ビタミンDによる免疫老化におけるエピジェネティック制御機構

• Project/Area Number: 22K11745
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 59040:Nutrition science and health science-related
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 森 真弓 京都大学, 医学研究科, 特定講師 (70710060)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2024: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000); Fiscal Year 2023: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
• Keywords: ビタミンD / 免疫老化 / DNAメチル化 / エピジェネティクス / 免疫 / 老化

Outline of Research at the Start

免疫老化とは加齢に伴って起こる免疫系の変化であるが、生活中で受ける抗原刺激による活性化の重積結果としても捉えられる。本研究では免疫老化の結果として増えるとされる自己免疫疾患において、異常な免疫活性に対するビタミンDによる抑制作用に着目し、加齢で減少してしまうビタミンDのホルモンとしての働きが免疫老化の制御にも役立つのではないかと考えた。老化モデルマウスを用いた免疫学的解析からビタミンDによる制御を受ける老化因子を同定し、DNAメチル化シーケンシングデータのメタ解析と合わせて、ビタミンDによる免疫老化のエピジェネティック制御がどのようなものであるかを明らかにする。

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、T細胞における「ビタミンDによるDNAメチル化・脱メチル化を介したエピジェネティック制御機構」に着目して、特異的な抗原による活性化刺激後のマウスCD8T細胞について全ゲノムメチル化シーケンシングを遂行した。
全ゲノムメチル化シーケンシング解析の結果、多数の候補遺伝子関連領域がゲノム中に見出されたが、それらがどのようにT細胞の細胞周期や老化を制御しているのかは、この情報だけを用いて解明するのは困難であると考えた。そこで、AMED BINDS支援コンサルティングによって、①本研究で用いているT細胞のRNAシーケンシングによる網羅的遺伝子発現変動解析および、②公表されているマウス老化CD8T細胞のATACseqデータの比較解析をおこなった。前者①は、DNAメチル化・脱メチル化により直接制御されるものと、ビタミンD核内受容体が転写因子としてはたらくことにより制御されるものが含まれる。後者②は、DNAメチル化・脱メチル化やその他のエピジェネティック制御を包括したクロマチン構造変化を総合的に検出することにより、遺伝子発現制御とその領域を見出すことができる。
この結果、前年度の研究成果として確認された「ビタミンDによるCD8T細胞の老化マーカー発現抑制および細胞周期調節因子の変動」が、全トランスクリプトームレベルでも改めて確認された。これらのうち、特に細胞周期調節因子の遺伝子発現変動は、自然老化によるクロマチン構造変化にともなって遺伝子発現変動が予測されるものと概ね重複していた。さらに、新たな共同研究者とともに独自のRNAseqデータ解析をおこない、活性化CD8T細胞のRNA転写物のプロセシングがビタミンDによって変動するという発見にいたった。

Current Status of Research Progress

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

Reason

全ゲノムメチル化シーケンシング解析そのものは順調に終了した。また、前年度と同様に、当初の解析目標から方向転換を経てその他のシーケンシング解析を組み合わせることにより、広い意味での「エピジェネティック制御機構」を解明できる見込みである。

Strategy for Future Research Activity

当初の解析目標であった、ビタミンDによる活性化CD8T細胞のDNAメチル化・脱メチル化の「標的配列」の同定は終了したが、今後は通常のPCRレベルのシーケンシングで確認が必要である。また、DNAメチル化・脱メチル化制御だけではT細胞老化のエピジェネティック制御機構を説明できないと考え、RNA転写とそのプロセシングによる遺伝子発現制御およびビタミンD核内受容体を介した転写因子による遺伝子発現制御の両方を組み合わせたメカニズムを思案中である。当面はin vitroまたはex vivoの細胞レベルでビタミンDによる直接的なT細胞老化制御機構を明らかにすることを目標とする。その後、老化マウスモデルなどを用いてin vivoでビタミンDによるT細胞老化制御機構が働くことを確認する。