自己免疫疾患のリスク多型の機能を制御する転写因子の探索

• 研究課題/領域番号: 21K20647
• 研究種目: 研究活動スタート支援
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 0701:分子レベルから細胞レベルの生物学およびその関連分野
• 研究機関: 国立研究開発法人理化学研究所
• 研究代表者: 石垣 和慶 国立研究開発法人理化学研究所, 生命医科学研究センター, チームリーダー (00790338)
• 研究期間 (年度): 2021-08-30 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円); 2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 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: リスク多型 / GWAS / ゲノム編集 / 転写因子 / 自己免疫疾患 / アレル特異的解析 / アレル特異的発現解析 / ゲノムワイド関連解析

研究開始時の研究の概要

本研究では以下の2点を目指す。
１、リスク多型が遺伝子発現量に与える影響を効率的に定量評価する実験系を確立する（アレル特異的発現解析）。この実験系を活用することで、リスク多型の機能を“アレル比”というシンプルな指標で評価することができる。
２、この実験系にCrispr-Cas9による転写因子のノックアウトを併用することで、どの転写因子がリスク多型の機能（＝アレル比）を制御しているかを実験的に確認する。
本研究により自己免疫疾患の病態で中心的な役割を担う転写因子を同定できると期待される。

研究成果の概要

自己免疫疾患のリスク多型の機能は特定の転写因子により制御されると推定されている。そのような転写因子の機能を実証するには新しい実験システムの開発が必要である。本研究では、ATAC-seqを改良し、効率的かつ正確にリスク多型の機能を評価できる実験システムを開発した。また、ゲノム編集技術を利用し、ヒトCD4陽性T細胞にリスク多型を正確に導入することに成功した。さらに、関節リウマチの発症に関与する候補転写因子をsiRNAを用いて効率的にノックアウトする実験系も確立した。本研究で開発した実験システムを併用することで、候補転写因子がリスク多型の機能を制御することを実証できると期待される。

研究成果の学術的意義や社会的意義

自己免疫の新規創薬標的を求めて、マウスモデルや患者検体を用いた研究が活発に行われている。これらの研究活動によって、自己免疫疾患の病態理解は改善したが、創薬シーズの実用化の成功例は多くない。その原因として、従来の創薬標的がヒト疾患の発症原因を正確に捉えられていない可能性が考えられる。本研究の成果によって、ヒト免疫細胞を用いて、疾患発症の原因に基づいた病態解明が進み、有効性の高い新規創薬標的が同定されることが期待される。また、本研究で開発された新しい実験システムは、自己免疫疾患に限らず幅広い疾患の病態解明を加速させることも期待される。

