Ｂ細胞、ＮＫ細胞、樹状細胞欠損を伴う原発性免疫不全症の病態解析と原因遺伝子の同定

2011 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 23591561
• Research Institution: Tokyo Medical and Dental University
• Principal Investigator: 今井 耕輔 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 寄附講座准教授 (90332626)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大嶋 宏一 京都大学, ｉＰＳ細胞研究所, 特定研究員 (60525377) ; 土方 敦司 独立行政法人理化学研究所, 免疫ゲノミクス研究グループ, リサーチアソシエイト (80415273)
• Project Period (FY): 2011-04-28 – 2014-03-31
• Keywords: 原発性免疫不全症 / 樹状細胞分化 / B細胞分化 / NK細胞分化 / GATA2 / 骨髄異形成症候群 / ナイーブT細胞

Research Abstract

樹状細胞(DC)欠損を伴うＢ，ＮＫ細胞欠損症患者2例で、原因遺伝子の同定を行った。患者は2例とも非近親婚家系であったが、SNP chipによる、homozygosity mappingを行った。平行して２例について、exome解析を行い、共通して変異を認める遺伝子に着目し、原因遺伝子を同定するべく解析を行った。dbSNPにないヘテロの変異を持つ遺伝子を1000前後認め、ホモの変異をもつ遺伝子も100前後認められた。この中から共通して変異を認める遺伝子について解析している際に、同様の表現型を示す症例の報告が相次ぎ、その原因遺伝子がGATA2であることが報告された。このため、当該2症例についてもGATA2遺伝子について検討し、それぞれde novoの変異を同定した。さらに、同様のＢ、ＮＫ、DC欠損患者および骨髄異形成症患者4例でGATA2遺伝子異常を同定した。次に、GATA2変異患者のT細胞について検討した。CD4+細胞比率は低下しており、CD45RA+31+4+胸腺ナイーブT細胞が減少し、CD45RA+31-4+中枢性ナイーブT細胞が増加していた。これを反映し、T細胞新生能を反映するTRECの低下を認めた。また、活性化CD4+T細胞におけるIL-4, IL-17産生はそれぞれ低下していた。また、患者から得られた骨髄をサイトカインで刺激し、血球分化について検討した。赤芽球系、骨髄球系への分化については、正常もしくはそれ以上のコロニー形成が見られた。一方、GMコロニーや単球コロニーについては、有意に低下していた。また、リンパ球系への分化を試みたが、リンパ球コロニー解析用培地では、正常に比べ形成が不良であり、GATA2が造血幹細胞からリンパ球、単球、DCへの分化に必須の因子であり、変異遺伝子がドミナントネガティブ効果がある可能性が示唆された。

Current Status of Research Progress

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

Reason

23年度に予定していた計画のうち、原因遺伝子の同定について、一部の患者で、達成できた。また、原因遺伝子の同定できた6例について、病態解析を行い、T細胞の分化異常について明らかにした。患者細胞株樹立についても、活性化T細胞株、骨髄由来間葉系幹細胞株を樹立し、保存した。一方、それ以外の患者のexome解析は、まだ行えておらず、GATA2異常患者のiPS細胞株樹立についても、平成24年度に持ち越し、継続して行う。

Strategy for Future Research Activity

平成24年度は、23年度に予定していた、原因不明の樹状細胞欠損症、B細胞欠損症、NK細胞欠損症で、GATA2変異を認めなかった症例について、家族検体を含みexome解析を行い、それによる候補遺伝子の絞り込みを行う事で、効率的に原因遺伝子を探索する。特に、GATA2により制御される遺伝子、あるいはGATA2の発現を制御する遺伝子については、有力な候補と考えられるので、優先的に解析する。また、GATA2患者の骨髄由来間葉系幹細胞株を用いて、iPS細胞にし、CD34+血液幹細胞分化誘導、DC分化誘導を行い、野生型GATA2導入による分化回復効果、あるいは、コントロール細胞株への変異GATA2導入による分化障害の有無について検討する。B、NK細胞への分化誘導についても引き続き検討する。分化誘導の際、影響を受ける遺伝子について、RNAseqあるいはtranscriptomeを用いて、同定し、病態について明らかにする。GATA2変異の影響については、RT-PCR、Western blotによる発現解析を行う。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

上記の実験に必要な遺伝子解析用試薬、モノクローナル抗体、培養用試薬、消耗品を中心とした物品費、および、研究発表、情報交換のための欧州免疫不全症学会参加のための旅費、滞在費、参加費、また、分担研究者との研究打ち合わせのための交通費等に研究費を使用する。

