Inhibitory mechanism of T cell function by inhibitory receptors

• Project/Area Number: 18H02672
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 49070:Immunology-related
• Research Institution: Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 斉藤 隆 国立研究開発法人理化学研究所, 生命医科学研究センター, チームリーダー (50205655)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000); Fiscal Year 2020: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000); Fiscal Year 2019: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000); Fiscal Year 2018: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
• Keywords: T細胞 / 抑制性レセプター / ミクロクラスター / T細胞活性化 / PD-1 / TCRミクロクラスター / LAG3 / イメージング解析 / 抑制機能 / 活性化シグナル

Outline of Annual Research Achievements

慢性感染やがん組織などでは、Ｔ細胞が機能的不全状態に陥っている。この不全状態はPD-1と共に他の抑制受容体による機能の抑制と考えられる。本研究では、新規の抑制性受容体LAG3およびTIGITを介するT細胞活性化と機能の抑制メカニズムを解析することを目的とした。免疫シナプスでのLAG3およびTIGIT抑制レセプターの詳細な動態解析のため、MHC-II/抗原ペプチドとICAM-1を発現させたplanar膜の上で 抗原特異的T細胞を活性化させる際の、LAG3, TIGITおよびPD-1の動態をTIRF顕微鏡にて解析した。 LAG3およびTIGITはT細胞活性化に伴ってミクロクラスター（MC）を形成し、活性化の中心であるTCR-MCと共局在した。相互の動態と局在の関係を調べるために、異なる蛍光でラベルした分子を発現させ、LAG3-Halo/PD-1-GFP, TIGIT-Halo/PD-1-GFP等の組合せで同時蛍光解析を行い、相互関係を解析した。活性化に伴うLAG3, TIGITのクラスターは、活性化の中心であるTCR-MCと完全に共局存した。低い抗原濃度での弱い活性化では、TCR-MCとLAG3クラスターの乖離が観察され起こり、抑制機能との関連を解析する必要がある。LAG3との共刺激によるTCR活性化シグナル下流分子のリン酸化状態に大きな差は見られていない。LAG3に会合する分子群をプルダウンし、Mass解析を行った結果、多くの会合分子を得たが明らかに抑制機能を有するものはなかった。活性化に伴うLAG3と同じ動態を示す分子を同定したので、抑制機能との関連を解析して行く予定である。抗LAG3抗体を加えると、T細胞活性化の抑制機能が阻害されるが、この際にTCR-MCとLAG3クラスターとが共局在がなくなることが判明した。

Current Status of Research Progress

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

Reason

LAG3, TIGITともに、活性化に伴ってTCR-MCと共局在することが判明した。LAG３においては、抗LAG3によって共局在が阻害され、結果として抑制機能が阻害されたことから、局在が機能的に重要なことがはっきりしたことから、予定通りに解析が進んだ。

Strategy for Future Research Activity

LAG3に会合する細胞内分子を同定したことから、この解析を進めることで、抑制活性のシグナル系を解明できる可能性がでてきた。チェックポイント療法との関連で、抗LAG3と抗PD-1の両者によってT細胞活性化抑制活性を阻害した場合の、TCR-MCにおけるLAG3, PD-1の相互関係を明らかにし、LAG3もPD-1と同様にTCR-MCに局在しなければ抑制活性を発揮しないのかを解明する。

