Rap1欠損T細胞による大腸炎・がん発症機構の解明

• 研究課題/領域番号: 19K07612
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分49070:免疫学関連
• 研究機関: 東京大学 (2022); 北里大学 (2019-2021)
• 研究代表者: 片桐 晃子 東京大学, 大学院総合文化研究科, 特任研究員 (00322157)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2022年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2019年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
• キーワード: colitis / Rap1 / TCR / regulatory T cells / microRNA / lymphopenia / proliferation / IBD / T cells / Treg / Actin foci / alpha4beta7 / microbiota / miRNA / Th17 / helper T cells / integrin

研究開始時の研究の概要

独自に開発した大腸炎・がん自然発症モデルマウスを用いて、１）T細胞におけるRap1欠損が大腸炎発症につながる新規メカニズムを明らかにする。２）活性型alpha4beta7を特異的に認識するモノクローナル抗体を作成し、その大腸炎治療効果を検討する。また、Rap1がalpha4beta7の構造変化を抑制する分子機講を解明する。３）大腸炎から大腸がんへの進行に関与する因子をプロテオミクス解析及びメタボローム解析により特定する。さらに、４）モデルマウスを用いて明らかになった大腸炎・がん原因分子に関して、ヒトIBD患者T細胞を用いた解析を行い、IBDの原因因子の可能性を検討する。

研究成果の概要

炎症性腸疾患(IBD)を自然発症するT細胞特異的Rap1欠損マウス（大腸炎モデルマウス）を用いて、以下のことを明らかにした。１)大腸炎モデルマウスでは、Rap1欠損によるTCR-mediated distal signalの低下により、大腸粘膜固有層でのRorgammat+制御性T細胞の生成及びCTLA-4を介する抑制機能が低下している。2)Rap１欠損T細胞では、alpha4beta7インテグリンが活性型構造となっているため、腸管へのホーミングが亢進している。3)腸炎惹起性T細胞ではmiR-150の発現が有意に上昇しており、その欠損は病原性T細胞の増大を抑制し、大腸炎の発症を抑制する。

研究成果の学術的意義や社会的意義

Rap1シグナルがTCR distal signalに重要な役割を果たすこと及びRap1-GDPがインテグリンalpah4beta7の活性型構造を抑制していることを初めて明らかにした。また、miR-150の阻害は、リンパ節におけるLIP(lymphopenia-induced proliferation)を抑制し、大腸炎の発症を抑制することから、miR-150阻害剤はIBDなどの自己免疫疾患治療薬として有望であることを見出した。

