Investigation of the pathogenesis of Sjogren's syndrome based on single-cell RNA sequencing

• Project/Area Number: 20K18479
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 57020:Oral pathobiological science-related
• Research Institution: The University of Tokushima
• Principal Investigator: OTSUKA Kunihiro 徳島大学, ポストLEDフォトニクス研究所, 助教 (90847865)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2020: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
• Keywords: シェーグレン症候群 / 自己免疫疾患 / CD4陽性T細胞 / 唾液腺 / 臓器特異性 / 疾患特異性 / シングルセルRNAシーケンス解析 / シングルセルRNAシークエンス解析

Outline of Research at the Start

シェーグレン症候群は、唾液腺などの外分泌腺を標的とする自己免疫疾患であり、指定難病の1つである。原因として、加齢や性ホルモンの変化に伴う全身的な免疫異常によって唾液腺に免疫細胞が浸潤し、唾液腺の破壊に関与することが知られている。しかし、免疫細胞が持つ多様で変化しつづける性格が故に、自己免疫疾患での細胞動態については明らかではなかった。本研究では、シングルセルRNAシークエンス解析により免疫細胞の多様な変化を遺伝子情報として捉え、細分化することで、自己免疫疾患における免疫細胞のダイナミックに変化する動態を詳細に解析し、病原性細胞の特定やその発生メカニズムを明らかにする。

Outline of Final Research Achievements

Sjogren’s syndrome (SS) is an autoimmune disease affected salivary and lacrimal glands. We made a mouse model for SS (SS model), and performed single cell RNA-sequencing by using salivary glands from SS model and control mice. As a result, a unique CD4+ T cell population that expressed several proinflammatory molecules was found in salivary glands from SS model, but not control. The treatment with a neutralizing antibody improved the autoimmune pathology in SS model. The expression of a receptor for a proinflammatory molecule also was increased in salivary glands from SS model, suggested that a proinflammatory signal via a unique CD4+ T cell population might contribute to the pathogenesis for SS. This study is expected that a unknown mechanism for the development of SS will be clarified and new strategies for the diagnosis or treatment for SS will be found.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

我々が見出したSS特異的なCD4陽性T細胞は、SS病態でどのように関与しているかについて、これまでに報告がない。そのため、新規の診断マーカーや治療標的の確立のために非常に重要な細胞集団であると推察される。また、我々の想定している発症機序は、唾液腺局所で生じる現象であり、この機序を阻害することは全身的な影響を最小限にしながら、SSの発症を抑制できるため、低侵襲な治療法の開発が期待される。

Research Products

• [Journal Article] Stimulation of the farnesoid X receptor promotes M2 macrophage polarization (2023)
  • Author(s): Jaroonwitchawan Thiranut、Arimochi Hideki、Sasaki Yuki、Ishifune Chieko、Kondo Hiroyuki、Otsuka Kunihiro、Tsukumo Shin-ichi、Yasutomo Koji
  • Journal Title: Frontiers in Immunology Volume: 14 Pages: 1065790-1065800
  • DOI: 10.3389/fimmu.2023.1065790
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Highly sensitive detection of nucleocapsid protein from SARS-CoV-2 using a near-infrared surface plasmon resonance sensing system (2022)
  • Author(s): Kajisa Taira、Yano Taka-aki、Koresawa Hidenori、Otsuka Kunihiro、Sakane Ayuko、Sasaki Takuya、Yasutomo Koji、Yasui Takeshi
  • Journal Title: Optics Continuum Volume: 1 Issue: 11 Pages: 2336-2336
  • DOI: 10.1364/optcon.472486
