2018 Fiscal Year Annual Research Report
Analysis of epigenetic structure responsible for inflammatory mediator production from rheumatoid arthritis synovial fibroblast
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18H02846
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
藤尾 圭志 東京大学, 医学部附属病院, 教授 (70401114)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 関節リウマチ / 滑膜線維芽細胞 / エピゲノム修飾 / 疾患感受性多型 / 転写因子複合体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、関節リウマチ（RA）滑膜線維芽細胞のエピゲノム修飾を詳細に解明し、特異的な治療法の基盤を構築することを目的とする。これまでに得られた各刺激条件のトランスクリプトーム、オープンクロマチン情報、遺伝子多型を組み合わせ基礎検討解析を行った。まず、刺激滑膜線維芽細胞で主要な炎症メディエーター遺伝子領域のオープンクロマチン配列間に結合する転写因子をHOMERなどのアルゴリズムで同定し、複数の炎症メディエーター遺伝子領域で共通する転写因子に絞り込み、転写因子複合体を推測した。その結果、RUNX1および上皮間葉転換の転写因子SNAI1, SNAI2、さらに転写因子Xを同定した。またRA感受性多型と、末梢血リンパ球と刺激滑膜線維芽細胞のオープンクロマチンとの一致のマップを作成し、RUNX1、CD40、および転写因子X近傍のRA感受性多型が刺激滑膜線維芽細胞上で一致することを見出し、これらの多型の滑膜線維芽細胞における機能がRAにおいて重要であることが示唆された。RUNX1、CD40、および転写因子X近傍の感受性多型はそれぞれ、RUNX1, CD40, 転写因子Xの遺伝子発現量に対する有意な量的形質遺伝子座（eQTL）効果を示した。IFN-gammaとCD40Lで刺激した滑膜線維芽細胞は大量のIL-6を発現し、滑膜炎症へのCD40の寄与が強く推測された。サイトカイン刺激滑膜線維芽細胞に、RUNX1, 転写因子X, SNAI1, SNAI2のsiRNA投与を行うと、IL-6などのサイトカインやケモカインの発現量が有意に低下し、RUNX1, 転写因子X, SNAI1, SNAI2が炎症メディエーター産生に関わる転写因子複合体を形成することが強く示唆された。本研究により、RAの遺伝的素因と関連する炎症メディエーター産生に関わる転写因子複合体のコンポーネントを明らかにすることができた。
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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
遺伝子領域のオープンクロマチン配列間に結合する転写因子をHOMERなどのアルゴリズムで同定し、複数の炎症メディエーター遺伝子領域で共通する転写因子に絞り込み、転写因子複合体を推測した。推測した転写因子に複数の、RA感受性多型によるeQTL効果を受けるものが含まれ、試験管内の実験で炎症メディエーター発現への関与を証明することができた。またRA感受性多型と、末梢血リンパ球と刺激滑膜線維芽細胞のオープンクロマチンとの一致のマップを作成したことも、大きな成果といえる。研究1年目にRAの遺伝的素因と関連する、炎症メディエーター産生に関わる転写因子複合体のコンポーネントを明らかにすることができたことは順調な進捗といえる。またCD40近傍のRA感受性多型がCD40にeQTL効果を発揮し、IFN-gammaとCD40Lで刺激した滑膜線維芽細胞が大量のIL-6を発現したという知見は、滑膜炎症へのCD40の深い関与を示すものである。従来滑膜線維芽細胞のIL-6産生はTNF-alphaによる刺激が主体と考えられていたが、T細胞からのIFN-gammaとCD40LもIL-6産生を誘導し、この経路がRAにおいて遺伝的に重要であることが明らかとなったことは進捗といえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
RUNX1および上皮間葉転換の転写因子SNAI1, SNAI2、さらに転写因子Xの機能について、ChIP-seq, ウェスタンブロット、ノックアウトマウスによって検証する。特に転写因子Xについては、滑膜線維芽細胞株にビオチン化遺伝子をノックインすることにより、ストレプトアビジンで高効率に転写因子X領域の配列を回収し、結合蛋白を質量分析で同定する実験を行う。またアメリカのAccelerating Medicine Partnership(AMP)コンソーシアムから、滑膜線維芽細胞のシングルセルRNAシークエンスのデータが公開されており（https://www.biorxiv.org/content/biorxiv/early/2018/06/20/351130.full.pdf ）、このデータも用いてこれらの転写因子の機能を解析する。AMPコンソーシアムのデータと我々のデータを統合して解析すると、IL-6産生能の高い滑膜線維芽細胞はTNF-alphaとIFN-gammaの影響を強く受けていると考えられ、特にこれらの刺激に注目して解析を行う。TNF-alphaとIFN-gammaを組み合わせた場合に、滑膜線維芽細胞のオープンクロマチンにどのような修飾が加わるのかを、ATAC-seqにより解析する。これらの解析により、RAの病態解明が大きく進み、新規治療法開発の基盤となることが期待される。
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