免疫応答のバランスを調節する核内受容体PXRの新規な生理機能の解明

2014 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 26860095
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 児玉 進 東北大学, 薬学研究科(研究院), 助教 (20621460)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: 核内受容体 / 異物応答 / 免疫応答 / シグナル伝達 / 炎症

Outline of Annual Research Achievements

近年、核内受容体PXRの免疫応答の調節作用を示す知見が集積されつつある。本研究課題はPXRによる免疫応答調節の分子機序の解明を目指す。
最近、申請者はコンカナバリンＡ(Con A)自己免疫性肝炎モデルマウスを用いて、PXR特異的活性化物質プレグネノロン16α‐カルボニトリル(PCN)を野生型マウスへ投与した場合、肝へのCon A誘導性の好中球浸潤を抑制することを見出した。本年度は、先ず、PXR欠損マウスを用い、PCN前投与によるCon A誘発性肝障害への軽減作用がPXR依存性であるのかを検討した。予想に反して、PXR欠損マウスにおいてもPCN前投与により肝障害症状が軽減され、とりわけ、炎症初期段階における白血球走化性に関わるケモカインの肝特異的な発現上昇の抑制と好中球浸潤の減少を確認した。従って、PCNはPXRに依存しない免疫応答調節作用を有することを見出した。肝常在性マクロファージはケモカインの主な産生分泌の場として炎症増悪化に関わる。マウス由来マクロファージ様細胞を用いてPCNの免疫応答調節作用をケモカインの発現変動を指標に検討を試みたが有意な差異は認められず、肝構成細胞間の相互作用を考慮した解析の必要性が考えられた。一方、予備検討結果として、野生型とPXR欠損マウスの間で炎症初期における一部の炎症関連遺伝子の発現変動に差異が認められたことから、PCNはPXRに依存した作用を有するが、PXRに依存しない作用で十分にCon A誘発性肝障害が抑えられたと推測された。
次いで、他の炎症誘発物質を用いた実験モデルの検討を進め、ヒト単球由来細胞では複数のPXR活性化物質がLPS刺激に応答した炎症関連遺伝子発現を抑制することを見出した。今後、培養細胞系を軸にin vivo及びex vivoマウスモデルを組み合わせて解析を進める予定である。

Current Status of Research Progress

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

Reason

本研究課題では、PXRによる免疫応答調節の分子機序の解明を目指し、これまでにCon A自己免疫性肝炎モデルマウスを用いて野生型マウスから得た解析結果を基に研究項目の実施を計画していた。
新たにPXR欠損マウスを用いて、PXR特異的活性化物PCNによるCon A誘導性肝障害に対する軽減作用についてPXRの機能に依存するのかを検討した結果、PCNはPXRに依存しない未知の作用機序を介してCon A投与により誘導される肝への好中球浸潤を抑制し、肝障害の増悪化を軽減することを明らかにした。
これらの結果を受けて、新たにCon A以外の炎症誘発物質を用いた実験モデルについて培養細胞系及び野生型マウスを含め検討を進めた結果、PMA処理によりマクロファージ様細胞に分化させたヒト単球由来細胞では、複数のヒトPXR活性化物質をそれぞれ処理した場合において、LPS刺激により誘導される複数の炎症関連遺伝子の発現上昇が抑制されることを見出した。この場合、複数のPXR活性化物質で同様の結果を得たことから、化合物そのものの持つ特性（PXRに依存しない未知の作用機序）によるものではなく、化合物のPXRを介した作用の解析に適当な実験モデルであると考えられる。in vivo及びex vivoマウスモデルを用いた解析を適切に組み合わせることにより、培養細胞系で同定した炎症関連遺伝子のPXRによる発現調節機序をより効率的に明らかにできると考えられる。
以上の点から、計画当初のCon A自己免疫性肝炎モデルマウスを軸とした実験モデルからLPS刺激と培養細胞系を軸にin vivo及びex vivoマウスモデルを組み合わせた実験モデルへと大きな変更点があるが、最終的な目的であるPXRによる免疫応答調節の分子機序の解明に向けての影響は小さいと考える。

Strategy for Future Research Activity

本年度の研究成果を基にPXRによる免疫応答のバランス調節機構のより詳しい分子機序の解明を目指し、研究を遂行する。
本年度の研究成果より、Con A自己免疫性肝炎モデルマウスを用いた場合、齧歯類PXR特異的活性化物質PCNはPXRの機能に依存しない機構を介して肝特異的にCon A刺激により惹起される免疫応答の亢進を抑制する作用を有することが見出された。次いで、Con A以外の炎症誘発物質を用いた実験モデルを培養細胞系及び野生型マウスを用いて検討を進めた結果、ヒト単球由来細胞を用いてLPS刺激で誘導される免疫応答に対するPXRの調節作用の解析モデルを確立できた。そこで次年度は、in vitro培養細胞系を軸にin vivo及びex vivoマウスモデルを組み合わせて、LPS及び複数の炎症性サイトカインによる刺激下におけるPXRによる免疫応答調節の分子機序の解明を進める。研究計画に沿い、PXRによる免疫調節分子の発現調節の分子機序の解明に取り組み、この場合、分子生物学的な手法を用いて①PXRの炎症関連遺伝子の転写調節領域との相互作用、②免疫応答シグナルのPXR機能への影響を明らかにしていく。更に、見出した解析結果について、ヒト－マウス間の種差を評価・検討する予定である。

Causes of Carryover

本年度は、マウスを用いた解析結果を受けて、また、研究室異動などを含む研究実施環境の変化に伴い、主に実験モデルの検討を目的としてin vitro細胞実験を中心に解析を実施した為、予定額と実支出額に差異が生じた。

Expenditure Plan for Carryover Budget

平成27年度は、本研究課題の目的達成に向けて研究計画及び推進方策に沿いながら、平成27年度請求額を含め研究費を研究遂行に使用する予定である。その内訳として、細胞実験関連費、動物実験関連費、qRT-PCR関連試薬、及び抗体関連試薬の購入を中心に、また、論文投稿及び学会参加など、本研究の成果発表に使用する予定である。