C型レクチン受容体の生理機能の解析と疾病制御への応用

2018 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18H02671
• Research Institution: Tokyo University of Science
• Principal Investigator: 岩倉 洋一郎 東京理科大学, 研究推進機構生命医科学研究所, 教授 (10089120)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 唐 策 東京理科大学, 研究推進機構生命医科学研究所, 研究員 (00572166) ; 島津 朋之 宮城大学, 食産業学群(部), 助教 (20616437)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: C型レクチン

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、Dectin-1、２領域にマップされる機能不明のC型レクチンの遺伝子欠損マウスを作製し、その生理機能やリガンドを解析すると共に、様々な免疫関連疾患の治療への糸口を見出すことを目的としている。今年度は、C型レクチン及び下流遺伝子改変マウスを用いた解析の成果として、３報の英文原著論文と1報の英文総説を発表した。特に、DECTIN-1の下流で誘導されるIL-17Fが腸内常在クロストリジウム属XIV細菌の増殖を抑制することで腸管制御性T細胞（Treg）の分化を制御し、潰瘍性大腸炎の病態形成に関与していることを明らかにした（Kamiyaら、 Mucosal Immunol., 2018; Tangら, Nat. Immunol., 2018）。一方、マウス皮膚ラングハンス細胞が産生するIL-36αはC型レクチンによって誘導され、Th17関連サイトカインの発現を増強させることによって乾癬性皮膚炎を増悪化することも明らかにした（Hashiguchi ら, J. Immunol., 2018）。また、DECTIN-1欠損マウスで過剰増殖している腸内乳酸菌L. murinusによる炎症性腸疾患改善の作用機序を解析し、死菌体の無菌動物への投与により、Tregの増加が認められたことから、代謝産物以外の菌体成分がTregの増加に関わることが分かった。さらに、DCAR1欠損マウスを用いた解析から増殖中のカンジダ菌体ではDCAR１のリガンドが存在することも分かった。

Current Status of Research Progress

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

Reason

上記の様に、研究計画に従い、C型レクチン遺伝子とそれらの下流遺伝子改変マウスを解析することにより、我々の研究が中心となった4報の論文と14報の共著論文を発表する事ができた。特にDECTIN-1下流サイトカインIL-17Fは従来IL-17Aと同じ機能を持つという理解に対し、腸管免疫と腸内細菌への影響においてIL-17Aとは明らかに異なる機能を持つことを明らかにし、C型レクチンの腸管免疫における役割の理解を格段に深めることができた。現在IL-17Fの中和抗体の炎症性腸疾患に対する治療・予防について特許出願中である。今後ともC型レクチンと下流因子をターゲットとして免疫関連疾患制御への応用を探っていく予定である。腫瘍形成におけるC型レクチンの機能解析において、当初予定していたDECTIN-1に加え、DCIR、CLEC1aそしてCLEC12bについて役割の解析を同時進行している。すでにDECTIN-1が腸管の腫瘍形成を促進することが分かっただけではなく、CLEC1aとCLEC12bはそれと正反対に腫瘍形成を阻止することを見出し、抗腫瘍免疫におけるC型レクチンの役割の全体像を明らかにしているところである。当初予定していたCLEC12aの遺伝子欠損マウスの作製は、従来のES細胞遺伝子相同組換え法に加え、最新のゲノム編集技術CRISPR/Cpf1法も用いて作製を進めている。また、DCIRの機能解析に関して、欠損マウスを用いて潰瘍性大腸炎と炎症依存性大腸腫瘍モデルを誘導して従来知られていた自己免疫性関節炎以外の炎症性疾患の病態形成における役割を解析している。さらに、DCIRの発現細胞の同定を行うため、現在DCIR抗体を作製しているところである。このように、遺伝子改変マウスの作製とその解析は順調に進展しており、研究計画は順調に進行している。

Strategy for Future Research Activity

以上の解析のうち、１）DCIR発現細胞の局在を解析するツールとして抗体の作製を続け、解析は来年度以降に行う。イメージングの手法を用い、リガンド発現細胞と受容体発現細胞との相互作用を明らかにする。２）CLEC12aの解析については、今年度中に遺伝子欠損マウスを作製完了次第、腫瘍形成への影響を検討する。３）CLEC1aについて、今年度中にはリガンドを同定し、来年度中の論文投稿に持ち込む。４）DCAR1については、現在リガンドの検討を進めており、手掛かりを得ている。今年度以降はCIAやEAE、OVA誘導気道過敏症、イミキモド（IMQ）誘導皮膚炎、DSS誘導大腸炎、などのモデルを用いて感受性を検討する。CLEC1A, DCAR1のリガンドについては、Fc融合蛋白質を合成し、糖鎖アレイを用いてリガンドを探索する。同じ手法を用いてDCIRリガンドの同定に成功しており、成功する見通しが高い。これらの解析により、生体内での役割、その分子メカニズムを明らかにする。 これらの基礎的な解析と並行して、５）腸管免疫に於ける機能と６）腫瘍形成に於ける機能解析を進める。真菌感染や細菌感染、腸内フローラへの影響を詳しく調べる他、これらの微生物上のリガンド分子を探索する。KOの結果腸管炎症に影響が見られる分子については、阻害（促進）抗体や阻害分子による炎症性腸疾患の治療の可能性を検討する。また、腫瘍形成との関連が認められた受容体については、腸管遺伝子発現への影響や、腸内微生物叢への影響、炎症応答への影響などの多面的な解析を行い、当該受容体の関与メカニズムを明らかにする。

