サイトカイン産生性免疫微小環境の可視化と機能解析

2013 Fiscal Year Annual Research Report

• Project Area: Analysis and synthesis of multi-dimensional immune organ network
• Project/Area Number: 25111504
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 生田 宏一 京都大学, ウイルス研究所, 教授 (90193177)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Keywords: 免疫組織 / 微小環境 / サイトカイン / ストローマ細胞 / IL-15

Research Abstract

IL-15はNK細胞の増殖・分化や成熟T細胞の維持など免疫系において重要な働きをしているが、免疫組織におけるIL-15産生細胞の分布と機能についてはよくわかっていない。そこで、この問題を明らかにするために、IL-15-CFPノックインマウスを作製し、IL-15産生細胞の生体内分布を調べるとともに、IL-15-floxマウスを作製しさまざまなCreマウスと交配した。
１. IL-15産生細胞の生体内分布
IL-15-CFPマウスの骨髄、胸腺、リンパ節、脾臓などの組織切片を作製し、CFP陽性のIL-15産生細胞の分布を共焦点顕微鏡にて観察した。胸腺ではIL-15は髄質に強く発現しており、MHCクラスII強陽性の成熟した髄質胸腺上皮細胞が主な産生細胞であった。骨髄ではIL-15は主にVCAM-1陽性 PDGFRβ陽性CD31陰性Sca-1陰性ストローマ細胞に発現していた。リンパ節ではIL-15は主にT細胞領域と髄質に発現しており、線維芽細胞様細網細胞の一部で発現していた。さらに、高内皮性小静脈をふくむ血管内皮細胞でIL-15が強く発現していたが、リンパ管内皮細胞では発現していなかった。脾臓ではVCAM-1陽性のストローマ細胞で発現しており、その数は加齢とともに増加した。以上の結果から、免疫組織におけるIL-15産生細胞の分布を初めて明らかにし、IL-7とIL-15の発現パターンが一部の細胞で異なることを示した。
２. 組織特異的IL-15遺伝子破壊マウスの作製
IL-15遺伝子座の第５エクソンの両側にloxP配列を挿入したIL-15-floxマウスを作製した。さらに、このマウスをFoxn1-Cre、Villin-Cre、Alb-Cre、Tie2-Cre、CD11c-Creマウスと交配を進めた。同時にIL-7-floxマウスとも交配し、組織特異的IL-15/IL-7ダブル遺伝子破壊マウスも作製中である。

Current Status of Research Progress

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

Reason

IL-15産生細胞の生体内分布の研究については、平成25年度内に解析を終えて、論文として発表した（Cui, G., Hara, T., Simmons, S., Wagatsuma, K., Abe, A., Miyachi, H., Kitano, S., Ishii, M., Tani-ichi, S., and Ikuta, K. (2014). Characterization of the interleukin-15 niche in primary and secondary lymphoid organs in vivo. Proc. Natl. Acad. Sci. USA., 111:1915-1920）。したがって、研究は当初の計画以上に良好に進んだと判断した。また、組織特異的IL-15遺伝子破壊マウスの研究については、Creマウスとの交配に時間がかっているが確実に進んでおり、ほぼ満足できる達成度と判断した。

Strategy for Future Research Activity

組織特異的IL-15遺伝子破壊マウスの解析は、平成26年度中には複数のCreマウスにおいて解析が可能となる予定である。この解析を進めつつ、他のCreマウスについても交配を進め、解析できるマウスの作出をおこなう。また、当初の計画にはなかったが、筋肉由来のIL-15と脂肪組織・肥満との関係が報告されているので、筋肉特異的にCreを発現するMuCre-Aマウスとの交配も開始する。

