炎症抑制と組織修復を促す細胞シグナルの解明

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25221305
• Research Institution: Keio University
• Principal Investigator: 吉村 昭彦 慶應義塾大学, 医学部, 教授 (90182815)
• Project Period (FY): 2013-05-31 – 2018-03-31
• Keywords: 炎症 / サイトカイン / シグナル伝達 / 制御性T細胞 / 組織傷害 / 生体恒常性 / TGFβ / 細菌

Outline of Annual Research Achievements

免疫システムは正負のシグナルがバランスを保って進行することで恒常性が維持される。その維持は主にサイトカインや増殖因子によって制御される。本研究はこのような免疫応答の恒常性を支えるサイトカインとそのシグナル制御の基本原理の解明し、疾患治療に応用することを目的とする。実際には(1)Foxp3Creを用いたTreg特異的NR4a欠損マウスの解析を行った。このマウスは加齢とともに自己抗体の産生を伴う自己免疫疾患で死亡した。マイクロアレイ解析を行ったところNR4a欠損TregはIL-4,IL-5,IL-13などのTh2サイトカイン、およびTfh関連サイトカインIL-21の産生が更新し、さらにCD25,CTLA4, Ikzf4(EOS)の発現が低下していた。
(2)クロストリジウム属菌による樹状細胞からのTGFβシグナルによるiTreg誘導制御機構の解明を行なった。
消化管におけるTregの多くはTGFβによって誘導されるiTregである。iTregの誘導には腸内細菌、特にクロストリジウム属菌が重要であることが知られている。そこでClostridium Butyricum (CB)菌の芽胞をマウスに２週間投与したところiTregの増加とDSS誘導性腸炎の抑制が見られた。このときにTGFβ抗体を投与するとiTregの増加やDSS腸炎抵抗性は見られなくなった。よってCBはTGFβを介してiTregを誘導していると考えられた。(3)新規インフラマゾーム活性化因子BTKの発見と脳梗塞後の炎症ににおける役割の解明を行なった。BTKチロシンキナーゼ阻害剤がNLRP3インフラマゾームの活性化を抑制することでIL-1β産生を抑制するを発見した。BTK欠損マウスではインフラマゾームの活性化が低下していた。生化学的な解析からBTKは酵素活性依存的にNLRP-ASC複合体の重合を促進しcaspase1の活性化を誘導することがわかった。脳虚血による炎症や脳梗塞体積や神経炎症の程度を評価したところBTK阻害剤投与によってIL-1βの産生が抑制され、また脳梗塞体積は減少し、神経症状の改善も見られた。

Current Status of Research Progress

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

Reason

NR4a遺伝子のTregでの機能を明らかにするとともに、Tregの可塑性に重要な役割を果たしていることを明らかに出来た。またクロストリジウム属菌がどのようなメカニズムでTregを誘導するのかを世界で初めて明らかにした。さらに脳組織傷害にBTKが積極的に関与することを明らかにし、BTKが脳梗塞の治療ターゲットになりうることを見出した。このように複数の顕著な成果が得られつつある。

Strategy for Future Research Activity

(1)NR4aがFoxp3以外の転写を正負に制御していることがわかり、考えられていた以上にTregにとって機能分子として重要であることが判明した。今後はNR4aに会合する分子のプロテオーム解析を行い、転写制御に必要な因子を明らかにする。
(2)Smad2欠損樹状細胞の抗炎症効果のメカニズムのひとつはTGFβ高産生によるiTregの誘導であった。しかし組織修復性については未だ不明のままである。TGFβは線維化にも深く関与するのでSmad2欠損マウスの病態モデルを活用して、抑制性樹状細胞が神経再生や組織修復と関連するかを明らかにする。
(3) 今後修復性マクロファージの性格づけと分化誘導のメカニズムを明らかにして行く予定である。修復性マクロファージを大量に分取して大規模な遺伝子発現のプロファイリングを行なう。

