2018 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidation of reproductive cycle-specific immunological and microbiological dynamics using bioimaging
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18H03969
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
野地 智法 東北大学, 農学研究科, 准教授 (10708001)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
戸村 道夫 大阪大谷大学, 薬学部, 教授 (30314321)
楠本 豊 大阪大谷大学, 薬学部, 准教授 (40252689)
守屋 大樹 大阪大谷大学, 薬学部, 助教 (30759759)
麻生 久 東北大学, 農学研究科, 教授 (50241625)
米山 裕 東北大学, 農学研究科, 准教授 (10220774)
北澤 春樹 東北大学, 農学研究科, 准教授 (10204885)
渡邊 康一 東北大学, 農学研究科, 助教 (80261494)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 免疫 / IgA / 乳腺 / パイエル板 / CCL28 / CCR10 / KikGR |
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| Outline of Annual Research Achievements |
授乳期の乳腺に遊走する免疫細胞（特にIgA産生細胞）の由来を特定すべく、T細胞およびB細胞を欠く免疫不全マウス（SCID）マウスの授乳期の乳腺に、野生型マウスのパイエル板、鼠経リンパ節もしくは腸間膜リンパ節より単離した免疫細胞を移入し、その後の移入細胞の乳腺への遊走を評価した。その結果、パイエル板由来の免疫細胞をSCIDマウスに移入した場合に限り、乳腺でのIgA産生が認められ、パイエル板が乳腺免疫の発達に極めて重要な臓器であることが示された（結果１）。免疫細胞が乳腺に遊走する際には、授乳期の乳腺から高産生されるCCL28を介した細胞遊走メカニズムが欠かせない。CCL28の受容体はCCR10であり、CCR10欠損マウスの乳腺にはIgA産生が認められないことから、パイエル板より乳腺に遊走するIgA産生細胞は、パイエル板でCCR10発現を獲得していると推測される。そこで、CCR10+/+マウスおよびCCR10-/-マウスのパイエル板より、免疫細胞をそれぞれ単離し、それらを授乳期のSCIDマウスに移入した結果、CCR10+/+マウスをドナーとした場合に限り、乳腺でのIgA産生が確認された。このことは、乳腺免疫の発達に、パイエル板でのCCR10発現が重要であることを示していた（結果２）。これまでの実験は、細胞供給用のマウス（ドナー）と移入用の免疫不全マウス（レシピエント）からなる、異なる系統のマウスを用いた細胞移入試験であったが、乳腺への免疫細胞遊走を同一個体で明らかにすべく、光変換タンパク質であるKikGR発現マウスのパイエル板に紫外線を照射した結果、パイエル板でKikune-Green（緑色）からKikune-Red（赤色）に光変換した赤色を呈するIgA産生細胞が、乳腺で検出された。本結果は、パイエル板から乳腺への細胞遊走を、同一個体で実証した世界初の研究成果であった（結果３）。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
初年度の研究を通して、乳腺でのIgA産生（移行抗体産生）の由来を特定できたことは、当初の予想以上に研究が進展していると、自己評価できる。パイエル板が乳腺でのIgA産生に深く関わる臓器として特定されたが、これらは、研究実績の概要の欄に記載した研究成果に加えて、パイエル板欠損マウス等を用いた研究でも実証されており、その信頼性は極めて高い。
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| Strategy for Future Research Activity |
乳腺での免疫環境形成に加え、乳腺での微生物環境形成を目的とした以下の課題を実施する。
[課題１] 乳腺由来免疫細胞の単離精製と微生物由来のDNA解析：乳腺内に存在する樹状細胞やマクロファージよりゲノムDNAを抽出し、メタゲノム解析に供することで、それらの細胞が貪食処理する微生物を特定する。さらには、乳腺組織の微生物叢との関連性を検証し、解析細胞の役割を推測する。
[課題２] 乳腺に遊走する樹状細胞、マクロファージの由来の特定：授乳期のKaedeマウスの様々な臓器（例：結腸、盲腸、空腸、回腸、肝臓、脾臓、乳腺など）に、紫外線をそれぞれ照射する。照射翌日、乳腺組織より単離した細胞を、樹状細胞、マクロファージを識別するためのフローサイトメトリー解析に供する。本課題から、乳腺へのそれらの細胞の遊走に関わる臓器が特定される。
[課題３] 乳腺の微生物叢形成に関わる免疫細胞の特定：小課題１、２から、乳腺の微生物叢形成に関わる免疫細胞のサブセットおよび、その由来の推測が可能になる。そこで小課題３では、特定細胞を欠損するマウス（例：樹状細胞欠損マウス：CD11ｃ-DTR）の乳腺での微生物叢の発達をメタゲノム解析により明らかにすることで、乳腺の微生物叢形成に関わる免疫細胞を特定する。
[課題４] 乳腺の微生物環境の向上を可能にする新概念の構築：慢性化乳房炎マウスモデルを作出し、特定される乳腺の微生物叢形成に関わる細胞が存在する臓器より採取した健常マウスの由来の微生物を作出マウスモデルに移植することで（例：糞便移植）、慢性化乳房炎防除効果を実証する
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[Journal Article] Lipopolysaccharide (LPS)-Lipopolysaccharide (LPS)-binding protein stimulates CD14-dependent Toll-like receptor 4 internalization and LPS-induced TBK1-IKKe-IRF3 axis activation2018
Author(s)
Tsukamoto H, Takeuchi S, Kubota K, Kobayashi Y, Kozaki S, Ukai I, Shichiku A, Okubo M, Numasaki M, Kanemitsu Y, Matsumoto Y, Nochi T, Watanabe K, Aso H, Tomioka Y.
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Journal Title
J. Bio. Chem.
Volume: 293
Pages: 10186-10201
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Phenotypic and functional analysis of bovine peripheral blood dendritic cells before parturition by a novel purification method.2018
Author(s)
Zhuang T, Urakawa M, Sato H, Sato Y, Taguchi T, Umino T, Katto S, Tanaka K, Yoshimura K, Takada N, Kobayashi H, Ito M, Rose MT, Kiku Y, Nagasawa Y, Kitazawa H, Watanabe K, Nochi T, Hayashi T, Aso H
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Journal Title
Anim. Sci. J.
Volume: 89
Pages: 1011-1019
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Identification of a novel mechanism of action of bovine IgG antibodies specific for Staphylococcus aureus.2018
Author(s)
Furukawa M, Yoneyama H, Hata E, Iwano H, Higuchi H, Ando T, Sato M, Hayashi T, Kiku Y, Naagsawa Y, Niimi K, Usami K, Ito K, Watanabe K, Nochi T, Aso H
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Journal Title
Vet. Res.
Volume: 49
Pages: 22
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Development of immune and microbial environments is independently regulated in the mammary gland.2018
Author(s)
Niimi K, Usami K, Fujita Y, Abe M, Furukawa M, Suyama Y, Sakai Y, Kamioka M, Shibata N, Park EJ, Sato S, Kiyono H, Yoneyama H, Kitazawa H, Watanabe K, Nochi T, Aso H
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Journal Title
Mucosal Immunol.
Volume: 11
Pages: 643-653
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] Oral feeding with a probiotics Bacillus subtilis C-3102 modulates the immune and metabolic functions in dairy cattle, resulting in prevention of mastitis2018
Author(s)
Urakawa M, Sato H, Zhuang T, Taguchi T, Katto S, Tanaka K, Kobayashi H, Ito M, Sato Y, Ashida N, Otomo N, Watanabe K, Nochi T, Aso H
Organizer
The 30th World Buiatrics Congress
Int'l Joint Research
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