Research Products

• [Journal Article] Dectin-2-Mediated Signaling Leads to Delayed Skin Wound Healing through Enhanced Neutrophilic Inflammatory Response and Neutrophil Extracellular Trap Formation. (2019)
  • Author(s): Miura T, Kawakami K, Kanno E, Tanno H, Tada H, Sato N, Masaki A, Yokoyama R, Kawamura K, Kitai Y, Takagi N, Yamaguchi K, Yamaguchi N, Kyo Y, Ishii K, Imai Y, Saijo S, Iwakura Y, Tachi M
  • Journal Title: The Journal of investigative dermatology Volume: 139 Pages: 702-711
  • DOI: 10.1016/j.jid.2018.10.015
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] A dendritic cell-based systemic vaccine induces long-lived lung-resident memory Th17 cells and ameliorates pulmonary mycosis. (2019)
  • Author(s): Ueno K, Urai M, Sadamoto S, Shinozaki M, Takatsuka S, Abe M, Otani Y, Yanagihara N, Shimizu K, Iwakura Y, Shibuya K, Miyazaki Y, Kinjo Y
  • Journal Title: Mucosal immunology Volume: 12 Pages: 265-276
  • DOI: 10.1038/s41385-018-0094-4
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Dectin-1 Contributes to Myocardial Ischemia/Reperfusion Injury by Regulating Macrophage Polarization and Neutrophil Infiltration. (2019)
  • Author(s): Fan Q, Tao R, Zhang H, Xie H, Lu L, Wang T, Su M, Hu J, Zhang Q, Chen Q, Iwakura Y, Shen W, Zhang R, Yan X
  • Journal Title: Circulation Volume: 139 Pages: 663-678
  • DOI: 10.1161/CIRCULATIONAHA.118.036044
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] TLR-stimulated IRAKM activates caspase-8 inflammasome in microglia and promotes neuroinflammation. (2018)
  • Author(s): Zhang CJ, Jiang M, Zhou H, Liu W, Wang C, Kang Z, Han B, Zhang Q, Chen X, Xiao J, Fisher A, Kaiser WJ, Murayama MA, Iwakura Y, Gao J, Carman J, Dongre A, Dubyak G, Abbott DW, Shi FD, Ransohoff RM, Li X
  • Journal Title: The Journal of clinical investigation Volume: 128 Pages: 5399-5412
  • DOI: 10.1172/JCI121901
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Inhibition of interleukin-1 suppresses angiotensin II-induced aortic inflammation and aneurysm formation (2018)
  • Author(s): Isoda, K., Akita, K., Kitamura, K., Sato-Okabayashi, Y., Kadoguchi, T., Isobe, S., Ohtomo, F., Sano, M., Shimada, K., Iwakura, Y., and Daida, H.
  • Journal Title: International Journal of Cardiology Volume: 270 Pages: 221-227
  • DOI: 10.1016/j.ijcard.2018.05.072
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] IL-36a is involved in hapten-specific T-cell induction, but not local inflammation, during contact hypersensitivity. (2018)
  • Author(s): Numata T, Yoshizaki T, Yamaguchi S, Shimura E, Iwakura Y, Harada K, Sudo K, Tsuboi R, Nakae S
  • Journal Title: Biochemical and biophysical research communications Volume: 506 Pages: 429-436
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2018.10.104
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] IL-6, IL-17 and Stat3 are required for auto-inflammatory syndrome development in mouse. (2018)
  • Author(s): Oike T, Kanagawa H, Sato Y, Kobayashi T, Nakatsukasa H, Miyamoto K, Nakamura S, Kaneko Y, Kobayashi S, Harato K, Yoshimura A, Iwakura Y, Takeuchi T, Matsumoto M, Nakamura M, Niki Y, Miyamoto T
  • Journal Title: Scientific reports Volume: 8 Pages: 15783
  • DOI: 10.1038/s41598-018-34173-5
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Interleukin-17-producing γδT (γδ17) cells in inflammatory diseases (2018)
  • Author(s): Aoi Akitsu, Yoichiro Iwakura
  • Journal Title: Immunology Volume: 155 Pages: 418-426
  • DOI: 10.1111/imm.12993
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] MAIT cells protect against pulmonary Legionella longbeachae infection. (2018)