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Disturbed natural killer cell homeostasis in the salivary gland enhances autoimmune pathology via IFN-γ in a mouse model of primary Sjogren’s syndrome (2022)
  • Author(s): Sato Mami、Arakaki Rieko、Tawara Hiroaki、Nagao Ruka、Tanaka Hidetaka、Tamura Kai、Kawahito Yuhki、Otsuka Kunihiro、Ushio Aya、Tsunematsu Takaaki、Ishimaru Naozumi
  • Journal Title: Frontiers in Medicine Volume: 9 Pages: 1036787-1036787
  • DOI: 10.3389/fmed.2022.1036787
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Exposure to Multiwall Carbon Nanotubes Promotes Fibrous Proliferation by Production of Matrix Metalloproteinase-12 via NF-κB Activation in Chronic Peritonitis (2022)
  • Author(s): Tsunematsu Takaaki、Arakaki Rieko、Sato Mami、Saito Masako、Otsuka Kunihiro、Furukawa Yusuke、Taquahashi Yuhji、Kanno Jun、Ishimaru Naozumi
  • Journal Title: The American Journal of Pathology Volume: 192 Issue: 11 Pages: 1559-1572
  • DOI: 10.1016/j.ajpath.2022.07.009
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Virus Infections Play Crucial Roles in the Pathogenesis of Sjogren’s Syndrome (2022)
  • Author(s): Otsuka Kunihiro、Sato Mami、Tsunematsu Takaaki、Ishimaru Naozumi
  • Journal Title: Viruses Volume: 14 Issue: 7 Pages: 1474-1474
  • DOI: 10.3390/v14071474
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Blockade of the CXCR3-CXCL10 axis ameliorates inflammation caused by immunoproteasome dysfunction (2022)
  • Author(s): Yuki Sasaki, Hideki Arimochi, Kunihiro Otsuka, Hiroyuki Kondo, Shin-ichi Tsukumo, Koji Yasutomo
  • Journal Title: JCI Insight Volume: ７ Issue: 7
  • DOI: 10.1172/jci.insight.152681
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Markers of Memory CD8 T Cells Depicting the Effect of the BNT162b2 mRNA COVID-19 Vaccine in Japan (2022)
  • Author(s): Kondo Hiroyuki、Kageyama Takahiro、Tanaka Shigeru、Otsuka Kunihiro、Tsukumo Shin-ichi、Mashimo Yoichi、Onouchi Yoshihiro、Nakajima Hiroshi、Yasutomo Koji
  • Journal Title: Frontiers in Immunology Volume: 13 Pages: 836923-836933
  • DOI: 10.3389/fimmu.2022.836923
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Blockade of the CXCR3-CXCL10 axis ameliorates inflammation caused by immunoproteasome dysfunction (2022)
  • Author(s): Sasaki Y, Arimochi H, Otsuka K, Kondo H, Tsukumo SI, Yasutomo K.
  • Journal Title: JCI insight Volume: -
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Ultrasensitive detection of SARS-CoV-2 nucleocapsid protein using large gold nanoparticle-enhanced surface plasmon resonance (2022)
  • Author(s): Yano T, Kajisa T, Ono M, Miyasaka Y, Hasegawa Y, Saito A, Otsuka K, Sakane A, Sasaki T, Yasutomo K, Hamajima R, Kanai Y, Kobayashi T, Matsuura Y, Itonaga M, Yasui T.
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 12 Issue: 1 Pages: 1060-1060
  • DOI: 10.1038/s41598-022-05036-x
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Necroptosis protects against exacerbation of acute pancreatitis (2021)
