Ｔ細胞機能の異常が誘発する肺の恒常性破綻の分子機構とその制御機構の解明

• 研究課題/領域番号: 21K08205
• 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53030:呼吸器内科学関連
• 研究機関: 愛媛大学
• 研究代表者: 桑原 誠 愛媛大学, 医学系研究科, 講師 (00568214)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2022年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2023年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: Bach2 / IL-7R / IL-33R / アレルギー性気道炎症 / 肺胞蛋白症 / IL-33R+ Th2 / T細胞 / 気道炎症

研究開始時の研究の概要

転写因子Bach2の一塩基多型は様々な臓器特異的免疫疾患と関連することが報告されている。申請者はT細胞特異的Bach2欠損マウスの肺で、IL-33受容体陽性(IL-33R+)Th2細胞が増加し、アレルギー性気道炎症が自然発症すること、T細胞特異的Bach2トランスジェニックマウスの肺で、Tregが増加して肺胞蛋白症が自然発症することを見出した。そこで本研究では、T細胞のBach2の発現異常がT細胞の機能不全と、それに伴う呼吸器疾患を引き起こすことを明らかにする。最終的には、T細胞のBach2の適切な発現調節が肺の恒常性に重要であり、その破綻が呼吸器疾患誘発するという新規概念の提唱を目指す。

研究実績の概要

(1) Bach2の発現低下によるIL-33受容体陽性（IL-33R+）Th2 細胞分化誘導機構と、(2) Bach2発現上昇（維持）による肺胞蛋白症（PAP）発症機構の解析を実施した。
(1) Th2細胞において、Bach2発現低下に伴う、IL-7-mTOR経路を介した解糖系の活性化がIL-33R+Th2細胞分化の誘導を制御していることを見出している。今回、IL-7/IL-7R下流分子であるStat5のIL-33R+ Th2細胞誘導における役割を解析した。Th2細胞誘導条件で刺激培養したCD4 T細胞において、Stat5A/Bを欠損すると、IL-7Rの発現に影響を与えずに、IL-33R+ Th2 細胞の誘導が抑制された。また、Stat5A/B欠損Th2細胞では、IL-7による解糖系の活性化が低下した。これらの結果から、Bach2の発現低下によるIL-7依存的なmTOR経路とStat5経路の活性化を介した解糖系の促進が、IL-33R+Th2細胞の誘導を制御していることが考えられた。
(2)T細胞特異的Bach2ノックイン（Bach2 KI）マウスの肺のマクロファージとTregを解析した。マクロファージについては、肺胞マクロファージと間質性マクロファージの組成・機能変化を明らかにするために、3’-RNA-シーケンス解析を実施しているところである。Treg については、マイクロCTを用いた解析から、Bach2 KIマウスの肺において、PD-1-high Tregの増加に伴って、肺胞蛋白症（PAP）が発症することがわかった。また、PAPを強く発症したBach2 KI マウスの肺のPD-1-high TregはIL-18Rの発現が高いことから、肺環境のIL-18依存的にTreg が活性化・増殖することで、PAPが誘発される可能性が考えられた。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

Bach2の発現低下したTh2細胞において、IL-7によるmTORおよびStat5 の活性化を介した解糖系の促進が、IL-33R+ Th2 細胞の誘導を制御することが明らかになった。
PD-1-high Tregの増加によって、PAPが誘発することが示唆された。また、PD-1-high Treg は IL-18R の発現が高いことがわかった。PD-1-high TregのIL-18感受性の亢進が、PAPの誘発に関与する可能性が考えられた。今後、IL-18欠損マウスを用いて、IL-18依存的なTregの増加によるPAPの発症について解析を行う。

今後の研究の推進方策

申請者は、IL-33R+ Th2 細胞の誘導および機能制御を標的とした新規定分子化合物SH-2251を見出している。2023年度は、SH-2251の標的分子である転写調節因子Gfi1のIL-33R+ Th2 細胞の分化および機能における役割を解析する。具体的には、T細胞特異的Gfi1欠損マウス（樹立済み）およびCRISPR/Cas9システムによるGfi1ノックアウトシステムを用いて、Gfi1によるIL-33R+ Th2 細胞分化・機能の制御を明らかにする。
また、Bach2 KI マウスのPAPの解析も継続する。上記の通り、IL-18依存的なTregの増加がPAPの誘発に関与する可能性について、IL-18欠損マウスを用いて検証する。具体的には、Bach2 KIマウスをIL-18欠損マウスと交配し、PAPの発症が軽減するかについて解析行う。また、IL-18欠損マウスにBach2 KIマウスのT細胞を移入し、PAPが誘発されないことを検討する。一方、3’-RNAシーケンスによるBach2 KIマウスの肺マクロファージの組成および機能の変化と、Csf1r阻害剤混入餌によるBach2 KI マウスのPAP発症抑制について解析し、マクロファージの機能変化によるPAP発症についても明らかにする。