  • Author(s): Wang H, D'Souza C, Lim XY, Kostenko L, Pediongco TJ, Eckle SBG, Meehan BS, Shi M, Wang N, Li S, Liu L, Mak JYW, Fairlie DP, Iwakura Y, Gunnersen JM, Stent AW, Godfrey DI, Rossjohn J, Westall GP, Kjer-Nielsen L, Strugnell RA, McCluskey J, Corbett AJ, Hinks TSC, Chen Z
  • Journal Title: Nature communications Volume: 9 Pages: 3350
  • DOI: 10.1038/s41467-018-05202-8
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] The ATP Transporter VNUT Mediates Induction of Dectin-1-Triggered Candida Nociception. (2018)
  • Author(s): Maruyama K, Takayama Y, Sugisawa E, Yamanoi Y, Yokawa T, Kondo T, Ishibashi KI, Sahoo BR, Takemura N, Mori Y, Kanemaru H, Kumagai Y, Martino MM, Yoshioka Y, Nishijo H, Tanaka H, Sasaki A, Ohno N, Iwakura Y, Moriyama Y, Nomura M, Akira S, Tominaga M
  • Journal Title: iScience Volume: 6 Pages: 306-318
  • DOI: 10.1016/j.isci.2018.08.007
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A model of TH17-associated ileal hyperplasia that requires both IL-17A and IFN-γ to generate self-tolerance and prevent colitis. (2018)
  • Author(s): Jeschke JC, Mayne CG, Ziegelbauer J, DeCiantis CL, Singh S, Kumar SN, Suchi M, Iwakura Y, Drobyski WR, Salzman NH, Williams CB
  • Journal Title: Mucosal immunology Volume: 11 Pages: 1127-1137
  • DOI: 10.1038/s41385-018-0023-6
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] IL-36α from Skin-Resident Cells Plays an Important Role in the Pathogenesis of Imiquimod-Induced Psoriasiform Dermatitis by Forming a Local Autoamplification Loop. (2018)
  • Author(s): Hashiguchi Y, Yabe R, Chung SH, Murayama MA, Yoshida K, Matsuo K, Kubo S, Saijo S, Nakamura Y, Matsue H, Iwakura Y
  • Journal Title: Journal of immunology (Baltimore, Md. : 1950) Volume: 201 Pages: 167-182
  • DOI: 10.4049/jimmunol.1701157
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] BAFF inhibition attenuates fibrosis in scleroderma by modulating the regulatory and effector B cell balance. (2018)
  • Author(s): Matsushita T, Kobayashi T, Mizumaki K, Kano M, Sawada T, Tennichi M, Okamura A, Hamaguchi Y, Iwakura Y, Hasegawa M, Fujimoto M, Takehara K
  • Journal Title: Science advances Volume: 4 Pages: 9944
  • DOI: 10.1126/sciadv.aas9944
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Role of interleukin-17 in a murine community-associated methicillin-resistant Staphylococcus aureus pneumonia model. (2018)
  • Author(s): Shibue Y, Kimura S, Kajiwara C, Iwakura Y, Yamaguchi K, Tateda K
  • Journal Title: Microbes and infection Volume: 21 Pages: 33-39
  • DOI: 10.1016/j.micinf.2018.06.006
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Suppression of IL-17F, but not of IL-17A, provides protection against colitis by inducing T_reg cells through modification of the intestinal microbiota. (2018)
  • Author(s): Tang C, Kakuta S, Shimizu K, Kadoki M, Kamiya T, Shimazu T, Kubo S, Saijo S, Ishigame H, Nakae S, Iwakura Y
  • Journal Title: Nature immunology Volume: 19 Pages: 755-765
  • DOI: 10.1038/s41590-018-0134-y
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] IL-25 enhances Th17 cell-mediated contact dermatitis by promoting IL-1β production by dermal dendreitic cells. (2018)
  • Author(s): Suto, H., Nambu, A., Morita, H., Yamaguchi, S., Numata, T., Yoshizaki, T., Shimura, E., Arae, K., Asada, Y., Motomura, K., Kaneko, M., Abe, T., Matsuda, A., Iwakura, Y., Okumura, K., Saito, H., Matsumoto, K., Sudo, K., and Nakae, S.
  • Journal Title: J. Allergy Clin. Immunol Volume: 142 Pages: 1500-1509
  • DOI: 10.1016/j.jaci.2017.12.1007.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] HER2 overexpression triggers an IL-1α pro-inflammatory circuit to drive tumorigenesis and promote chemotherapy resistance. (2018)