  • Author(s): Boonchan Michittra、Arimochi Hideki、Otsuka Kunihiro、Kobayashi Tomoko、Uehara Hisanori、Jaroonwitchawan Thiranut、Sasaki Yuki、Tsukumo Shin-ichi、Yasutomo Koji
  • Journal Title: Cell Death & Disease Volume: 12 Issue: 6 Pages: 601-601
  • DOI: 10.1038/s41419-021-03847-w
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Distinct Roles of IL-1β and IL-18 in NLRC4-Induced Autoinflammation (2020)
  • Author(s): Sasaki Yuki、Otsuka Kunihiro、Arimochi Hideki、Tsukumo Shin-Ichi、Yasutomo Koji
  • Journal Title: Frontiers in Immunology Volume: 11 Pages: 591713-591713
  • DOI: 10.3389/fimmu.2020.591713
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Th2 response enhances the differentiation into follicular B cells to progress the pulmonary autoimmune lesions in a mouse model of Sjogren’s syndrome (2022)
  • Author(s): Mami Sato, Aya Ushio, Kunihiro Otsuka, Takaaki Tsunematsu, Naozumi Ishimaru
  • Organizer: 第51回日本免疫学会学術集会
• [Presentation] CD153+ CD4+ T cells exacerbate the autoimmune pathology via the interaction with CD30+ cells in salivary glands in Sjogren's syndrome (2022)
  • Author(s): Kunihiro Otsuka, Hiroyuki Kondo, Shin-ichi Tsukumo, Rieko Arakaki, Mami Sato, Hideo Yagita, Naozumi Ishimaru, Koji Yasutomo
  • Organizer: 第51回日本免疫学会学術集会
• [Presentation] Pathological analysis of nasal tissue in a murine model of Sjogren’s syndrome (2022)
  • Author(s): Tamura Kai, Yuki Kawahito, Mami Sato, Kunihiro Otsuka, Takaaki Tsunematsu, Naozumi Ishimaru
  • Organizer: 第51回日本免疫学会学術集会
• [Presentation] Role of Mucin 19 in Pathogenesis of a Mouse Model for Sjogren's Syndrome (2022)
  • Author(s): Yuki Kawahito, Kai Tamura, Mami Sato, Kunihiro Otsuka, Takaaki Tsunematsu, Naozumi Ishimaru
  • Organizer: 第51回日本免疫学会学術集会
• [Presentation] Exposure to Multi-Wall Carbon Nanotubes Promotes Fibrous Proliferation by Production of Matrix Metalloproteiase-12 via NF-κB Activation in Chronic Peritonitis (2022)
  • Author(s): Takaaki Tsunematsu, Rieko Arakaki, Mami Sato, Kunihiro Otsuka, Naozumi Ishimaru
  • Organizer: 第51回日本免疫学会学術集会
• [Presentation] 頭頸部扁平上皮癌における染色体パッセンジャー複合体構成因子 Borealin の高発現がもたらす新たな役割 (2022)
  • Author(s): 俵 宏彰 , 常松貴明 , 永尾瑠佳 , 福田一稀 , 佐藤真美 , 大塚邦紘 , 牛尾 綾 , 石丸直澄
  • Organizer: 第58回日本口腔組織培養学会 学術大会・総会
• [Presentation] がんにおける染色体パッセンジャー複合体構成因子Borealinの高発現がもたらす新たな機能 (2022)
  • Author(s): 俵 宏彰 , 常松 貴明 , 永尾 瑠佳 , 佐藤 真美 , 大塚 邦紘 , 石丸 直澄
  • Organizer: 第45回日本分子生物学学会年会
• [Presentation] 新型コロナウイルス N タンパク抗原のデュアル光コム・バイオセンシング (2022)
  • Author(s): 宮村祥吾 , 麻植凌 , 仲原拓弥 , 岡田昇太 , 加治佐平 , 時実悠 , 南川丈夫 , 矢野隆章 , 田上周路 , 大塚邦紘 , 坂根亜由子 , 佐々木卓也 , 安友康二 , 安井武史
  • Organizer: 第83回応用物理学会秋季学術講演会
• [Presentation] Markers of memory CD8 T cells depicting the effect of the BNT162b2 mRNA COVID-19 vaccine in Japan (2022)
  • Author(s): 近藤 博之 , 九十九 伸一 , 大塚 邦紘 , 安友 康二
  • Organizer: 第45回日本分子生物学学会年会
• [Presentation] 研究紹介 -シェーグレン症候群の基礎研究について- (2022)