研究成果

• [雑誌論文] The early neutrophil-committed progenitors aberrantly differentiate into immunoregulatory monocytes during emergency myelopoiesis (2023)
  • 著者名/発表者名: Ikeda N, Kubota H, Suzuki R, Morita M, Yoshimura A, Osada Y, Kishida K, Kitamura D, Iwata A, Yotsumoto S, Kurotaki D, Nishimura K, Nishiyama A, Tamura T, Kamatani T, Tsunoda T, Murakawa M, Asahina Y, Hayashi Y, Harada H, Harada Y, Yokota A, Hirai H, Seki T, Kuwahara M, Yamashita M, Shichino S, Tanaka M, Asano K.
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 42 号: 3 ページ: 112165-112165
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2023.112165
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The Inhibition of Glycolysis in T Cells by a Jak Inhibitor Ameliorates the Pathogenesis of Allergic Contact Dermatitis in Mice (2023)
  • 著者名/発表者名: Okamoto Michiko、Omori-Miyake Miyuki、Kuwahara Makoto、Okabe Masataka、Eguchi Mariko、Yamashita Masakatsu
  • 雑誌名: Journal of Investigative Dermatology 巻: - 号: 10 ページ: 1973-1982.e5
  • DOI: 10.1016/j.jid.2023.03.1667
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The histone demethylase Utx controls <scp>CD8</scp> ⁺ T‐cell‐dependent antitumor immunity via epigenetic regulation of the effector function (2023)
  • 著者名/発表者名: Noda Haruna、Suzuki Junpei、Matsuoka Yuko、Matsumoto Akira、Kuwahara Makoto、Kamei Yoshiaki、Takada Yasutsugu、Yamashita Masakatsu
  • 雑誌名: Cancer Science 巻: - 号: 7 ページ: 2787-2797
  • DOI: 10.1111/cas.15814
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Glucocorticoid imprints a low glucose metabolism onto CD8 T cells and induces the persistent suppression of the immune response (2022)
  • 著者名/発表者名: Konishi Amane、Suzuki Junpei、Kuwahara Makoto、Matsumoto Akira、Nomura Shunsuke、Soga Tomoyoshi、Yorozuya Toshihiro、Yamashita Masakatsu
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 588 ページ: 34-40
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2021.12.050
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The Loss of H3K27 Histone Demethylase Utx in T Cells Aggravates Allergic Contact Dermatitis (2021)
  • 著者名/発表者名: Inoue Takashi、Omori-Miyake Miyuki、Maruyama Saho、Okabe Masataka、Kuwahara Makoto、Honda Hiroaki、Miura Hiromasa、Yamashita Masakatsu
  • 雑誌名: The Journal of Immunology 巻: 207 号: 9 ページ: 2223-2234
  • DOI: 10.4049/jimmunol.2001160
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] A thioamide-related small compound SH-2251, an inhibitor of transcriptional repressor Gfi1 expression, inhibits IL-7/IL-33-dependent innate Th2 response and Th2-type chronic lung inflammation (2022)
  • 著者名/発表者名: Kuwahara Makoto, Suzuki Junpei, Maruyama Saho, Nakamura Yukihiro, Hamaguchi Naohiko, Yamaguchi Osamu, Yamashita Masakatsu
  • 学会等名: 第71回日本アレルギー学会学術大
• [学会発表] Transcriptional repressor Gfi1 induces IL-7/IL-33-dependent innate-like Th2 responses by activating cellular metabolism (2021)
  • 著者名/発表者名: 桑原 誠、山下 政克
  • 学会等名: 第70回日本アレルギー学会
• [備考] 愛媛大学大学院医学系研究科免疫学・感染防御学
  • URL: https://www.m.ehime-u.ac.jp/school/immunology/
• [備考] 愛媛大学免疫学感染防御学
  • URL: https://www.m.ehime-u.ac.jp/school/immunology/