  • Author(s): Liu, S., Lee, J. S., Jie, C., Park, M. H., Iwakura, Y., Patel, Y., Soni, M., Reisman, D., and Chen, H.
  • Journal Title: Cancer Res. Volume: 78 Pages: 2040-2051
  • DOI: 10.1158/0008-5472.
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] β-glucans in food modify colonic microflora by inducing antimicrobial protein, calprotectin, in a Dectin-1-induced-IL-17F-dependent manner. (2018)
  • Author(s): Kamiya, T., Tang, C., Kadoki, M., Oshima, K., Hattori, M., Saijo, S., Adachi, Y., Ohno, N., and Iwakura, Y.
  • Journal Title: Mucosal Immunol Volume: 11 Pages: 763-773
  • DOI: 10.1038/mi.2017.86.
  • Peer Reviewed
• [Presentation] The role of Dectin-1-IL-17F axis in the homeostasis of the intestinal immune system. (2018)
  • Author(s): 岩倉洋一郎
  • Organizer: 第14回日本基礎老化学会大会、第９回東京理科大学総合研究院トランスレーショナルリサーチシンポジウム
  • Invited
• [Presentation] 関節炎における骨免疫相関 (2018)
  • Author(s): 岩倉洋一郎
  • Organizer: 第36回日本骨代謝学会学術集会／日本炎症再生学会合同シンポジウム
  • Invited
• [Presentation] 炎症性疾患発症におけるIL－17の役割 (2018)
  • Author(s): 岩倉洋一郎
  • Organizer: 第33回日本乾癬学会学術大会特別講演
  • Invited
• [Presentation] Inhibition of Dectin-1 signaling ameliorates colitis by inducing Lactobacillus-mediated regulatory T cell expansion in the intestine. (2018)
  • Author(s): 唐策
  • Organizer: 第83回日本インターフェロン・サイトカイン学会
  • Invited
• [Presentation] Suppression of IL-17F, but not IL-17A, provides protection against colitis by inducing Treg cell through modification of the intestinal microbiota (2018)
  • Author(s): Ce Tang, Shigeru Kakuta, Yoichiro Iwakura
  • Organizer: The 6th Annual Meeting of the International Cytokine & Interferon Society (ICIS)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Validation the role of CTRP6 in chronic kidney disease progression. (2018)
  • Author(s): Hsi Hua Chi Masanori A Murayama, Yoichiro Iwakura.
  • Organizer: The 6th Annual Meeting of the International Cytokine & Interferon Society (ICIS)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Analysis of IL-17A and IL-17F expression in APCMin mouse intestinal cancer__model. (2018)
  • Author(s): Yulia Makusheva, Shigeru Kakuta, Ce Tang, Yoichiro Iwakura
  • Organizer: The 6th Annual Meeting of the International Cytokine & Interferon Society (ICIS)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] C型レクチンの真菌感染防御における役割 (2018)
  • Author(s): 鄭_絢、岩倉洋一郎
  • Organizer: 第47回日本免疫学会学術集会
• [Presentation] Suppression of IL-17F, but not IL-17A, provides protection against colitis by inducing Treg cells through modification of the intestinal microbiota (2018)
  • Author(s): Ce Tang, Shigeru Kakuta, Yoichiro Iwakura
  • Organizer: 第47回日本免疫学会学術集会
• [Presentation] The role of CTRP6 in chronic kidney disease progression. (2018)
  • Author(s): 紀 熙華, 村山 正承, 岩倉 洋一郎
  • Organizer: 第47回日本免疫学会学術集会
• [Presentation] Recognition of budding yeast by a C-type lectin gene and its roles in host defense to fungal infection. (2018)
  • Author(s): Soo-Hyun Chung, Yoichiro Iwakura
  • Organizer: 第47回日本免疫学会学術集会
• [Patent(Industrial Property Rights)] 抗IL－17F中和抗体の炎症性腸疾患に対する治療・予防効果 (2018)
  • Inventor(s): 岩倉洋一郎、唐策
  • Industrial Property Rights Holder: 岩倉洋一郎、唐策
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: G2018-003
  • Overseas
• [Patent(Industrial Property Rights)] 樹状細胞の成熟抑制剤及び成熟抑制方法、並びに医薬組成物 (2018)
  • Inventor(s): 岩倉洋一郎、矢部力朗
  • Industrial Property Rights Holder: 岩倉洋一郎、矢部力朗
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2018-194614
• [Patent(Industrial Property Rights)] 乳酸菌増殖促進剤、制御性T細胞T細胞増加剤、乳酸菌増殖促進方法、制御性T細胞を増加させる方法、制御性T細胞増加効果の評価方法、および乳酸菌増殖促進効果の評価方法 (2018)
  • Inventor(s): 岩倉洋一郎、唐策、大野尚仁
  • Industrial Property Rights Holder: 岩倉洋一郎、唐策、大野尚仁
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 第6372890号