自然免疫における免疫プロテアソームの機能的意義の解明

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K07071
• Research Institution: Okayama University of Science
• Principal Investigator: 邊見 弘明 岡山理科大学, 獣医学部, 教授 (20451924)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: プロテアソーム / 自然免疫 / 遺伝子変異 / 免疫プロテアソーム

Outline of Annual Research Achievements

プロテアソームは、タンパク質分解を行う巨大なタンパク複合体で、細胞内の不要・不良な蛋白質の分解に加え、細胞内シグナル伝達、抗原提示等、様々な生命現象に関与している。また、プロテアソームを構成する各種サブユニットに遺伝子変異が生じることで自然免疫機構の自動的な活性化や調節異常が引き起こされ、周期的な発熱や全身性の慢性炎症を特徴とするプロテアソーム関連自己炎症性疾患を発症する。中でも、中條-西村症候群は、プロテアソームβ5iサブユニットにアミノ酸置換を伴う変異をホモで有することにより発症する。これまでに、中條-西村症候群様の症状を呈する患者のβ1iサブユニット遺伝子（PSMB9）より、アミノ酸置換を伴うde novoのヘテロ変異が見いだされた。本研究では、このβ1iサブユニット変異を導入したノックイン（KI）マウスを用いて、変異の病理的意義の解明を目指すと共に、自然免疫機構におけるプロテアソームの機能的意義の探索を行っている。
これまでに、ヘテロKIマウスでの、脾臓B細胞やT細胞の減少、骨髄中での好中球や単球（MO）の増加、さらには、脾臓におけるケモカイン受容体XCR1陽性樹状細胞を中心とした通常型樹状細胞の減少など、様々な異常が認められた。さらに、MOについて解析を進めたところ、野生型マウスの脾臓MOはLy6C陽性のclassical MOとLy6C陰性のnon-classical MOとがそれぞれおおよそ4：6程度の比率で認められるの対し、ヘテロノKIマウスの脾臓ではLy6C陽性MOが70％以上を占めており、MOの増加だけでなく分化の障害も推測された。
今後、本KIマウスを用いて、好中球やMOのみならず樹状細胞を含めたmyeloid系の細胞、さらにはそれらの前駆細胞を含めた自然免疫機構におけるプロテアソームの機能的・病理的意義を検討する。

Current Status of Research Progress

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

Reason

現在、ノックインマウスおよび、比較対象とするβ1i遺伝子欠損マウスの作成も完了している。研究室の異動後、遺伝子組換えマウスも順調に増えてきている。骨髄中の各種前駆細胞について、FACS解析も進めている。また、その他実験系についても、確立を進めている。

Strategy for Future Research Activity

ノックインマウスおよびノックアウトマウスを用いた、単球や樹状細胞などの各種前駆細胞の割合や数などについてのFACS解析を継続して行う。さらに、このような分化の異常が細胞自身にあるのか、あるいは、それを支持する骨髄環境にあるのか明らかにするために、骨髄細胞キメラを作成し、各種免疫細胞の数や性状を検討し、病態メカニズムの解明を進める。また、皮膚炎など、各種疾患モデルの確立や予備的実験なども合わせて進める。得られた知見については、学会などで発表する。

