2022 Fiscal Year Annual Research Report
Mechanisms of adaptive immune regulation by regulatory T cells
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21H04801
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
堀 昌平 東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 教授 (50392113)
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| Project Period (FY) |
2021-04-05 – 2024-03-31
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| Keywords | 制御性T細胞 / 免疫制御 / 自己免疫疾患 / T細胞受容体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、Tregが組織環境の変化に対して適応的に遺伝子発現を変化させて免疫応答を制御するメカニズムの解明を目指している。
(A) Foxp3とBATFの協同によるTCR依存的組織適応メカニズム：野生型Treg、Tconv、Foxp3 R397W変異Treg、BATF欠損TregのscMultiome解析を行い、Foxp3とBATFが協調的にエフェクターTreg特異的なオープンクロマチン領域とそれら遺伝子の発現を促進することを明らかにした。また、Foxp3とBATFが協調的にエフェクターTregの分化を促進するin vitro系を構築した：ナイーブCD4 T細胞にFoxp3とBATFを強制発現させてTCR刺激を加えることで、エフェクターTregと類似した遺伝子発現を示すことを明らかにした。
(B) TCR依存的Treg組織適応におけるFoxp3/c-Myc経路の役割とメカニズム：Foxp3 A384T変異がエフェクターTreg選択的にTCR刺激依存的なc-Myc発現誘導と増殖を障害することを明らかにした。そして、その分子機構を明らかにするためにCUT&Tag法のセットアップを進めた。
(C) Treg組織適応制御におけるエフェクターTregの不均一性とクローン選択の意義：これまでの一細胞RNA&TCR-seq解析により、Foxp3 A384T変異により強いTCRシグナルを受けて組織内に浸潤し増殖したエフェクターTregクローンが欠損することを明らかにし、それらTCRクロノタイプを4種類同定した。今年度、これらのうち1つによりA384Tマウスの肺の炎症を抑制する機能をTregに賦与できることを見いだした。そして、TCRレトロジェニックマウスを作製した結果、このTCRクロノタイプを発現する細胞はTregに分化し、肺所属リンパ節に集積して活性化することを見いだした。
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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
(A) Foxp3とBATFの協同によるTCR依存的組織適応メカニズム：scMultiome解析により、Foxp3とBATFが協同してエフェクターTreg分化をトランスクリプトームとエピゲノムのレベルで制御していることを詳細に明らかにしたことは重要な成果であると判断している。そして、エフェクターTreg分化を再現するin vitro系を構築することに成功したことは、Foxp3とBATFによるエフェクターTreg分化制御メカニズムを解明する上でマイルストーンとなる成果と考えている。
(B) TCR依存的Treg組織適応におけるFoxp3/c-Myc経路の役割とメカニズム：Foxp3 A384T変異が強いTCRシグナルを受けたTregのクローン増殖を障害するメカニズムを解明するうえで、少数細胞を用いてFoxp3の結合領域を全ゲノムレベルで同定することが鍵となる。Foxp3 CUT&Tag法のセットアップに目処がたったのは大きな一歩と考えている。
(C) Treg組織適応制御におけるエフェクターTregの不均一性とクローン選択の意義：Foxp3 A384T変異によりクローン増殖が障害される肺Treg特異的TCRクロノタイプが、変異マウスにおける肺の炎症を抑制したという結果は、Tregによる免疫制御の抗原特異性を解明するうえで重要な一歩であり、大きな成果であると考えている。
以上の経緯・結果から、研究は順調に進んでいると判断している。
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| Strategy for Future Research Activity |
(A) Foxp3とBATFの協同によるTCR依存的組織適応メカニズム：今年度構築したin vitro系を利用してFoxp3とBATFによるエフェクターTreg分化メカニズムの解明を進める。具体的には、両者により発現が協調的に制御される遺伝子の一つであるCtla4に着目し、両者によりアクセシビリティーが促進されるオープンクロマチン領域がエンハンサーとして働くのか、そのためにはそこに含まれるFoxp3認識配列が必要であるのか検証する。また、Foxp3とBATFの機能的・物理的相互作用にIRF4が必要か明らかにする。
(B) TCR依存的Treg組織適応におけるFoxp3/c-Myc経路の役割とメカニズム：A384T Tregにおけるc-Myc経路の破綻が生体内におけるTregの組織集積障害に寄与するか検証する。また、A384T変異体によるc-Myc経路障害の分子機構を明らかにするために、活性化させたナイーブ型Tregとエフェクター型Tregを用いてFoxp3 CUT&Tag解析を進める。
(C) Treg組織適応制御におけるエフェクターTregの不均一性とクローン選択の意義：注目している他のTCRクロノタイプについても機能解析を進める。TCRレトロジェニックマウスとトランスジェニックマウスの作製を行い、これらのTCRによりTregがどの組織で分化し肺組織選択的に集積するか、炎症を肺組織選択的に抑制するか解析し、抗原特異性を明らかにする。
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