食細胞シグナル伝達異常症由来iPS細胞の樹立と骨リモデリングの解析

2013 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 25870468
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 津村 弥来 広島大学, 医歯薬保健学研究院, 研究員 (80646274)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Keywords: 食細胞異常 / 骨リモデリング / 破骨細胞 / 原発性免疫不全症 / iPS細胞

Research Abstract

メンデル遺伝型マイコバクテリア易感染症（MSMD）は、細胞内寄生菌に対し選択的に易感染性を呈する原発性免疫不全症で、IFN-γ/ IL-12シグナル伝達経路関連分子群の遺伝子変異により発症することが知られている。申請者たちは、STAT1やIFN-γR1のドミナントネガティブ変異を同定し、細胞内寄生菌易感染性の分子機序について研究し報告した。MSMD患者の臨床症状の集積から、STAT1およびIFNGR1異常症の患者で、慢性多発性骨髄炎や骨溶解などの骨病変の所見が多くみられることを見いだした。骨リモデリング主役細胞の一つである破骨細胞は、CD14陽性単球由来であり、マクロファージなどの食細胞と細胞系列を同じくすることが知られる。このことは、破骨細胞が食細胞と共通したシグナル伝達経路を有している可能性を示唆し、STAT1シグナル伝達経路の異常が破骨細胞への分化あるいは機能に何らかの影響を及ぼしていることが考えられる。
本研究は、食細胞機能異常症でみとめられる変異が骨のリモデリングに及ぼす影響とその分子基盤について解析することが目的である。従来法である末梢血からの破骨細胞分化誘導はCD14陽性単球の十分数の確保が困難であり、誘導率も５％以下と不安定である。これらの問題点を解決するため初年度は、正常iPS細胞からCD14陽性単球へ分化誘導し、十分な細胞を確保するとともに破骨細胞へと効率よく分化誘導する実験系を確立させた。さらに誘導した破骨細胞をTRAP染色、骨吸収能、主要制御因子NFATc1の遺伝子発現などの機能評価の検討を進めた。

Current Status of Research Progress

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

Reason

正常iPS細胞からのin vitro破骨細胞分化誘導および破骨細胞の機能評価を検討し、基本的なアッセイ系を確立できた。また今後患者由来の破骨細胞と比較検討する上で、細胞内の分子基盤を明らかにするための実験系(IFN-γの刺激法、IFN-γ誘導性STAT1下流遺伝子発現の検討法、破骨細胞内主要分子の蛋白発現への影響を検討する系など)が確立されつつあり、本研究遂行の見通しができている。

Strategy for Future Research Activity

次年度は、現在樹立中である食細胞機能異常症iPS細胞由来の破骨細胞と比較検討し、IFN-γ刺激に対する分子応答がどのように違っているのか詳細に解析し、骨病変をもたらす背景を明らかにしたい。

Research Products

• [Journal Article] Simple diagnosis of STAT1 gain-of-function alleles in patients with chronic mucocutaneous candidiasis. (2014)
  • Author(s): Mizoguchi Y, Tsumura M, Okada S, Hirata O, Minegishi S, Imai K, Hyakuna N, Muramatsu H, Kojima S, Ozaki Y, Imai T, Takeda S, Okazaki T, Ito T, Yasunaga S, Takihara Y, Bryant VL, Kong XF, Cypowyj S, Boisson-Dupuis S, Puel A, Casanova JL, Morio T, Kobayashi M.
  • Journal Title: Journal of Leukocyte Biology Volume: 95 Pages: 667-676
  • DOI: 10.1189/jlb.0513250
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Naive and memory human B cells have distinct requirements for STAT3 activation to differentiate into antibody-secreting plasma cells. (2013)
  • Author(s): .Deenick EK, Avery DT, Chan A, Berglund LJ, Ives ML, Moens L, Stoddard JL, Bustamante J, Boisson-Dupuis S, Tsumura M, Kobayashi M, Arkwright PD, Averbuch D, Engelhard D, Roesler J, Peake J, Wong M, Adelstein S, Choo S, Smart JM. 他11名
  • Journal Title: The Journal of Experimental Medicine Volume: 210 Pages: 2739-2753
  • DOI: 10.1084/jem.20130323
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Signal transducer and activator of transcription 3 (STAT3) mutations underlying autosomal dominant hyper-IgE syndrome impair human CD8(+) T-cell memory formation and function. (2013)
  • Author(s): Ives ML, Ma CS, Palendira U, Chan A, Bustamante J, Boisson-Dupuis S, Arkwright PD, Engelhard D, Averbuch D, Magdorf K, Roesler J, Peake J, Wong M, Adelstein S, Choo S, Smart JM, French MA, Fulcher DA, Cook MC, Picard C, Durandy A, Tsumura M, Kobayashi M, Uzel G, Casanova JL, Tangye SG, Deenick EK.
  • Journal Title: Journal of Allergy and Clinical Immunology Volume: 132 Pages: 400-411
  • DOI: 10.1016/j.jaci.2013.05.029
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Heterozygosity for the Y701C STAT1 mutation in a multiplex kindred with multifocal osteomyelitis. (2013)
  • Author(s): Hirata O, Okada S, Tsumura M, Kagawa R, Miki M, Kawaguchi H, Nakamura K, Boisson-Dupuis S, Casanova JL, Takihara Y, Kobayashi M.
  • Journal Title: Haematologica Volume: 98 Pages: 1641-1649
  • DOI: 10.3324/haematol.2013.083741
  • Peer Reviewed