高頻度クローンの同定.2017
Author(s)
川瀬孝和, 坂本葵, 樗木錬, 美山貴彦, 柴田真志, 田中清人, 北浦一孝, 大島久美, 浜名洋, 岸裕幸, 葛島清隆, 田中秀則, 鈴木隆二, 一戸辰夫.
Organizer
第39回日本造血細胞移植学会総会
Place of Presentation
松江市
Year and Date
2017-03-03
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[Presentation] サイトメガロウイルス反応性T細胞レパトワ形成に与えるHLA-A*02の影響の次世代シーケンサーを用いた網羅的解析.2016
Author(s)
美山貴彦, 田中清人, 柴田真志, 川瀬孝和, 樗木錬, 坂本葵, 北浦一孝, 大島久美, 浜名洋, 岸裕幸, 葛島清隆, 田中秀則, 鈴木隆二, 一戸辰夫.
Organizer
第25回日本組織適合性学会大会
Place of Presentation
札幌市
Year and Date
2016-10-23
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[Presentation] Stem cell memory T-cells are a reservoir of functional T-cells highly shared among individuals.2016
Author(s)
Takahiko Miyama, Takakaza Kawase, Kazutaka Kitaura, Ren Chishaki, Masashi Shibata, Kumi Oshima, Hiroshi Hamana, Hiroyuki Kishi, Kiyotaka Kuzushima, Hiroh Saji, Ryuji Suzuki, Tatsuo Ichinohe.
Organizer
第78回日本血液学会学術集会
Place of Presentation
横浜市
Year and Date
2016-10-14
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[Presentation] 次世代シーケンサーとsingle cell sortingを用いた同種抗原反応性T細胞の網羅的解析.2016
Author(s)
川瀬孝和, 坂本葵, 樗木錬, 美山貴彦, 柴田真志, 田中清人, 北浦一孝, 大島久美, 浜名洋, 岸裕幸, 葛島清隆, 佐治博夫, 鈴木隆二, 一戸辰夫.
Organizer
第20回日本がん免疫学会総会
Place of Presentation
大阪市
Year and Date
2016-07-28 – 2016-07-29
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