2022 Fiscal Year Annual Research Report
Studying molecular bases of alternative TLR responses
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21H04800
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
三宅 健介 東京大学, 医科学研究所, 教授 (60229812)
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2021-04-05 – 2025-03-31
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| Keywords | Toll様受容体 / 自然免疫 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
Toll様受容体 (Toll-like receptor, TLR) は病原体成分を認識し炎症応答を誘導するセンサーである。一部の自己成分にも応答し、自己免疫疾患など非感染性炎 症疾患の病態にも関与する。これまでのTLR研究は炎症性サイトカインの産生など、炎症応答に注目してきた。本研究では、炎症性サイトカイン産生とは異なる TLR応答に焦点を当てる。その応答を代替応答と定義し、その応答の分子基盤を解析する。TLR代替応答が関与する疾患としてリソソーム蓄積病に注目し、リソ ソームに蓄積した代謝産物にTLRが応答し、病態を誘導する可能性を検討する。これらの解析を通して、TLR代替応答という新たな概念の確立を目指す。具体的には、ヌクレオシド、RNA、DNA、糖質などがリソソームに蓄積するマウスを作成し、そのマウスにおいて、活性化されるTLR応答を解析する。本年度はヌクレオシドが リソソームに蓄積するSLC29A3異常症のモデルマウスの解析を進めた。SLC29A3遺伝子欠損マウスでは、ヒトのSLC29A3異常症のようにマクロファージの蓄積を特徴とする組織球症を発症する。この組織球症がTLR7を欠損させることで、TLR7依存性であることを示した。SLC29A3遺伝子欠損マウスにおいてTLR７依存性に増殖しているマクロファージをEduの取り込みで調べたところ、CX３CR１の発現が低い未熟なLy6C陽性マクロファージであることが分かった。さらに、ヒトでは、TLR7に加えてTLR8も機能している。そこで、SLC29A3遺伝子欠損マウスにおいてTLR7遺伝子を欠損させ、代わりにTLR8をマクロファージに発現させたところ、組織球症を示したことから、ヒトではTLR8がSLC29A3異常症の病態に関わる可能性が示された。
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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
すでにSLC29A3遺伝子欠損マウスについては、TLR7の関与を示すことができ、当初の計画通りに進んでいる。TLR7については、マクロファージの増殖を誘導するTLR代替応答 について、分子レベルでの解析を進めてゆく。特にTLR7によって誘導される炎症応答との違いに注目して解析を進める。そこで、TLR７依存性の細胞増殖にのみ関わる分子の検索を進めてゆく。すでに候補となる分子を複数同定しており、現在、SLC29A3遺伝子欠損マウスにおいて候補遺伝子を欠損させるべく、マウスの交配を進めている。RNaseT2遺伝子欠損マウスでは、マクロファージの増殖・蓄積による脾臓、肝臓の腫大が認められた。このマウスについても、マクロファージの増殖に関わるTLRの同定に成功している。このTLRについて、SLC29A3遺伝子欠損マウスと同様にマクロファージの増殖を誘導する分子基盤の解明を進めてゆく。また、肝臓が腫大するという表現型はSLC29A3遺伝子欠損マウスでは認められなかったことから、肝臓で増殖しているマクロファージについて、解析をしてゆく。特に肝細胞への影響などについて検討するために、肝障害を誘導するなどの実験を試みる。リソソームにDNAが蓄積するマウスとして、PLD3、PLD４の２重欠損マウス(PLD3/4遺伝子欠損マウス)を作成した。このマウスでも、マクロファージの増殖・蓄積による脾臓、肝臓の腫大が認められた。原因となるTLRの特性を進めるべく、マウスの交配を現在進めている。NPC1遺伝子欠損マウスについては、MyD88遺伝子欠損マウスと交配しても、表現型に大きな変化はなかったため、今後の解析は中止した。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の予定通り、SLC29A3遺伝子欠損マウスで、TLR7がマクロファージの増殖を誘導することを示すことができた。今後はTLR7が誘導する増殖応答の分子基盤解明を目指してゆく。特に炎症応答には関与せず増殖応答にのみ関与する分子の同定を目指す。すでに候補分子を複数同定しており、増殖における役割をin vivoで示す予定である。これと並行して、生化学的な解析を進めるために、細胞株でTLR7依存性細胞増殖を再現する試みも進める。IL-3依存性細胞株であるBa/F3細胞にTLR7を発現させてリガンドで刺激しても、NF-kBの活性化は誘導されるが、増殖は誘導されなかった。したがって、Ba/F3細胞にはTLR7依存性増殖に必要な分子を発現していない可能性があり、その分子を検索してゆく。上述の候補分子も発現させ、最終的にTLR7依存性増殖の分子基盤解明を目指す。RNaseT2遺伝子欠損マウスについても計画通りこのまま進めてゆく。同定したTLRについての解析をSLC29A3遺伝子欠損マウスと同様に進め、TLR依存性細胞増殖応答、すなわちTLR代替応答の分子基盤解明を目指す。RNaseT2遺伝子欠損マウスでは、肝臓の腫大も認められる。肝臓で蓄積しているマクロファージについての解析を今後進めてゆく必要がある。そこで、脾臓、肝臓それぞれに蓄積しているマクロファージをRNAseq解析で比較することで、機能的な違いを検討する。すでにその解析も進めており、機能的な違いが明らかになりつつある。肝臓の恒常性維持に肝臓で蓄積したマクロファージがどのように関与するのか、今後検討してゆく。PLD3/4遺伝子欠損マウスについても、SLC29A3遺伝子欠損マウスやRNaseT2遺伝子欠損マウスと同様に解析を進めてゆく。
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