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2020 Fiscal Year Research-status Report

RNAシーケンス法を用いた好塩基球の成熟メカニズムの解明

Research Project

Project/Area Number 20K16277
Research InstitutionTokyo Medical and Dental University

Principal Investigator

三宅 健介  東京医科歯科大学, 統合研究機構, 特任助教 (90814533)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2022-03-31
Keywords好塩基球 / 前駆細胞 / RNAシーケンス / 未熟好塩基球 / 成熟好塩基球
Outline of Annual Research Achievements

好塩基球は末梢血白血球中にわずか0.5%ほどしか存在しない稀少な血球細胞である。最近の研究から、好塩基球が慢性アレルギー炎症の誘導や寄生虫感染防御に重要な役割を果たすことが明らかになってきた。しかしながら、現在のところ好塩基球の分化経路については詳細に解明がなされていない。特に、好塩基球前駆細胞(BaP)から成熟好塩基球への分化がどのようなメカニズムで行われているのかは不明点が数多く残されている。
そこで、骨髄中の好塩基球分画について解析を行ったところBaPの下流には、分化が完全に進んでいない未熟好塩基球の段階と成熟好塩基球の段階の2つが存在することが明らかになった。ギムザ染色による解析から、未熟好塩基球は成熟好塩基球よりも細胞径が大きく、馬蹄状の核を呈することが明らかになった。さらにbulkRNAシーケンスやシングルセルRNAシーケンスによる解析から、未熟好塩基球は増殖や細胞分裂に関する遺伝子が高く発現していた一方、成熟好塩基球では細胞遊走にかかわる遺伝子が高く発現していたことが明らかになった。
in vitroにおける刺激実験から、未熟・成熟好塩基球は機能上も異なる性質を有していることが解明された。成熟好塩基球がIgE依存的な刺激に応じて活性化する一方、未熟好塩基球はIgE依存的な刺激ではほとんど活性化しなかった。反対に、未熟好塩基球はIL-3やIL-33といったサイトカインによる刺激で成熟好塩基球よりも多くのIL-4を産生することが明らかになった。
最後に炎症誘導時の未熟・成熟好塩基球の動態について解析した。未熟好塩基球は定常状態では骨髄中に存在し、末梢血や脾臓にはほとんど存在しない。しかし、IL-3をマウスに全身投与すると、好塩基球増多が誘導され、末梢に未熟好塩基球が検出できるようになることが明らかになった。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

本年度の未熟好塩基球や成熟好塩基球に関するbulk RNA シーケンス並びにシングルセルRNAシーケンスの解析により、未熟好塩基球や成熟好塩基球に関するトランスクリプトームについて解析することができた。これにより、未熟好塩基球から成熟好塩基球への分化を司る可能性のある候補転写因子を同定することができた。さらに、この候補遺伝子の中から、1つについては好塩基球特異的なコンディショナルノックアウト(cKO)マウスを作成し、現在解析を進めている。本cKOマウスでは、成熟好塩基球の割合が減少し、さらに好塩基球依存的なアレルギー炎症の誘導が障害されていた。次年度以降本研究をさらに推し進めれば未熟好塩基球の成熟機構や好塩基球の分化制御機構の解明の一助になると考えられるため。
さらに、本年度の研究から、未熟好塩基球はIL-3の全身投与により、末梢中に出ていくことが明らかになった。未熟好塩基球は成熟好塩基球よりもIL-33などのサイトカインによる応答性が高いことから、未熟好塩基球はIL-3が全身的に高まる寄生虫感染モデルなどにおいて末梢中に出てサイトカイン刺激に反応することで、完成防御に寄与しているのではないかと考えられた。このように未熟好塩基球の生体における役割についても今年度の研究から予測することが可能となったため、おおむね順調に研究が進展していると評価した。