研究成果

• [雑誌論文] Deletion of miR-150 Prevents Spontaneous T Cell Proliferation and the Development of Colitis (2023)
  • 著者名/発表者名: Ishihara S*, Sato M*, Miyazaki H, Saito H, Sato T, Fujikado N, Sawai S, Kotani A, Katagiri K.
  • 雑誌名: Gastro Hep Advances 巻: 2 号: 4 ページ: 487-496
  • DOI: 10.1016/j.gastha.2023.01.021
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Rap1 prevents colitogenic Th17 cell expansion and facilitates Treg cell differentiation and distal TCR signaling (2022)
  • 著者名/発表者名: Ishihara Sayaka、Sato Tsuyoshi、Fujikado Noriyuki、Miyazaki Haruka、Yoshimoto Takayuki、Yamamoto Hiromitsu、Fukuda Shinji、Katagiri Koko
  • 雑誌名: Communications Biology 巻: 5 号: 1 ページ: 206-223
  • DOI: 10.1038/s42003-022-03129-x
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Rap1 is essential for B-cell locomotion, germinal center formation and normal B-1a cell population. (2021)
  • 著者名/発表者名: Ishihara S, Sato T, Sugioka R, Miwa R, Saito H, Sato R, Fukuyama H, Nakajima A, Sawai S, Kotani A, Katagiri K.
  • 雑誌名: Front Immunol. 巻: 12 ページ: 624419-624419
  • DOI: 10.3389/fimmu.2021.624419
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Comparative mapping of crawling-cell morphodynamics in deep learning-based feature space (2021)
  • 著者名/発表者名: Imoto, D., Saito, N., Nakajima, A., Honda, G., Ishida, M., Sugita, T., Ishihara, S., Katagiri, K., Okimura, C., Iwadate, Y. and Sawai, S.
  • 雑誌名: PLoS Computational Biology 巻: 17(8) 号: 8 ページ: 1009237-1009267
  • DOI: 10.1371/journal.pcbi.1009237
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Phosphatidic acid-dependent localization and basal de-phosphorylation of RA-GEFs regulate lymphocyte trafficking (2020)
  • 著者名/発表者名: Ishihara Sayaka、Sato Tsuyoshi、Du Guangwei、Guardavaccaro Daniele、Nakajima Akihiko、Sawai Satoshi、Kataoka Tohru、Katagiri Koko
  • 雑誌名: BMC Biology 巻: 18 号: 1 ページ: 75-75
  • DOI: 10.1186/s12915-020-00809-0
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Overexpression of miR-669m inhibits erythroblast differentiation (2020)
  • 著者名/発表者名: Kotaki R., et.al. Kawashima M, Yamaguchi A, Suzuki N, Koyama-Nasu R, Ogiya D, Okuyama K, Yamamoto Y, Takamatsu M, Kurosaki N, Ando K, Murata A, Ohtsuka M, Nakagawa S, Katagiri K, Kotani A.
  • 雑誌名: Sci Rep. 巻: 10 号: 1 ページ: 13554-13554
  • DOI: 10.1038/s41598-020-70442-y
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Dissection of α 4 β 7 integrin regulation by Rap1 using novel conformation-specific monoclonal anti-β 7 antibodies. (2020)
  • 著者名/発表者名: Sato T, Ishihara S, Marui R, Takagi J, Katagiri K
  • 雑誌名: Sci Rep. 巻: 10 号: 1 ページ: 13221-13221
  • DOI: 10.1038/s41598-020-70111-0
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Phosphatidic acid regulates subcellular distribution of RA-GEFs critical for chemokine-dependent migration (2020)
  • 著者名/発表者名: Momoi Yasuyuki、Nishikimi Akihiko、Du Guangwei、Kataoka Tohru、Katagiri Koko
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 524 号: 2 ページ: 325-331
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2020.01.080
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] PD-L1/L2 protein levels rapidly increase on monocytes via trogocytosis from tumor cells in classical Hodgkin lymphoma (2020)
  • 著者名/発表者名: Kawashima M, Carreras J, Higuchi H, Kotaki R, Hoshina T, Okuyama K, Suzuki N, Kakizaki M, Miyatake Y, Ando K, Nakayama M, Umezu S, Horie R, Higuchi Y, Katagiri K, Goyama S, Kitamura T, Chamoto K, Yano S,Nakamura N, and A Kotani
  • 雑誌名: Leukemia 巻: - 号: 9 ページ: 2405-2417
  • DOI: 10.1038/s41375-020-0737-9
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] HIV Reactivation in Latently Infected Cells With Virological Synapse-Like Cell Contact (2020)
  • 著者名/発表者名: Okutomi T, Minakawa S, Hirota R, Katagiri K and Morikawa Y.
  • 雑誌名: Viruese 巻: - 号: 4 ページ: 417-417
  • DOI: 10.3390/v12040417
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Role of Rap1 in preventing colitogenic Th17 cell expansion and in Treg cell differentiation. (2021)
  • 著者名/発表者名: Haruka Miyazaki, Sayaka Ishihara, Tsuyoshi Sato, Noriyuki Fujikado, Takayuki Yoshimoto, Shinji Fukuda, Koko Katagiri
  • 学会等名: 日本免疫学会
• [学会発表] Regulation of TCR signaling by Rap1 (2019)
  • 著者名/発表者名: Kageyama T, Mamiyoda M, Ishihara S, and Katagiri K.
  • 学会等名: 第48回日本免疫学会
• [学会発表] IL-17 plays critical role in the development of spontaneous colitis of T cell-specific Rap1-knockout mice. (2019)
  • 著者名/発表者名: Hashimoto H, Yoshimoto T, Kodera Y, Ishihara S, and Katagiri K.
  • 学会等名: 第48回日本免疫学会
• [産業財産権] 炎症性腸疾患の予防又は治療剤 (2022)
  • 発明者名: 片桐 晃子
  • 権利者名: 片桐 晃子
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2022
• [産業財産権] 炎症性腸疾患の予防又は治療剤 (2022)
  • 発明者名: 片桐 晃子
  • 権利者名: 片桐 晃子
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2022