Analysis of molecular mechanisms required for differentiation potential of naive T cells

Research Project

Project/Area Number	19K22547
Research Category	Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
Allocation Type	Multi-year Fund
Review Section	Medium-sized Section 49:Pathology, infection/immunology, and related fields
Research Institution	Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University
Principal Investigator	石川裕規沖縄科学技術大学院大学, 免疫シグナルユニット, 准教授 (30648621)
Project Period (FY)	2019-06-28 – 2021-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help	¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000) Fiscal Year 2020: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000) Fiscal Year 2019: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Keywords	ナイーブT細胞 / ヘルパーT細胞 / 分化制御 / T細胞 / 分化 / RNA
Outline of Research at the Start	ヘルパーT細胞は様々な免疫反応において司令塔の役割を担う。ナイーブCD4 T細胞は抗原刺激時の環境に応じて異なるヘルパーT細胞に分化するが、このナイーブCD4 T細胞の分化能がどのように制御しているのかはよく分かっていない。この疑問に答えるために、本研究ではナイーブCD4 T細胞に高く発現するJunB RNAに着目し、その機能を明らかにすることを目指す。
Outline of Annual Research Achievements	標的抗原の刺激を受けていない未感作の（ナイーブ）CD4+ T細胞は抗原刺激時の状況に応じて様々なTヘルパー細胞や制御性T細胞へと分化することで免疫の司令塔の役割を果たす。抗原刺激時におけるナイーブT細胞から各種T細胞亜集団への分化を制御するメカニズムが近年の主要な研究対象の一つとなっている一方で、抗原刺激前のナイーブT細胞が多分化能を維持するメカニズムについてはあまり調べられていない。申請者はこれまでに抗原刺激を受けたナイーブCD4+ T細胞において発現誘導される転写因子JunBがT細胞亜集団の分化制御に必須な役割を担うことを明らかにしてきた。例えば、Junb欠損ナイーブCD4+ T細胞は自己免疫疾患の原因となるTh17細胞へと分化する能力を失う。意外にも、Junb欠損ナイーブT細胞のTh17細胞への分化不全は、抗原刺激後すぐにJunB cDNAを導入しても回復しなかった。これらの観察から、JunBが抗原刺激前のナイーブT細胞において、Th17細胞への分化能を維持するために機能する可能性を考えた。興味深いことに、ナイーブCD4+ T細胞において、JunBタンパク質の発現は検出できないにも拘わらず高レベルのJunb mRNA発現が認められた。しかも、RNA-seq解析の結果では、ナイーブCD4+ T細胞において発現するJunb mRNAは、分化したヘルパーT細胞において発現するものとは異なるRNAアイソフォームであることがし察された。このユニークなJunb mRNAのヘルパーT細胞分化における役割を理解するために、これを特異的に欠損するノックアウトマウスを作製した。このノックアウトマウスは異状なく産まれ、健康状態に関しても目立った変化は認められなかった。今後はこのノックアウトマウスの表現型を解析し、ヘルパーT細胞分化の新たな制御メカニズムを明らかにする。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 当初の予定通り、ナイーブCD4 T細胞に特異的に発現するJunB mRNAに特異的な遺伝子領域を欠損する新たなマウスを作製に成功した。実験に必要なマウス数も得られつつあるので、早急に表現型解析を開始できる状況にある。
Strategy for Future Research Activity	新たに作製したJunB欠損マウスのナイーブCD4+ T細胞を単離し、Th17細胞を含む各種Tヘルパー細胞および制御性T細胞への分化能を調べる。さらに、 Th17細胞に依存する実験的自己免疫性脳脊髄炎を誘導し、病態およびT細胞の挙動も調べる。新たなJunB欠損マウス由来のナイーブCD4+ T細胞においてTヘルパー細胞への分化能に異常が見られた場合、その原因となる分子メカニズムを明らかにするために、ナイーブCD4+ T細胞においてJunB欠損が遺伝子発現、ヒストン修飾、クロマチン開閉状態に与える影響をRNA-seq、ヒストンChIP-seq、Atac-seqにてそれぞれ解析する。