Causes of Carryover

研究室の異動により、研究室立ち上げに時間がかかったため。次年度では、物品費として使用する。

Research Products

• [Journal Article] Anticancer effects of chemokine-directed antigen delivery to a cross-presenting dendritic cell subset with immune checkpoint blockade (2020)
  • Author(s): Mizumoto Y, Hemmi H, Katsuda M, Miyazawa M, Kitahata Y, Miyamoto A, Nakamori M, Ojima T, Matsuda K, Nakamura M, Hayata K, Fukuda-Ohta Y, Sugiyama M, Ohta T, Orimo T, Okura S, Sasaki I, Tamada K, Yamaue H, Kaisho T.
  • Journal Title: British Journal of Cancer Volume: 122 Pages: 1185～1193
  • DOI: 10.1038/s41416-020-0757-2
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Identification of a novel CCDC22 mutation in a patient with severe Epstein-Barr virus-associated hemophagocytic lymphohistiocytosis and aggressive natural killer cell leukemia. (2019)
  • Author(s): Yamashita Y, Nishikawa A, Iwahashi Y, Fujimoto M, Sasaki I, Mishima H, Kinoshita A, Hemmi H, Kanazawa N, Ohshima K, Imadome KI, Murata SI, Yoshiura KI, Kaisho T, Sonoki T, Tamura S
  • Journal Title: International Journal of Hematolgy Volume: 109 Pages: 744～750
  • DOI: 10.1007/s12185-019-02595-0
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Impaired development of myeloid cells in mice carrying a patient-derived proteasome subunit mutation. (2020)
  • Author(s): 邊見弘明、折茂貴是、佐々木泉、加藤喬、大田（福田）有里、金城紀子、浜田聡、木下晃、吉浦孝一郎、大西秀典、金澤伸雄、改正恒康
  • Organizer: 第3回日本免疫不全・自己炎症学会学術集会
• [Presentation] Generation and Analysis of Mice Carrying a Novel Heterozygous Missense Mutation of a Proteasome Subunit, PSMB9, in Patients with Autoinflammation and Immunodeficienty. (2019)
  • Author(s): H. Hemmi, N. Kanazawa, N. Kinjo, S. Hamada, H. Ohnishi, T. Mizushima, A. Kinoshita, K.-I. Yoshiura, T. Kaisho.
  • Organizer: 10th International congress 2019, Biannual Meeting of the International Society of Systemic Auto Inflammatory Diseases
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] A Case of Neonatal-onset Proteasome-associated Autoinflammation and Immunodeficiency Disease Resembling but Distinct from Nakajo-Nishinura Syndrome. (2019)
  • Author(s): N. Kinjo, S. Hamada, K. Nakanishi, H. Mishima, A. Kinoshita, K.-I. Yoshiura, T. Mizushima, J. Hamazaki, S. Murata, H. Hemmi, T. Kaisho, N. Kanazawa.
  • Organizer: 10th International congress 2019, Biannual Meeting of the International Society of Systemic Auto Inflammatory Diseases
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Dermal dendritic cells present neo-self antigens induced by ultraviolet B exposure to expand Foxp3+ regulatory T cells. (2019)
  • Author(s): Sayuri Yamazaki, Mizuyu Odanaka, Hiroaki Shime, Masaki Imai, Hiroaki Hemmi, Tsuneyasu Kaisho, Naganari Ohkura, Shimon Sakaguchi, Akimichi Morita.
  • Organizer: Society for Investigative Dermatology (SID) 77th Annual Meeting
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Analysis of mice carrying a novel and missense mutation of proteasome subunit gene identified in a patient with autoinflammation and immune deficiency. (2019)
  • Author(s): Hiroaki Hemmi, Takashi Orimo, Naoko Nishiyama, Takashi Kato, Toshiya Ozasa, Izumi Sasaki, Noriko Kinjo, Nobuo Kanazawa, Tsuneyasu Kaisho.
  • Organizer: The 26th International Symposium on Molecular Cell Biology of Macrophages.
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Cholera toxin B can induce interleukine-1β production in peritoneal macrophages through the pyrin inflammasome as well as the NLRP3 inflammasome. (2019)
  • Author(s): Sasaki I, Orimo T, Hemmi H, Furukawa K, Kaisho T.
  • Organizer: The 26th International Symposium on Molecular Cell Biology of Macrophages.
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ヒト疾患由来プロテアソームサブユニット突然変異導入マウスにおける樹状細胞分化障害 (2019)
  • Author(s): 邊見弘明、小笹俊哉、加藤喬、折茂貴是、佐々木泉、大田（福田）有里、金澤伸雄、改正恒康.
  • Organizer: 第29回日本樹状細胞研究会
• [Presentation] コレラ毒素Bサブユニットは細胞内病原体センサーNLRP3とPyrinを介して炎症性サイトカインIL-1βの産生を誘導する (2019)
  • Author(s): 佐々木泉、折茂貴是、邊見弘明、古川鋼一、改正恒康
  • Organizer: 第29回日本樹状細胞研究会
• [Presentation] コレラ毒素Bサブユニットによる炎症性サイトカインIL-1β産生誘導機構 (2019)
  • Author(s): 佐々木泉、折茂貴是、邊見弘明、土屋慧馬、井上正一、熊谷直光、古川鋼一、改正恒康
  • Organizer: 第26回日本免疫毒性学会学術集会
• [Presentation] Cholera toxin B can induce interleukine-1β production from resident per itoneal macrophages in synergy with lipopolysaccharides. (2019)
  • Author(s): Sasaki I, Orimo T, Hemmi H, Furukawa K, Kaisho T.
  • Organizer: The 18th Awaji International Forum on Infection and Immunity
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Regulatory T cells with a distinctive feature expand through dermal dendritic cells in the ultraviolet B exposed skin. (2019)
  • Author(s): Sayuri Yamazaki, Mizuyu Odanaka, Hiroaki Shime, Masaki Imai, Hiroaki Hemmi, Tsuneyasu Kaisho, Naganari Ohkura, Shimon Sakaguchi, Akimichi Morita.
  • Organizer: 16th International Workshop on Langerhans Cells
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Novel proteasome-related autoinflammation and immunodeficiency disease caused by a distinct heterozygous missense mutation in the PSMB9 gene. (2019)
  • Author(s): Nobuo Kanazawa, Yumi Nakatani, Yutaka Inaba, Kayo Kunimoto, Noriko Kinjo, Satoru Hamada, Tsunehiro Mizushima, Akira Kinoshita, Koh-Ichiro Yoshiura, Jun Hamazaki, Shigeo Murata, Hidenori Ohnishi, Takashi Orimo, Hiroaki Hemmi, Tsuneyasu Kaisho.
  • Organizer: 日本研究皮膚科学会 第44回年次学術大会
• [Presentation] Defective dendritic cell and monocyte development in proteasome subunit mutant mice. (2019)
  • Author(s): Hemmi H, Orimo T, Sasaki I, Kato T, Fukuda-Ohta Y, Kinjo N, Hamada S, Kinoshita A, Yoshiura KI, Ohnishi H, Kanazawa N, Kaisho T.
  • Organizer: 第48回日本免疫学会学術集会
• [Presentation] Roles of endoplasmic reticulum stress in cholera toxin B-induced interleukine-1β production from resident peritoneal macrophages. (2019)
  • Author(s): Sasaki I, Morita S, Okuzaki D, Orimo T, Hemmi H, Furukawa K, Kaisho T.
  • Organizer: 第48回日本免疫学会学術集会