自然免疫系を標的とした急性期・晩期放射線性消化管症候群の治療戦略の開発

2017 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 16K19148
• Research Institution: Chiba University
• Principal Investigator: 武村 直紀 千葉大学, 大学院医学研究院, 講師 (50648699)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 放射線性消化管症候群 / 放射線誘導性小腸線維症 / 好酸球 / 筋繊維芽細胞 / 放射線誘導性口腔内粘膜炎 / TLR3

Outline of Annual Research Achievements

電離放射線に被曝した臓器は、その感受性に応じて様々な機能障害を起こす。人体において、消化管は放射線に対する感受性がとりわけ高く、放射線事故や癌の放射線治療において高線量の放射線に曝されると、急性期から晩期に渡って多様な障害が引き起こされる。これまでに研究代表者は、マウスにおいて好酸球の遺伝子欠損が放射線誘導性小腸線維症の症状を、またTLR3の遺伝子欠損が放射線誘導性口腔内粘膜炎の症状を顕著に抑えることを見出しており、本研究課題ではその仕組みについて解析した。
放射線誘導性小腸線維症に好酸球が寄与する仕組みについて、H28年度に設定した解析により、①放射線照射を受けた小腸では陰窩上皮細胞が慢性的な壊死を起こしてATPを細胞外に漏出すること、②ATPで活性化した陰窩近傍の筋繊維芽細胞がCCL11を産生し、CCR3依存的に好酸球を誘致すること、③活性化した筋線維芽細胞はGM-CSFを産生して好酸球を活性化し、それにより活性化した好酸球はTGF-βを発現して筋線維芽細胞のコラーゲン産生を促すことが分かった。これらの結果に従い、H29年度では放射線誘導性小腸線維症を防ぐ手段としてATP受容体拮抗剤、CCR3中和抗体、さらに好酸球除去効果を持つIL-5受容体α抗体を試験したところ、いずれも顕著な予防効果を示した。
放射線誘導性口腔内粘膜炎について、TLR3の阻害剤による口腔内粘膜炎の予防効果についてさらに解析を進めた。
これらに関して国内外の学会ならびに学術誌において研究報告を行った。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本研究課題では、平成２9年度の研究計画として、線維症の解析では好酸球を標的とした薬剤の治療効果を検討することを目標とした。研究代表者はH28年度に明らかにした病態メカニズムに従い、予防効果が期待される薬剤としてATP受容体拮抗剤、CCR3中和抗体、さらに好酸球除去効果を持つIL-5受容体α抗体を評価したところ、いずれも腹部照射後にマウスに反復投与によって小腸線維症を劇的に押さえることができた。ここまでの研究成果を学術論文にまとめ、science translational medicineに投稿し、採択された。一方で、口腔内粘膜炎の解析では、平成29年度の目標であるTLR3阻害剤の効果の検討について、期待通りに阻害剤が顕著に口腔内粘膜炎を抑えることを明らかにした。また、TLR3が誘導する下流の情報伝達機構についても問題なく準備を進めている。これらの成果を国内外の学会で研究報告するとともに、国内の学術誌に総説を寄稿した。以上のように、おおむね申請時の計画の通りに研究は進展している。

Strategy for Future Research Activity

線維症の解析については、病態機構の解明と予防・治療法の提案について論文投稿を終えることができたので、平成30年度は口腔内粘膜炎の解析に集中して解析を行う。TLR3中和抗体も含めた薬剤効果を広く解析するほか、TLR3が誘導する下流の情報伝達機構についても解析する。また、抗がん剤誘導性の口腔内粘膜炎でもTLR3が有効な予防・治療標的となりうるかを解析する。これらについて成果が得られれば、引き続き国内外の学会、学術誌を通して研究報告を行う。

Causes of Carryover

理由；実験計画が順調に進み、研究が難航した場合の代替案としていた実験をする必要がなくなった。TLR3機能を阻害することが放射線誘導性の口腔内粘膜炎の新たな予防・治療手段となりうることが分かり、平成30年度では同効果を持つ低分子や抗体を広く検討するとともに、さらに抗癌剤誘導性の口腔内粘膜炎にも有効であるかを評価することで、本研究のさらなる発展を目指す。そのため、今年度では未使用となった予算を来年度に持ち越すことにした。