  • Author(s): 大塚邦紘
  • Organizer: 第33回日本臨床口腔病理学会 「若手の集い」
  • Invited
• [Presentation] シングルセルRNA-seqとマルチプレックスSpatial解析を基盤としたシェーグレン症候群の標的臓器微小環境変化の解明 (2022)
  • Author(s): 大塚 邦紘 , 近藤 博之 , 九十九 伸一 , 新垣 理恵子 , 佐藤 真美 , 常松 貴明 , 石丸 直澄 , 安友 康二
  • Organizer: 第33回日本臨床口腔病理学会
• [Presentation] 頭頸部扁平上皮癌における染色体パッセンジャー複合体構成因子 Borealin の新たな機能 (2022)
  • Author(s): 常松 貴明 , 俵 宏彰 , 佐藤 真実 , 新垣理恵子 , 大塚 邦紘 , 牛尾 綾 , 石丸 直澄
  • Organizer: 第64回歯科基礎医学会学術大会
• [Presentation] シングルセル RNA-seq とマルチプレックス Spatial 解析を基盤としたシェーグレン症候群の標的臓器微小環境変化の解明 (2022)
  • Author(s): 大塚 邦紘 , 近藤 博之 , 九十九伸一 , 新垣理恵子 , 佐藤 真美 , 常松 貴明 , 石丸 直澄 , 安友 康二
  • Organizer: 第64回歯科基礎医学会学術大会
• [Presentation] シェーグレン症候群モデルマウス肺病変におけるケモカインの機能分析 (2022)
  • Author(s): 佐藤 真美 , 大塚 邦紘 , 常松 貴明 , 石丸 直澄
  • Organizer: 第64回歯科基礎医学会学術大会
• [Presentation] シェーグレン症候群モデルマウスである NFS/sld マウスの変異遺伝子 Mucin19 の発現解析と病態との関連性 (2022)
  • Author(s): 川人 祐樹 , 田村 海 , 常松 貴明 , 佐藤 真美 , 大塚 邦紘 , 石丸 直澄
  • Organizer: 第64回歯科基礎医学会学術大会
• [Presentation] シェーグレン症候群モデルマウスにおける鼻腔組織の病態解析 (2022)
  • Author(s): 田村 海 , 川人 祐樹 , 佐藤 真美 , 大塚 邦紘 , 常松 貴明 , 石丸 直澄
  • Organizer: 第64回歯科基礎医学会学術大会
• [Presentation] Genetic and Immunological Research in Japan Cohort (2022)
  • Author(s): Kunihiro Otsuka , Koji Yasutomo
  • Organizer: eASIA Forum : Genetics, Immunololgical & Neurological Consequences in COVID-19 Cohorts (GINCO-Cohort) (Web会議)
  • Invited
• [Presentation] Dual-Comb Biosensing for Rapid Detection of SARS-CoV-2 (2022)
  • Author(s): S. Miyamura , R. Oe , T. Nakahara , S. Okada , T. Kajisa , S. Taue , Y. Tokizane , T. Minamikawa , T. Yano , K. Otsuka , A. Sakane , T. Sasaki , K. Yasutomo , T. Yasui
  • Organizer: Conference on Lasers and Electro-Optics 2022 (CLEO2022)
• [Presentation] シングルセルRNA-seqで紐解くシェーグレン症候群モデルに特徴的に出現するT細胞集団の解析 (2022)
  • Author(s): 大塚邦紘 , 九十九伸一 , 近藤博之 , 新垣理恵子 , 佐藤真美 , 福田一稀 , 俵宏彰 , 常松貴明 , 石丸直澄 , 安友康二
  • Organizer: 第111回日本病理学会総会
• [Presentation] 日本における新型 SARS-CoV-2 mRNA ワクチン BNT162b2 の効果を示す メモリーCD8T 細胞マーカー (2022)
  • Author(s): 近藤 博之 , 大塚 邦紘 , 九十九 伸一 , 安友 康二
  • Organizer: 第20回 四国免疫フォーラム (Web会議)
• [Presentation] シェーグレン症候群モデルマウス肺病変に対するケモカイン群の機能的解析 (2022)
  • Author(s): 佐藤 真美 , 牛尾 綾 , 大塚 邦紘 , 常松 貴明 , 新垣 理恵子 , 石丸 直澄
  • Organizer: 第20回 四国免疫フォーラム (Web会議)
• [Presentation] シェーグレン症候群モデルマウス鼻腔組織の病態解析 (2022)
  • Author(s): 田村 海 , 新垣理恵子 , 川人 祐樹 , 福田 一稀 , 佐藤 真美 , 大塚 邦紘 , 常松 貴明 , 石丸 直澄
  • Organizer: 第111回日本病理学会総会
• [Presentation] カーボンナノチューブ暴露によるマクロファージの MMP-12 を介した慢性炎症機序 (2022)
  • Author(s): 福田 一稀 , 常松 貴明 , 新垣理恵子 , 佐藤 真美 , 大塚 邦紘 , 石丸 直澄
  • Organizer: 第111回日本病理学会総会
• [Presentation] シェーグレン症候群疾患モデルにおける肺病変発症への CCL6 の役割 (2022)
  • Author(s): 佐藤 真美 , 牛尾 綾 , 福田 一稀 , 大塚 邦紘 , 常松 貴明 , 新垣理恵子 , 石丸 直澄
  • Organizer: 第111回日本病理学会総会
• [Presentation] 口腔扁平上皮癌における Borealin の高発現がもたらす Survivin 安定化機構の解明 (2022)
  • Author(s): 常松 貴明 , 俵 宏彰 , 田中 秀卓 , 福田 一稀 , 佐藤 真美 , 大塚 邦紘 , 新垣理恵子 , 石丸 直澄
  • Organizer: 第111回日本病理学会総会
• [Presentation] 下顎骨病変 (2022)
  • Author(s): 佐藤真美, 常松貴明, 大塚邦紘, 石丸直澄
