マルチオミクス機械学習による制御性T細胞の可塑性と不均一性の解明

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K09810
• Research Institution: Juntendo University
• Principal Investigator: 猪俣 武範 順天堂大学, 医学部, 准教授 (10645667)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中村 正裕 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任助教 (40634449)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: マルチオミクス解析 / 免疫寛容 / 制御性T細胞 / 角膜移植 / 眼免疫 / 可塑性 / 不均一性 / RNAseq

Outline of Annual Research Achievements

角膜移植は世界で年間60,000件以上行われる最も多い臓器移植であるが、感染症や再移植などで血管新生や炎症が惹起された高リスク角膜に対する移植では40-90%の拒絶反応を伴う。制御性T細胞の挙動が拒絶反応克服の手がかりであるが、炎症などの外部環境の変化により転写因子であるFoxp3が発現を失って免疫抑制能が低下する現象「制御性T細胞の可塑性」に申請者は注目した。ただし、制御性T細胞の不均一な特性がその有効活用を阻んでいる。
そこで本研究は、実験的に血管新生と炎症細胞を誘導した高リスク角膜移植系を用い、そこで出現する制御性T細胞に対してマルチオミクス解析と機械学習との新しい連携により制御性T細胞の可塑性・不均一性に関わる分子プロファイルの挙動全貌の解明に挑む。この成果により、制御性T細胞の免疫抑制能を低下することなく、移植臓器へ安定的に誘導する免疫誘導経路の確立を目指す。
該当年度は、シングルセルRNAシークエンスのT細胞の含まれるクラスターにおける発現変動遺伝子のパスウェイ解析を実施した。IL-2やTGF-βに関する遺伝子パスウェイの関連が明らかになった。また、角膜移植後の角膜移植片を採取し、RNAシークエンスを実施した。高リスク角膜移植では、409遺伝子の増加と150遺伝子の発現の減少が明らかになった。

Current Status of Research Progress

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

Reason

該当年度は角膜移植後の角膜移植片サンプルを用いたシングルセルRNAseqならびにRNAシークエンスを実施し、その解析を行った。COVID-19感染拡大によるシークエンス結果の受託の遅延を認めたが、概ね進捗は良好である。

Strategy for Future Research Activity

マウス高リスク角膜移植後の角膜移植片サンプルを用いたシングルセルRNAseqやRNAシークエンスにおける遺伝子発現パターンを機械学習により同定し、免疫細胞の可塑性に関わる遺伝子群や分子経路の特定を行う。

Causes of Carryover

COVID-19感染拡大により、シングルセルRNAシークエンスならびにRNAシークエンスの納期の遅延が生じた。翌年度の研究における経時的な角膜移植片サンプルに対するシングルセルRNAシークエンスならびにRNAシークエンスの試薬費用等に次年度使用額を使用する予定である。

Research Products

• [Journal Article] Anti-CD80/86 antibodies inhibit inflammatory reaction and improve graft survival in a high-risk murine corneal transplantation rejection model (2022)
  • Author(s): Zhu J, Inomata T, Nakamura M, Fujimoto K, Akasaki Y, Fujio K, Yanagawa A, Uchida K, Sung J, Negishi N, Nagino K, Okumura Y, Miura M, Shokirova H, Kuwahara M, Hirosawa K, Midorikawa-Inomata A, Eguchi A, Huang T, Yagita H, Habu S, Okumura K, Murakami A.
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 12 Pages: -
  • DOI: 10.1038/s41598-022-08949-9
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Role of Immune Cell Diversity and Heterogeneity in Corneal Graft Survival: A Systematic Review and Meta-Analysis (2021)
  • Author(s): Zhu J, Inomata T, Di Zazzo A, Kitazawa K, Okumura Y, Coassin M, Surico PL, Fujio K, Yanagawa A, Miura M, Akasaki Y, Fujimoto K, Nagino K, Midorikawa-Inomata A, Hirosawa K, Kuwahara M, Huang T, Shokirova H, Eguchi A, Murakami A.
  • Journal Title: Journal of Clinical Medicine Volume: 10 Pages: 4667～4667
  • DOI: 10.3390/jcm10204667
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Ex Vivo-Induced Bone Marrow-Derived Myeloid Suppressor Cells Prevent Corneal Allograft Rejection in Mice (2021)
  • Author(s): Zhu J, Inomata T, Fujimoto K, Uchida K, Fujio K, Nagino K, Miura M, Negishi N, Okumura Y, Akasaki Y, Hirosawa K, Kuwahara M, Eguchi A, Shokirova H, Yanagawa A, Midorikawa-Inomata A, Murakami A.
  • Journal Title: Investigative Opthalmology & Visual Science Volume: 62 Pages: 3～3
  • DOI: 10.1167/iovs.62.7.3
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] Anti-CD80/86 antibodies suppress inflammatory reaction and improve grafts survival in a high-risk murine corneal transplantation model (2021)
  • Author(s): Akasaki Y, Inomata T, Zhu J, Nakamura M, Fujimoto K, Fujio K, Yanagawa A, Uchida K, Sung J, Negishi N, Nagano K, Okumura Y, Miura M, Shokirova H, Kuwahara M, Hirosawa K, Midorikawa-Inomata A, Eguchi A, Huang T, Yagita H, Habu S, Okumura K, Murakami A
  • Organizer: The 14th Joint Meeting of Japan-China-Korea Ophthalmologists
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Anti-CD80/86 antibodies suppress inflammatory reaction and prolong the grafts survival in a high-risk murine corneal transplantation model (2021)
  • Author(s): Akasaki Y, Zhu J, Inomata T, Fujimoto K, Uchida K, Negishi N, Yanagawa A, Sung J, Fujio K, Nagino K, Miura M, Okumura Y, Hirosawa K, Kuwahara M, Eguchi A, Hurramhon S, Midorikawa-Inomata A, Tianxiang H, Murakami A
  • Organizer: 第 54 回日本眼炎症学会
• [Presentation] Ex vivo-induced bone marrow-derived myeloid suppressor cells prevent corneal allograft rejection in mice (2021)
  • Author(s): Tianxiang H, Zhu J, Inomata T, Fujimoto K, Uchida K, Fujio K, Nagino K, Miura M, Negishi N, Okumura Y, Akasaki Y, Hirosawa K, Kuwahara M, Eguchi A, Hurramhon S, Yanagawa A, Midorikawa-Inomata A, Murakami A
  • Organizer: 第54回日本眼炎症学会
• [Presentation] Immunotherapeutic effects of ripasudil on corneal allograft survival (2021)
  • Author(s): Inomata T
  • Organizer: The 7th Asia Cornea Society Biennial Scientific Meeting
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Multi-Omics Profiling for the Plasticity and Heterogeneity of Regulatory T Cells in corneal transplantation (2021)
  • Author(s): Inomata T
  • Organizer: 第125回日本眼科学会総会
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Ex vivo-induced bone marrow-derived myeloid suppressor cells prevent corneal allograft rejection in mice (2021)
  • Author(s): Zhu J, Inomata T, Fujimoto K, Uchida K, Fujio K, Nagino K, Miura M, Negishi N, Okumura Y, Akasaki Y, Hirosawa K, Kuwahara M, Eguchi A, Hurramhon S, Yanagawa A, Murakami A
  • Organizer: 角膜カンファランス2021