研究成果

• [雑誌論文] Functional Genetics to Understand the Etiology of Autoimmunity (2023)
  • 著者名/発表者名: Hatano Hiroaki、Ishigaki Kazuyoshi
  • 雑誌名: Genes 巻: 14 号: 3 ページ: 572-572
  • DOI: 10.3390/genes14030572
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Genome-wide association study reveals BET1L associated with survival time in the 137,693 Japanese individuals (2023)
  • 著者名/発表者名: Akiyama Masato、Sakaue Saori、Takahashi Atsushi、Ishigaki Kazuyoshi、Hirata Makoto、Matsuda Koichi、Momozawa Yukihide、Okada Yukinori、Ninomiya Toshiharu、Koido Masaru、Morisaki Takayuki、Nagai Akiko、Sagiya Yoji、Terao Chikashi、Murakami Yoshinori、Kubo Michiaki、Kamatani Yoichiro、The Biobank Japan project
  • 雑誌名: Communications Biology 巻: 6 号: 1 ページ: 143-143
  • DOI: 10.1038/s42003-023-04491-0
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Prediction of the cell-type-specific transcription of non-coding RNAs from genome sequences via machine learning (2022)
  • 著者名/発表者名: Koido Masaru、Hon Chung-Chau、Koyama Satoshi、Kawaji Hideya、Murakawa Yasuhiro、Ishigaki Kazuyoshi、Ito Kaoru、Sese Jun、Parrish Nicholas F.、Kamatani Yoichiro、Carninci Piero、Terao Chikashi
  • 雑誌名: Nature Biomedical Engineering 巻: Online 号: 6 ページ: 830-844
  • DOI: 10.1038/s41551-022-00961-8
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Multi-ancestry genome-wide association analyses identify novel genetic mechanisms in rheumatoid arthritis (2022)
  • 著者名/発表者名: Ishigaki K, Sakaue S, Terao C, Luo Y, Sonehara KvYamaguchi K, Amariuta T, Too CL, Laufer VA, Scott IC, Viatte S, Takahashi M, Ohmura K, Murasawa A, Hashimoto M, Ito H, ..., Okada Y et al.
  • 雑誌名: Nature Genetics 巻: 54 号: 11 ページ: 1640-1651
  • DOI: 10.1038/s41588-022-01213-w
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Control of naive and effector CD4 T cell receptor repertoires by rheumatoid-arthritis-risk HLA alleles (2022)
  • 著者名/発表者名: Nagafuchi Yasuo、Ota Mineto、Hatano Hiroaki、Inoue Mariko、Kobayashi Satomi、Okubo Mai、Sugimori Yusuke、Nakano Masahiro、Yamada Saeko、Yoshida Ryochi、Tsuchida Yumi、Iwasaki Yukiko、Shoda Hirofumi、Okada Yukinori、Yamamoto Kazuhiko、Ishigaki Kazuyoshi、Okamura Tomohisa、Fujio Keishi
  • 雑誌名: Journal of Autoimmunity 巻: 133 ページ: 102907-102907
  • DOI: 10.1016/j.jaut.2022.102907
  • 査読あり
• [雑誌論文] Splicing QTL analysis focusing on coding sequences reveals mechanisms for disease susceptibility loci (2022)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi Kensuke、Ishigaki Kazuyoshi、Suzuki Akari、Tsuchida Yumi、Tsuchiya Haruka、Sumitomo Shuji、Nagafuchi Yasuo、Miya Fuyuki、Tsunoda Tatsuhiko、Shoda Hirofumi、Fujio Keishi、Yamamoto Kazuhiko、Kochi Yuta
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 13 号: 1 ページ: 4659-4659
  • DOI: 10.1038/s41467-022-32358-1
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Distinct transcriptome architectures underlying lupus establishment and exacerbation (2022)
  • 著者名/発表者名: Nakano Masahiro et al.
  • 雑誌名: Cell 巻: 185 号: 18 ページ: 3375-3389.e21
  • DOI: 10.1016/j.cell.2022.07.021
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Single-cell eQTL models reveal dynamic T cell state dependence of disease loci (2022)
  • 著者名/発表者名: Nathan Aparna、Asgari Samira、Ishigaki Kazuyoshi、Valencia Cristian、Amariuta Tiffany、Luo Yang、Beynor Jessica I.、Baglaenko Yuriy、Suliman Sara、Price Alkes L.、Lecca Leonid、Murray Megan B.、Moody D. Branch、Raychaudhuri Soumya
  • 雑誌名: Nature 巻: 606 号: 7912 ページ: 120-128
  • DOI: 10.1038/s41586-022-04713-1
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] HLA autoimmune risk alleles restrict the hypervariable region of T cell receptors (2022)
  • 著者名/発表者名: Ishigaki Kazuyoshi、Lagattuta Kaitlyn A.、Luo Yang、James Eddie A.、Buckner Jane H.、Raychaudhuri Soumya
  • 雑誌名: Nature Genetics 巻: 54 号: 4 ページ: 393-402
  • DOI: 10.1038/s41588-022-01032-z
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Actively transcribed regulatory regions explain the genetic risk of rheumatoid arthritis (2022)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki Hatano、Kazuyoshi Ishigaki、ら
  • 学会等名: 第51回日本免疫学会学術集会