Research Products

• [Journal Article] Detection of base substitution-type somatic mosaicism of the NLRP3 gene with > 99.9% statistical confidence by massively parallel sequencing (2012)
  • Author(s): Izawa, K., Hijikata A., Tanaka, N., Kawai, T.,Saito, K.M.,Goldbach-Mansky, R.,Aksentijevich,I., Yasumi, T., Nakahata, T., Heike, T.,Nishikomori, R. & Ohara, O.
  • Journal Title: DNA Res Volume: 19 Pages: 143-152
• [Journal Article] Clinical and Genetic Characteristics of XIAP Deficiency in Japan (2012)
  • Author(s): Yang X, Kanegane H, Nishida N, Imamura T, Hamamoto K, Miyashita R, Imai K, Nonoyama S, Sanayama K, Yamaide A, Kato F, Nagai K, Ishii E, van Zelm MC, Latour S, Zhao X-D, Miyawaki T.
  • Journal Title: Journal of Clinical Immunology Volume: epub ahead of print Pages: epub
  • DOI: 10.1007/s10875-011-9638-z
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Clinical profile and genetic basis of Wiskott-Aldrich syndrome at Chandigarh, North India (2012)
  • Author(s): Suri D, et al.
  • Journal Title: Asian Pac J Allergy Immunol Volume: 30 Pages: 71-78
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Membrane-bound human SCF/KL promotes in vivo human hematopoietic engraftment and myeloid differentiation (2012)
  • Author(s): Takagi, S., Saito, Y., Hijikata, A., et al.
  • Journal Title: Blood Volume: 119 Pages: 2768-2777
  • DOI: 10.1182/blood-2011-05-353201
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Plasmacytoid dendritic cells are crucial for the initiation of inflammation and T cell immunity in vivo (2011)
  • Author(s): Takagi, H., Fukaya, T., Eizumi, K., Sato, Y.,Sato, K., Shibazaki, A., Otsuka, H., Hijikata A.,Watanabe, T., Ohara, O., Kaisho, T. & Malissen, B.
  • Journal Title: Immunity Volume: 35 Pages: 958-71
• [Journal Article] ADA-SCID with 'WAZA-ARI' mutations that synergistically abolished ADA protein stability (2011)
  • Author(s): Okura Y, Yamada M, Kobayashi I, Santisteban I, Arredondo-Santisteban G, Kato Z, Iguchi A, Yoshida M, Ohara O, Nakagawa N, Imai K, Hershfield MS, Ariga T.
  • Journal Title: Br J Haematol Volume: 153 Pages: 675-676
• [Journal Article] Analysis of mutations and recombination activity in RAG-deficient patients (2011)
  • Author(s): Asai E, Wada T,Sakakibara Y, Toga A, Toma T, Shimizu T, Nampoothiri S,Imai K, Nonoyama S,Morio T, Muramatsu H, Kamachi Y, Ohara O, Yachie A.
  • Journal Title: Clin Immunol Volume: 138 Pages: 172-177
• [Journal Article] The transcription factor E4BP4 regulates the production of IL-10 and IL-13 in CD4(+) T cells (2011)
  • Author(s): Motomura Y., Kitamura H., Hijikata A.,Matsunaga, Y., Matsumoto, K., Inoue, H.,Atarashi, K., Hori, S., Watarai, H., Zhu, J.,Taniguchi, M. & Kubo, M.
  • Journal Title: Nat Immunol Volume: 12 Pages: 450-9
• [Journal Article] Rapid diagnosis of FHL3 by flow cytometric detection of intraplatelet Munc13-4 protein (2011)
  • Author(s): Murata Y, Yasumi T, Shirakawa R, Izawa K, Sakai H, Abe J, Tanaka N, Kawai T, Oshima K, Saito M, Nishikomori R, Ohara O, Ishii E, Nakahata T, Horiuchi H, Heike T.
  • Journal Title: Blood Volume: 118 Pages: 1225-1230
• [Journal Article] Novel mutations of MVK gene in Japanese family members affected with hyperimmunoglobulinemia D and periodic fever syndrome (2011)
  • Author(s): Mizuno T, Sakai H, Nishikomori R, Oshima K,Ohara O, Hata I, Shigematsu Y, Ishige T, Tamura K, Arakawa H.
  • Journal Title: Arthritis Rheum Volume: 63 Pages: 3625-3632
• [Journal Article] Quantification of κ-deleting recombination excision circles in Guthrie cards for the identification of early B-cell maturation defects (2011)
  • Author(s): Nakagawa N, Imai K, et al.
  • Journal Title: J Allergy Clin Immunol Volume: 128 Pages: 223-225.e2
  • DOI: 10.1016/j.jaci.2011.01.052
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Revisiting gap locations in amino acid sequence alignments and a proposal for a method to improve them by introducing solvent accessibility (2011)
  • Author(s): Hijikata, A., Yura, K., Noguti, T. & Go, M.
  • Journal Title: Proteins Volume: 79 Pages: 1868-77
  • DOI: 10.1002/prot.23011
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The RIKEN integrated database of mammals (2011)
  • Author(s): Masuya, H., Makita, Y., Kobayashi, N., et al.
  • Journal Title: Nucleic Acids Res Volume: 39 Pages: D861-70.
  • DOI: 10.1093/nar/gkq1078
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Clinical and host genetic characteristics of Mendelian susceptibility to mycobacterial diseases in Japan. (2011)
  • Author(s): Hoshina T, Takada H, Sasaki-Mihara Y, Kusuhara K,Oshima K, Okada S, Kobayashi M, Ohara O, Hara T.
  • Journal Title: J Clin Immunol Volume: 31 Pages: 309-314
  • DOI: 10.1007/s10875-010-9498-y
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A novel serum-free monolayer culture for orderly hematopoietic differentiation of human pluripotent cells via mesodermal progenitors. (2011)
  • Author(s): Niwa A, Heike T, Umeda K, Oshima K, Kato I, Sakai H, Suemori H, Nakahata T, Saito MK.
  • Journal Title: PLoS One Volume: 6 Pages: e22261
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0022261
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Novel mutations of MVK gene in Japanese family members affected with hyperimmunoglobulinemia D and periodic fever syndrome. (2011)
  • Author(s): Mizuno T, Sakai H, Nishikomori R, Oshima K, Ohara O, Hata I, Shigematsu Y, Ishige T, Tamura K, Arakawa H.
  • Journal Title: Rheumatol Interest Volume: Epub ahead of print Pages: Epub
  • DOI: 10.1007/s00296-011-2225-z
  • Peer Reviewed