  • Organizer: 日本病理学会中国四国支部学術集会 第 137 回スライドカンファレンス
• [Presentation] Genetics, Immunological and Neurological Long-term Consequences in Prospective COVID-19 Cohort in Thailand, Japan, Philippines and USA (2021)
  • Author(s): Nattiya H, Fresthel MC, Otsuka K
  • Organizer: Science, Technology and Innovation (STI) for Global Challenges
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Single-cell RNA sequencing reveals accumulation of CD4 and CD8 T cells with unique phenotypes in salivary glands of Sjogren's syndrome model mice (2021)
  • Author(s): Otsuka K, Tsukumo SI, Arakaki R, Yagita H, Ishimaru N, Yasutomo K
  • Organizer: The 50th Annual Meeting of the Japanese Society for Immunology
• [Presentation] Blockade of the CXCR3-CXCL10 axis ameliorates inflammatory responses caused by immunoproteasome dysfunctions (2021)
  • Author(s): Sasaki Y, Arimochi H, Otsuka K, Kondo H, Tsukumo SI, Yasutomo K
  • Organizer: The 50th Annual Meeting of the Japanese Society for Immunology
• [Presentation] シェーグレン症候群モデルマウスを用いた M3PAM を用いた治療効果とその作用機序 (2021)
  • Author(s): 俵宏彰, 新垣理恵子, 大塚邦紘, 石丸直澄
  • Organizer: 第29回日本シェーグレン症候群学会学術集会
• [Presentation] シェーグレン症候群モデルマウスにおける肺病変の病態探索 (2021)
  • Author(s): 佐藤真美, 牛尾綾, 福田一稀, 俵宏彰, 大塚邦紘, 常松貴明, 新垣理恵子, 石丸直澄
  • Organizer: 第29回日本シェーグレン症候群学会学術集会
• [Presentation] 屈折率センシング光コムを用いたバイオセンシングに関する検討(4)~新型コロナウイルス(SARS-CoV-2)の検出~ (2021)
  • Author(s): 仲原拓弥, 麻植凌, 加治佐平, 時実悠, 南川丈夫, 田上周路, 大塚邦紘, 坂根亜由子, 安友康二, 佐々木卓也, 安井武史
  • Organizer: 第82回応用物理学会秋季学術講演会
• [Presentation] Achaete-Scute Homologue 2-Regulated Follicular Helper T Cells Promote Autoimmunity in a Murine Model for Sjogren Syndrome (2021)
  • Author(s): Otsuka K, Yamada A, Saito M, Ushio A, Sato M, Kisoda S, Shao W, Tsunematsu T, Kudo Y, Arakaki R, Ishimaru N
  • Organizer: The 32th Annual Meeting of the Japanese Society of Oral Pathology
• [Presentation] シェーグレン症候群モデルマウスにおける腺外病変 (2021)
  • Author(s): 佐藤真美, 牛尾綾, 福田一稀, 俵宏彰, 大塚邦紘, 常松貴明, 新垣理恵子, 石丸直澄
  • Organizer: 第19回 四国免疫フォーラム
• [Presentation] Deficiency in Ripk3 or Mlkl exacerbates acute pancreatitis with increased apoptosis of acinar cells (2021)
  • Author(s): Boonchan M, Arimochi H, Otsuka K, Kobayashi T, Uehara H, Jaroonwitchawan T, Sasaki Y, Tsukumo SI, Yasutomo K
  • Organizer: 第19回 四国免疫フォーラム
• [Presentation] SARS-CoV-2由来RNAの高感度検出に向けたプラズモニックバイオセンサ (2021)
  • Author(s): 加治佐 平、矢野 隆章、大塚 邦紘、九十九 伸一、坂根 亜由子、駒 貴明、野間口 雅子、安友 康二、佐々木 卓也、安井 武史
  • Organizer: 第68回応用物理学会春季学術講演会
• [Presentation] 鈴木 昭浩 , 大塚 邦紘 , 髙成 広起 , 永松 謙太郎 , 白井 昭博 (2020)
  • Author(s): 次世代光による細胞光応答の解明
  • Organizer: LED総合フォーラム 2020
• [Book] 診断病理 (2022)
  • Author(s): 大塚邦紘 , 常松貴明 , 石丸直澄
  • Total Pages: 7
  • Publisher: 日本病理学会
• [Book] 医学のあゆみ (間質性肺疾患の研究と診療UPDATE) (2022)
  • Author(s): 大塚邦紘 , 安友康二
  • Total Pages: 6
  • Publisher: 医歯薬出版株式会社
• [Book] 日本臨床 (特集 シェーグレン症候群) (2022)
  • Author(s): 大塚邦紘 , 常松貴明 , 牛尾綾 , 佐藤真美 , 石丸直澄
  • Total Pages: 6
  • Publisher: 日本臨床社