Research Products

• [Journal Article] Inhibition of T cell activation and function by the adaptor protein CIN85. (2019)
  • Author(s): Kong Mei S*., Hashimoto-Tane A*., Kawashima Y., Sakuma M., Yokosuka T., Kometani K., Onishi R., Carpino N., Ohara O., Kurosaki T., Phua K.K. and Saito, T.
  • Journal Title: Sci Signal Volume: 12 Pages: 1609-1625
  • DOI: 10.1126/scisignal.aav4373
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Molecular dynamics of co-signal molecules in T cell activation (2019)
  • Author(s): Saito T.
  • Journal Title: Adv. Exp. Med. Biol. Volume: 1189 Pages: 135-142
  • DOI: 10.1007/978-981-32-9717-3_5
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A unique nanoparticulate TLR9 agonist enables a HA split vaccine to confer FcγR-mediated protection against heterologous lethal influenza virus infection (2019)
  • Author(s): Yamamoto Takuya、Masuta Yuji、Momota Masatoshi、Kanekiyo Masaru、Kanuma Tomohiro、Takahama Shoukichi、Moriishi Eiko、Yasutomi Yasuhiro、Saito Takashi、Graham Barney S、Takahashi Yoshimasa、Ishii Ken J
  • Journal Title: International Immunology Volume: 31 Pages: 81-90
  • DOI: 10.1093/intimm/dxy069
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Reciprocal regulation of STING and TCR signaling by mTORC1 for T-cell activation and function. (2019)
  • Author(s): Imanishi, T., M. Unno, W. Kobayashi, N. Yoneda, S. Matsuda, K. Ikeda, T. Hoshii, A. Hirao, K. Miyake, G. N. Barber, M. Arita, K. J. Ishii, S. Akira, and T, Saito.
  • Journal Title: Life Sci Alliance Volume: 2 Issue: 1
  • DOI: 10.26508/lsa.201800282
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Importance of Fc Receptor γ-Chain ITAM Tyrosines in Neutrophil Activation and in vivo Autoimmune Arthritis (2019)
  • Author(s): Nemeth T, Futosi K., Szabo M., Aradi P., Saito T., Mocsai A. and Jakus Z
  • Journal Title: Frontier of Immunology Volume: 10 Pages: 252-252
  • DOI: 10.3389/fimmu.2019.00252
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Deregulated Mucosal Immune Surveillance through Gut-Associated Regulatory T Cells and PD-1+T Cells in Human Colorectal Cancer (2018)
  • Author(s): Fujimoto Hanae、Saito Yoriko、Ohuchida Kenoki、Kawakami Eiryo、Fujiki Saera、Watanabe Takashi、Ono Rintaro、Kaneko Akiko、Takagi Shinsuke、Najima Yuho、Hijikata Atsushi、Cui Lin、Ueki Takashi、Oda Yoshinao、Hori Shohei、Ohara Osamu、Nakamura Masafumi、Saito Takashi、Ishikawa Fumihiko
  • Journal Title: Journal of Immunology Volume: 200 Pages: 3291-3303
  • DOI: 10.4049/jimmunol.1701222
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Negative regulation of T cell activation and function by the CINB5 adaptor protein (2019)
  • Author(s): Saito T., Hashimoto-Tane A., Kong M.S.
  • Organizer: FASEB Science Research Conference
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 自己免疫関連脱リン酸化酵素PTPN22がT細胞活性化に伴って形成する抑制性コンプレックスの解析 (2019)
  • Author(s): Hashimoto-Tane A. and Saito T.
  • Organizer: 第29 回学術集会 Kyoto T Cell Conference
• [Presentation] T細胞受容体クラスターとPTPN22(Lyp)を含む自己免疫関連分子集合体の解析 (2019)
  • Author(s): Hashimoto-Tane A. and Saito T.
  • Organizer: 第140回日本薬理学会関東部会
• [Presentation] Reciprocal regulation of STING and TCR signaling by mTORC1 for T-cell activation and functions (2018)
  • Author(s): Takayuki Imanishi, Takashi Saito
  • Organizer: TOLL Meeting 2018
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Molecular assembly and function of PTPN22 in T cell receptor signaling (2018)
  • Author(s): Akiko Hashimoto-Tane, Takashi Saito
  • Organizer: FASEB Immunoreceptors and Immunotherapy
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Dynamic regulation of inhibitory signals on T cell activation (2018)
  • Author(s): Takashi Saito
  • Organizer: EMBO Workshop: Lymphocyte antigen receptor signalling
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Negative regulation of T cell activation and function by the CINB5 adaptor protein (2018)
  • Author(s): Takashi Saito, Mei Suen Kong, Akiko Hashimoto-Tane
  • Organizer: The 47th Annual Meeting of the Japanese Society for Immunology
• [Presentation] Functional analysis of autoimmune-associated phosphatase PTPN2(TCPTP) in T cells (2018)
  • Author(s): Akiko Hashimoto-Tane, Takashi Saito
  • Organizer: The 47th Annual Meeting of the Japanese Society for Immunology
• [Presentation] Reciprocal regulation of STING and TCR signaling by mTORC1 for T cell activation and functions (2018)
  • Author(s): Takayuki Imanishi, Takashi Saito
  • Organizer: The 47th Annual Meeting of the Japanese Society for Immunology
• [Presentation] Dynamic negative regulation of T cell activation by co-inhibitory receptor and adaptors (2018)
  • Author(s): Takashi Saito
  • Organizer: Seminar in Hokkaido University
  • Invited