Strategy for Future Research Activity

今年度の研究からBaPの下流に位置する細胞として未熟好塩基球が同定できた。さらにbulk RNAシーケンスやシングルセルRNAシーケンスより、未熟・成熟好塩基球の特徴遺伝子を解明した。これらにより、好塩基球成熟を司る転写因子を同定し、そのコンディショナルノックアウトマウスを作成した。次年度の研究ではcKOマウスの解析をさらに進めることで好塩基球成熟機構の解析を進めていく。
さらに、未熟好塩基球は成熟好塩基球とは異なる活性化の性質を持っており、IL-3を全身投与した場合には未熟好塩基球が末梢中に検出可能となることが明らかになった。このことから、IL-3が全身的に上昇するような寄生虫感染モデルにおいては、末梢中に未熟好塩基球が出ていくことで、寄生虫感染防御に寄与していることが考えられる。そこで次年度以降は寄生虫感染モデルを用いて、未熟好塩基球の生体における役割を解明していくことを計画している。

  • Research Products

    (10 results)

All 2021 2020

All Journal Article (7 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 3 results) Presentation (3 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Journal Article] E-cadherin is regulated by GATA-2 and marks the early commitment of mouse hematopoietic progenitors to the basophil and mast cell fates2021

    • Author(s)
      Wanet, A., Bassal, M. A., Patel, S. B., Marchi, F., Mariani, S. A., Ahmed, N., Zhang, H., Borchiellini, M., Chen, S., Zhang, J., Di Ruscio, A., Miyake, K., Tsai, M., Paranjape, A., Park, S. Y., Karasuyama, H., Schroeder, T., Dzierzak, E., Galli, S. J., Tenen, D. G., Welner, R. S.
    • Journal Title

      Science Immunology

      Volume: 6 Pages: eaba0178

    • DOI

      10.1126/sciimmunol.aba0178

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] アレルギー炎症における好塩基球の役割2021

    • Author(s)
      三宅 健介、烏山 一
    • Journal Title

      アレルギーの臨床

      Volume: 41 Pages: 25-28

  • [Journal Article] 好塩基球の分化および活性化による2型免疫反応2021

    • Author(s)
      三宅 健介、吉川 宗一郎、柴田 翔、烏山 一
    • Journal Title

      血液内科

      Volume: 82 Pages: 54-61

  • [Journal Article] Basophils and their effector molecules in allergic disorders2020

    • Author(s)
      Miyake Kensuke、Shibata Sho、Yoshikawa Soichiro、Karasuyama Hajime
    • Journal Title

      Allergy

      Volume: in press Pages: in press

    • DOI

      10.1111/all.14662

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Skin‐infiltrating basophils promote atopic dermatitis‐like inflammation via IL‐4 production in mice2020

    • Author(s)
      Yamanishi Yoshinori、Mogi Kotone、Takahashi Kazufusa、Miyake Kensuke、Yoshikawa Soichiro、Karasuyama Hajime
    • Journal Title

      Allergy

      Volume: 75 Pages: 2613~2622

    • DOI

      10.1111/all.14362

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Immunobiology of Acquired Resistance to Ticks2020

    • Author(s)
      Karasuyama Hajime、Miyake Kensuke、Yoshikawa Soichiro
    • Journal Title

      Frontiers in Immunology

      Volume: 11 Pages: 601504

    • DOI

      10.3389/fimmu.2020.601504

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] The role of basophils in acquired protective immunity to tick infestation2020

    • Author(s)
      Yoshikawa Soichiro、Miyake Kensuke、Kamiya Atsunori、Karasuyama Hajime
    • Journal Title

      Parasite Immunology

      Volume: 43 Pages: e12804

    • DOI

      10.1111/pim.12804

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Identification of two distinct subpopulations among basophils in the bone marrow2020

    • Author(s)
      Junya Ito, Kensuke Miyake, Shigeyuki Shichino, Yoshinori Yamanishi, Hajime Karasuyama
    • Organizer
      JSA/WAO Joint Congress 2020
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Monocyte-derived M2-like macrophages induced by activated basophils dampen IL-1α-mediated aggravation of allergic inflammation2020

    • Author(s)
      Kensuke Miyake, Junya Ito, Kazufusa Takahashi, Soichiro Yoshikawa, Yoshinori Yamanishi, Hajime Karasuyama
    • Organizer
      JSA/WAO Joint Congress 2020
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Basophils present antigens to T cells via trogocytosis-mediated acquisition of MHC class II2020

    • Author(s)
      Kensuke Miyake, Hajime Karasuyama.
    • Organizer
      第43回日本分子生物学会年会(MBSJ2020)

URL: 

Published: 2021-12-27  

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