2017 Fiscal Year Annual Research Report
抗原取り込みに特化した特殊腸管上皮Ｍ細胞の分化と機能
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16H05207
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
大野 博司 国立研究開発法人理化学研究所, 統合生命医科学研究センター, グループディレクター (50233226)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
金谷 高史 国立研究開発法人理化学研究所, 統合生命医科学研究センター, 研究員 (20553829)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 腸管免疫系 / GALT / M細胞 / 濾胞関連上皮（FAE） / NFkB / 遺伝子欠損マウス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
我々は、RANKLの受容体RANKからのシグナルにより、未分化上皮細胞に発現誘導される転写因子Spi-BがＭ細胞の分化に必須であることを明らかにしてきたが、今年度は腸管上皮オルガノイドへのSpi-Bの強制発現系を用いて、Spi-BはＭ細胞の分化に必要だが十分ではないことを示した。また、RANKの下流で働くNF-kBには古典経路・非古典経路が存在するが、M細胞の分化にはこの両方が必要であることを、古典経路のTraf6の腸管上皮特異的欠損マウスや、非古典的経路のNIKやRelB欠損マウスから作製した腸管上皮オルガノイドのRANKL刺激系を用いて明らかにした。さらに、非古典経路のみではＭ細胞の分化には不十分であり、古典経路の活性化により発現する未知の転写因がSpi-Bと協働することが必要であると考えられる。
我々はまた、Ｍ細胞が存在する濾胞関連上皮に特徴的な表現型の分子機構を明らかにした。Th17細胞や自然免疫細胞のひとつILC3から分泌されるIL-22が上皮細胞上のIL-22受容体に作用することにより、粘液の構成成分であるMuc3や抗菌ペプチドReg3γの発現が上昇することがしられている。一方、Ｍ細胞を有する濾胞関連上皮は絨毛上皮と異なり、粘液産生する杯細胞やその粘液産生が少なく、また上皮細胞からのReg3γなどの抗菌ペプチドの分泌が少ないなど、腸内細菌が近づきやすいような性質を有している。我々は、パイエル板のCD11b+CD8-樹状細胞がIL-22BPというIL-22と強い親和性を示す分子を分泌し、IL-22とIL-22受容体との結合に拮抗することで、濾胞関連上皮ではIL-22シグナルが入らず、粘液や抗菌ペプチドの産生を抑えて腸内細菌取り込みに適した性質を持つようになることを明らかにした。
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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
M細胞やパイエル板の分化・機能における、食物抗原の影響は調べられていない。食物抗原の影響を調べるには、高分子蛋白質の代わりに各種アミノ酸を配合し、さらにビタミンや脂質などの栄養成分を添加した、いわゆる「無抗原餌」を与えることで、食物抗原の影響を排除した「無抗原マウス」を用いる必要がある。無抗原マウスは飼育が難しく、世界的にもあまり確立されていなかったが、無抗原マウスの飼育・繁殖に成功し論文を出している韓国のグループとの共同研究により昨年度韓国を訪問・見学し、そのノウハウを習得し、無抗原マウス系を昨年度に樹立した。無菌マウスではSPFマウスと比較して、腸管免疫系の機能に重要な免疫グロブリンであるIgAの糞便内濃度が低下するが、無菌・無抗原マウスではさらに著しいIgAの低下が認められた。また、無菌マウス、無菌・無抗原マウスとも、腸管免疫の誘導組織として重要なパイエル板の数はSPFマウスと不変であるが、その大きさは、無菌マウスではSPFマウスと遜色ないのに対し,無菌・無抗原マウスでは顕著に小さくなっていた。それに伴い、パイエル板のB細胞数も無菌・無抗原マウスでは大幅に減少し、B細胞から抗体産生形質細胞への分化に重要な胚中心の発達も無菌・無抗原マウスではほとんど認められなかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
上述のように、転写因子Spi-BはM細胞の分化に必要だが十分ではなく、古典経路の下流で活性化すると想定される未知の転写因子がSpi-Bと協調して働く必要が示唆される。そこで古典経路、非古典経路それぞれを刺激した腸管上皮オルガノイドの遺伝子発現をRNAseqにより比較することでSpi-Bと協働する未知の転写因子の同定を試みる。
また、腸管上皮オルガノイド系を用いて、Ｍ細胞の細菌取り込みの分子メカニズムを探求する。具体的には、まず腸管上皮オルガノイドの単層培養系に腸内細菌を添加し、その取り込みが見られるかを検討する。取り込みが見られた場合には、その際にどのような分子（例えばエンドサイトーシス経路に働くRabファミリーGTPaseのうちM細胞に高発現するRab32やFAEに高発現するRab8b）に着目して解析する。
M細胞の分化に細菌・食物抗原の関与に関しては不明であり、それについても実験を開始する。具体的には、無菌マウスや、上述した無抗原マウスを用いた、M 細胞の分化・機能における微生物・食餌性抗原の役割に関する解析を行う。さらに、無菌・無抗原マウスに見られるパイエル板胚中心の未発達のメカニズムを検討する。具体的には、胚中心におけるB細胞から形質細胞への分化に関わる濾胞性ヘルパーＴ細胞や濾胞性制御性Ｔ細胞が正常に分化しているか否かを検証し、それらのいずれかあるいは両方に異常が見られる場合、それらの細胞の遺伝子発現などをSPFマウス、無菌マウスと比較することにより、その分子メカニズムの解明を試みる。
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[Journal Article] Development of intestinal M cells and follicle-associated epithelium is regulated by TRAF6-mediated NF-κB signaling.2018
Author(s)
Kanaya T, Sakakibara S, Jinnohara T, Hachisuka M, Tachibana N, Hidano S, Kobayashi T, Kimura S, Iwanaga T, Nakagawa T, Katsuno T, Kato N, Akiyama T, Sato T, Williams IR, Ohno H.
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Journal Title
J. Exp. Med.
Volume: 215
Pages: 501-519
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] NALT M cells are important for immune induction for the common mucosal immune system.2017
Author(s)
Date Y, Ebisawa M, Fukuda S, Shima H, Obata Y, Takahashi D, Kato T, Hanazato M, Nakato G, Williams IR, Hase K, Ohno H.
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Journal Title
Int. Immunl.
Volume: 29
Pages: 471-478
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] IL-22BP dictates characteristics of Peyer's patch follicle-associated epithelium for antigen uptake.2017
Author(s)
Jinnohara T, Kanaya T, Hase K, Sakakibara S, Kato T, Tachibana N, Sasaki T, Hashimoto Y, Sato T, Watarai H, Kunisawa J, Shibata N, Williams IR, Kiyono H, Ohno H.
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Journal Title
J. Exp. Med.
Volume: 214
Pages: 1607-1618
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Presentation] IL-22 binding protein (IL-22BP) regulates the properties of follicleassociated epithelium (FAE) to facilitate antigen uptake into Peyer's patches2017
Author(s)
Kanayak T., Jinnohara, T., Hase, K., Sasaki, T., Watarai, H., Shibata, N., Kuniswa, J., Kiyono, H., Ohno, H.
Organizer
第46回日本免疫学会学術集会
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