Research Products

• [Journal Article] Characterization of the interleukin-15 niche in primary and secondary lymphoid organs in vivo (2014)
  • Author(s): Cui, G., Hara, T., Simmons, S., Wagatsuma, K., Abe, A., Miyachi, H., Kitano, S., Ishii, M., Tani-ichi, S., and Ikuta, K.
  • Journal Title: Proc. Natl. Acad. Sci. USA. Volume: 111 Pages: 1915-1920
  • DOI: 10.1073/pnas.1318281111
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Lymphocyte-stromal cell interaction induces IL-7 expression by interferon regulatory factors (2013)
  • Author(s): Sekai, M., Tani-ichi, S., Yoneyama, M., Fujita, T., Kina, T., and Ikuta, K.
  • Journal Title: Mol. Immunol. Volume: 54 Pages: 378-385
  • DOI: 10.1016/j.molimm.2013.01.002
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Interleukin-7 produced by thymic epithelial cells plays a major role in the development of thymocytes and TCRγδ+ intraepithelial lymphocytes (2013)
  • Author(s): Shitara, S., Hara, T., Liang, B., Wagatsuma, K., Zuklys, S., Holländer, G. A., Nakase, H., Chiba, T., Tani-ichi, S., and Ikuta, K.
  • Journal Title: J. Immunol. Volume: 190 Pages: 6173-6179
  • DOI: 10.4049/jimmunol.1202573
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Signal transducer and activator of transcription 3 (Stat3) contributes to T-cell homeostasis by regulating pro-survival Bcl-2 family genes (2013)
  • Author(s): Lee, J. K., Won, C., Yi, E. H., Seok, S. H., Kim, M. H., Kim, S. J., Chung, M. H., Lee, H. G., Ikuta, K., and Ye, S. K.
  • Journal Title: Immunol. Volume: 140 Pages: 288-300
  • DOI: 10.1111/imm.12133
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] CD49b-dependent establishment of T helper cell memory (2013)
  • Author(s): Hanazawa, A., Hayashizaki, K., Shinoda, K., Yagita, H., Okumura, K., Löhning, M., Hara, T., Tani-ichi, S., Ikuta, K., Eckes, B., Radbruch, A., Tokoyoda, K., and Nakayama, T.
  • Journal Title: Immunol. Cell Biol. Volume: 91 Pages: 524-531
  • DOI: 10.1038/icb.2013.36
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] B cell progenitors and precursors change their microenvironment in fetal liver during early development (2013)
  • Author(s): Tsuneto, M., Tokoyoda, K., Kajikhina, E., Hauser, A. E., Hara, T., Tani-ichi, S., Ikuta, K., and Melchers, F.
  • Journal Title: Stem Cells Volume: 31 Pages: 2800-2812
  • DOI: 10.1002/stem.1421
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Distribution and function of IL-7-expressing cells in intestines (2013)
  • Author(s): 原崇裕、崔広為、設楽宗一朗、生田宏一
  • Organizer: 第42回日本免疫学会学術集会
  • Place of Presentation: 千葉
  • Year and Date: 20131211-20131211
• [Presentation] Distribution and function of IL-7-expressing cells in large intestine (2013)
  • Author(s): Hara, T. and Ikuta, K.
  • Organizer: The 4th Workshop on Synthetic Immunology
  • Place of Presentation: Kyoto
  • Year and Date: 20131116-20131116
• [Presentation] Visualizing the immune microenvironment by reporter mice (2013)
  • Author(s): Ikuta, K., Cui, G., Shitara, S., Liang, B., Tani-ichi, S., and Hara, T.
  • Organizer: The 20th East Asia Joint Symposium on Global Medical Science for the 22th Century
  • Place of Presentation: Tokyo
  • Year and Date: 20131107-20131107
• [Presentation] Identification and characterization of the IL-15-expressing cells in vivo (2013)
  • Author(s): Cui, G., Hara, T., Simmons, S., Wagatsuma, K., Tani-ichi, S., Ishii, M., and Ikuta, K.
  • Organizer: The 20th East Asia Joint Symposium on Global Medical Science for the 22th Century
  • Place of Presentation: Tokyo
  • Year and Date: 20131107-20131107
• [Presentation] Distribution and function of IL-7-expressing cells in the intestinal tissues (2013)
  • Author(s): Hara, T. and Ikuta, K.
  • Organizer: The 8th International Symposium of the Institute Network
  • Place of Presentation: Kyoto
  • Year and Date: 20130627-20130627
• [Presentation] Visualization of the immune microenvironment by reporter mice (2013)
  • Author(s): Ikuta, K., Cui, G., Shitara, S., Liang, B., Tani-ichi, S., and Hara, T.
  • Organizer: The 6th International Workshop of Kyoto T Cell Conference 2013
  • Place of Presentation: Kyoto
  • Year and Date: 20130604-20130605
• [Presentation] Visualization and characterization of IL-7- and IL-15-expressing cells in vivo (2013)
  • Author(s): Hara, T., Cui, G., Shitara, S., Tani-ichi, S. and Ikuta, K.
  • Organizer: The 6th International Workshop of Kyoto T Cell Conference 2013
  • Place of Presentation: Kyoto
  • Year and Date: 20130604-20130605
• [Remarks] 生体内リンパ器官におけるインターロイキン15ニッチの解明
  • URL: http://www.virus.kyoto-u.ac.jp/about/y2014/ikuta20140326.html
• [Remarks] 論文リスト
  • URL: http://www.virus.kyoto-u.ac.jp/Lab/ikuta_folder/publication/publication.html
• [Remarks] サイトカインIL-15を産生する細胞の可視化に成功 －免疫系の微小環境の解明に期待－
  • URL: http://www.kyoto-u.ac.jp/ja/news_data/h/h1/news6/2013_1/140121_1.htm