使用計画；上記試験のために、主に試薬、培養のための培養液、マウス購入、飼育代として使用する。

Research Products

• [Journal Article] Generation of tumor antigen-specific murine CD8+ T cells with enhanced anti-tumor activity via highly efficient CRISPR/Cas9 genome editing. International immunology (2018)
  • Author(s): Ouchi Y, Patil A, Tamura Y, Nishimasu H, Negishi A, Paul SK, Takemura N, Satoh T, Kimura Y, Kurachi M, Nureki O, Nakai K, Kiyono H, Uematsu S.
  • Journal Title: International Immunology Volume: 30 Pages: 141-154
  • DOI: 10.1093/intimm/dxy006.
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Eosinophil depletion suppresses radiation-induced small intestinal fibrosis. (2018)
  • Author(s): Takemura N, Kurashima Y, Mori Y, Okada K, Ogino T, Osawa H, Matsuno H, Aayam L, Kaneto S, Park EJ, Sato S, Matsunaga K, Tamura Y, Ouchi Y, Kumagai Y, Kobayashi D, Suzuki Y, Yoshioka Y, Nishimura J, Mori M, Ishii KJ, Rothenberg ME, Kiyono H, Akira S, Uematsu S.
  • Journal Title: Science Translational Medicine Volume: 10 Pages: 1-14
  • DOI: 10.1126/scitranslmed.aan0333.
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] A Refined Culture System for Human Induced Pluripotent Stem Cell-Derived Intestinal Epithelial Organoids. (2018)
  • Author(s): Takahashi Y, Sato S, Kurashima Y, Yamamoto T, Kurokawa S, Yuki Y, Takemura N, Uematsu S, Lai CY, Otsu M, Matsuno H, Osawa H, Mizushima T, Nishimura J, Hayashi M, Yamaguchi T, Kiyono H.
  • Journal Title: Stem Cell Reports Volume: 10 Pages: 314-328
  • DOI: 10.1016/j.stemcr.2017.11.004.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Y. Herpes simplex virus-1 evasion of CD8+ T cell accumulation contributes to viral encephalitis. (2017)
  • Author(s): Koyanagi N, Imai T, Shindo K, Sato A, Fujii W, Ichinohe T, Takemura N, Kakuta S, Uematsu S, Kiyono H, Maruzuru Y, Arii J, Kato A, Kawaguchi Y.
  • Journal Title: Journal of Clinical Investigation Volume: 127 Pages: 3784-3795
  • DOI: 10.1172/JCI92931.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Netrins as prophylactic targets in skeletal diseases: A double-edged sword? (2017)
  • Author(s): Maruyama K, Takemura N, Martino MM, Kondo T, Akira S.
  • Journal Title: Pharmacological Research Volume: 122 Pages: 46-52
  • DOI: 10.1016/j.phrs.2017.05.011.
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Nociceptors Boost the Resolution of Fungal Osteoinflammation via the TRP Channel-CGRP-Jdp2 Axis. (2017)
  • Author(s): Maruyama K, Takayama Y, Kondo T, Ishibashi KI, Sahoo BR, Kanemaru H, Kumagai Y, Martino MM, Tanaka H, Ohno N, Iwakura Y, Takemura N, Tominaga M, Akira S.
  • Journal Title: Cell Reports Volume: 19 Pages: :2730-2742
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2017.06.002.
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] Prime-boost vaccination with CpG ODN and curdlan strongly induces both systemic and mucosal immunity (2018)
  • Author(s): Naoki Takemura, Satoshi Uematsu.
  • Organizer: 第11回次世代アジュバント研究会
• [Presentation] Intestinal dendritic cell and mucosal vaccine development. (2018)
  • Author(s): Naoki Takemura.
  • Organizer: 第11回次世代アジュバント研究会
• [Presentation] A new prime-boost vaccine method to strongly induce both systemic and mucosal immunity. (2017)
  • Author(s): Naoki Takemura, Satoshi Uematsu.
  • Organizer: Korea-Japan joint meeting on mucosal immunology.
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Blockade of TLR3 protects mice from lethal radiation-induced gastrointestinal syndrome. (2017)
  • Author(s): Naoki Takemura, Satoshi Uematsu.
  • Organizer: 5th Annual Meeting of the International Cytokine & Interferon Society.
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Prime-boost vaccination with CpG ODN and curdlan strongly induces both systemic and mucosal immunity. (2017)
  • Author(s): Naoki Takemura, Satoshi Uematsu.
  • Organizer: 第46回日本免疫学会学術集会
• [Remarks] 千葉大学大学院医学研究院・医学部 粘膜免疫学研究室HP
  • URL: http://www.m.chiba-u.ac.jp/class/mucosa/index.html
• [Patent(Industrial Property Rights)] 放射線障害の治療又は予防剤ならびに治療又は治療方法 (2018)
  • Inventor(s): 植松智、武村直紀、森聖寿、岡田和樹
  • Industrial Property Rights Holder: 植松智、武村直紀、森聖寿、岡田和樹
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: PCT/JP2018/001798
  • Overseas