2020 Fiscal Year Research-status Report
Spatiotemporal mechanism in T cell signaling regulated by cell membrane dynamics
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18K06165
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| Research Institution | Tokyo Medical University |
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Principal Investigator |
町山 裕亮 東京医科大学, 医学部, 講師 (40704606)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | T細胞シグナル / 抗原認識 / 分子イメージング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
抗原認識時における免疫T細胞シグナルの時空間制御機構について不明な点が残されている。T細胞が抗原を抗原受容体TCRで感知するとTCR及びシグナル関連分子がクラスターを作ることが知られているが、シグナル伝達におけるクラスター形成の意義についてあいまいな議論しかなされていない。本研究では、シグナル伝達の「場」を作るうえで、必要な「もの」を特定するためにシグナル関連分子の挙動とクラスター形成に伴う細胞膜の構造に焦点をあてた。
昨年度までにシグナル関連分子の１分子蛍光イメージング法により計測は終了しており、本年度は得られたイメージング画像から生物学的意義のあるデータの抽出を行った。T細胞はおおまかにCD4もしくはCD8陽性細胞の２つに分類されるが、抗原認識におけるシグナル経路は同様だろうと考えられていた。本研究の結果から、TCRをリン酸化するという最初のステップで大きな差があることが分かった。CD8+T細胞ではTCRのキナーゼのLckがCD8依存的にTCRへとリクルートされることが、CD4+T細胞においては抗原との親和性が強くなるにしたがってCD4非依存的にリクルートされるようになることを見出した。CD8はTCRクラスターと共局在を示す一方で、CD4は強い共局在を示さないことを考慮すると、CD8は長く強くシグナルが持続する、CD4は一過的なシグナルを示すという研究者が経験的に感じていたことを可視化することに成功した。
本研究成果は学会発表をしており、学術論文への掲載を予定している。
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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
T細胞シグナルに関連する分子のダイナミクスを可視化し、シグナルの継続時間を規定する分子メカニズムを明らかにした。これらの成果は複数の学会にて招待講演を依頼されるなど大きな反響を得ており、学術雑誌への論文掲載を進めている。主張に漏れがないように追加実験を行っていたが、コロナ禍における制限により実験・解析が完全には終了していない。膨大な画像データは取得済みであり、その中からより大きな成果を主張できるデータを取捨選択している段階にある。
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| Strategy for Future Research Activity |
各シグナル関連分子の可視化やイメージングデータの取得に関するプロトコルは完全に確立したため、生物学的課題とそれに関連する分子が明らかになっていれば対応可能にまでなっている。CD4+またはCD8+T細胞のシグナル伝達においてLckのリクルート以外の違いはまだ見つかっておらず、シグナルの引き金となる部分だけが違うのか、さらに下流のシグナルについても大きな差があるか、シグナル経路にある分子のコンストラクトをしながら議論を進めていく。
当初の研究計画では細胞膜の構造変化がシグナルの「場」のサイズを規定すると考え、構造変化を直接可視化することを計画していた。そのために偏光性色素を細胞膜を染色して、偏光面の変化と構造変化を関連付けることを予定していたが、現有の顕微鏡には入射光の偏光面とスライドガラスとの面の平行性を調節できない。そのため、実行するには専用の顕微鏡を作成する必要がある。
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| Causes of Carryover |
コロナ禍において実験が大きく制限されたため、データ解析に多くの時間は使えたが、主張を確立するために補助データについて全てを取得するには至らなかった。そのため、次年度使用額が生じた。終了しなかった追加実験をするための消耗品として使用する。
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