Research Products

• [Int'l Joint Research] UCSD(米国)
  • Country Name: U.S.A.
  • Counterpart Institution: UCSD
• [Int'l Joint Research] Central South University(China)
  • Country Name: China
  • Counterpart Institution: Central South University
• [Journal Article] A gp130-Src-YAP module links inflammation to epithelial regeneration. (2015)
  • Author(s): Taniguchi K, Wu LW, Grivennikov SI, de Jong PR, Lian I, Yu FX, Wang K, Ho SB, Boland BS, Chang JT, Sandborn WJ, Hardiman G, Raz E, Maehara Y, Yoshimura A, Zucman-Rossi J, Guan KL, Karin M.
  • Journal Title: Nature communications Volume: 519 Pages: 57-62
  • DOI: 10.1038/nature14228.
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] ETS transcription factor ETV2 directly converts human fibroblasts into functional endothelial cells (2015)
  • Author(s): Morita R, Suzuki M, Kasahara H, Shimizu N, Shichita T, Sekiya T, Kimura A, Sasaki K, Yasukawa H, Yoshimura A.
  • Journal Title: Proc Natl Acad Sci U S A Volume: 112 Pages: 160-165
  • DOI: 10.1073/pnas.1413234112
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Aryl hydrocarbon receptor protects against bacterial infection by promoting macrophage survival and reactive oxygen species production. (2014)
  • Author(s): Kimura A, Abe H, Tsuruta S, Chiba S, Fujii-Kuriyama Y,Sekiya T, Morita R, Yoshimura A
  • Journal Title: Int Immunol. Volume: 26 Pages: 209-220
  • DOI: 10.1093/intimm/dxt067
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Aryl hydrocarbon receptor plays protective roles in ConA-induced hepatic injury by both suppressing IFN-γ expression and inducing IL-22. (2014)
  • Author(s): Abe H, Kimura A, Tsuruta S, Fukaya T, Sakaguchi R, Morita R, Sekiya T, Shichita T, Chayama K, Fujii-Kuriyama Y, Yoshimura A
  • Journal Title: Int Immunol. Volume: 26 Pages: 129-137
  • DOI: 10.1093/intimm/dxt049
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Prevention of allogeneic cardiac graft rejection by transfer of ex vivo expanded antigen-specific regulatory T-cells (2014)
  • Author(s): Takasato F, Morita R, Schichita T, Sekiya T, Morikawa Y, Kuroda T, Niimi M, Yoshimura A
  • Journal Title: PLoS One Volume: 9 Pages: e87722
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0087722
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Molecular Basis for the Post-Ischemic Inflammation in the Brain (2014)
  • Author(s): Akihiko Yoshimura, Minako Ito, Masahiro Okada, and Takashi Shichita
  • Organizer: The 12th International Congress of Neuroimmunology
  • Place of Presentation: マインツ（ドイツ）
  • Year and Date: 2014-11-09 – 2014-11-13
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Molecular basis for the induction of regulatory T cells by gram-positive bacteria and TGF-beta in the intestine (2014)
  • Author(s): Yoshimura A, Okada M, and Kashiwagi, I
  • Organizer: The 24th Hot Spring Harbor International Symposium “Recent Advances in Immunology and Inflammation”
  • Place of Presentation: 九州大学（福岡県福岡市）
  • Year and Date: 2014-11-07 – 2014-11-08
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Treg induction by gram-positive bacterium Clostridium Butylicum in the intestine is medaited by TLR2- and Smad3-dependent TGF-be-ta1 production in dendritic cells (2014)
  • Author(s): Akihiko Yoshimura, Ikko Kashiwagi
  • Organizer: The Fourth International Conference on Regulatory T Cells and Th Subsets
  • Place of Presentation: 上海（中国）
  • Year and Date: 2014-11-01 – 2014-11-04
  • Int'l Joint Research / Invited