自己免疫疾患とガンの病態に関与するケモカインCCL21の発現制御メカニズムの研究

• 研究課題/領域番号: 22K06900
• 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48040:医化学関連
• 研究機関: 徳島大学
• 研究代表者: 大東 いずみ 徳島大学, 先端酵素学研究所, 教授 (00596588)
• 研究期間 (年度): 2022-04-01 – 2025-03-31
• 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); 2024年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2022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: 胸腺 / ケモカイン / 胸腺髄質上皮細胞 / 自己免疫 / がん / CCL21 / 発現制御

研究開始時の研究の概要

ケモカインCCL21は、リンパ球T細胞やガン細胞の移動を制御し、自己免疫疾患発症やガン病態の制御にあずかる。多数の研究により、CCL21の機能的重要性は明らかにされつつあるが、その発現制御メカニズムは不明である。本研究では、T細胞の自己寛容性成立を担う胸腺髄質上皮細胞でのCCL21発現制御メカニズムの解明を目指すことを主軸とし、CCL21発現制御と自己免疫疾患やガンとの関連性について明らかにする。

研究実績の概要

胸腺におけるCCL21の発現制御を担うゲノム領域と分子の同定を目指し、公共のデータベースをもとに、胸腺髄質上皮細胞亜集団の中でもCCL21を発現する細胞集団でクロマチンアクセシビリティーが高い領域を抽出した。その領域に結合しうる転写因子を探索したところ、NFkB分子やI型インターフェロンシグナルに関連する転写因子など、いくつかの転写因子の結合配列が確認された。そこで、これらの転写因子を哺乳類細胞で発現するためのプラスミドを構築すると共に、CCL21を発現する胸腺髄質上皮細胞でクロマチンアクセシビリティーが高い領域を含むフラグメントを緑色蛍光タンパク質EGFPをコードする遺伝子に繋いだレポータープラスミドを作製し、in vitroレポーターアッセイを行った。その結果、I型インターフェロンシグナルに関連する転写因子の中でも、IRF分子がレポーター遺伝子の転写を正に制御するとの結果を得た。さらに、IRF分子の結合が予測される配列に変異を導入したところ、レポーター遺伝子の転写は抑制されることが明らかになった。一方、NFkB分子群のみの発現では、CCL21の転写を正に制御にしないことが明らかになった。また、I型インターフェロンシグナルがCCL21の発現を制御する可能性を検討するために、CCL21-tdTomatoレポーターマウスにウイルスRNAを模倣する二本鎖RNAアナログであるpolyI:Cを投与することでI型インターフェロンシグナルを増強したところ、CCL21-tdTomatoの発現変動は検出されなかった。これらのことから、I型インターフェロンシグナルはCCL21の転写制御には関与していないが、I型インターフェロンシグナル関連分子であるIRF分子はCCL21の転写を正に制御することが示唆された。

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

当初計画していたとおり、CCL21を発現する胸腺髄質上皮細胞で発現される転写制御分子の中から、クロマチンアクセシビリティーが高い領域に結合し、転写制御をin vitroレポーター解析で検証することにより、CCL21の発現を制御する候補転写分子の抽出と、CCL21の発現制御を担うゲノム領域の抽出が完了したため、概ね順調に進展していると評価した。

今後の研究の推進方策

クロマチン免疫沈降解析にてIRF分子とCCL21のゲノム領域との結合について、IRF分子とCCL21のゲノム領域を導入した細胞株を用いて検討すると共に、マウスの胸腺を用いてin vivoでの結合を検討する。また、IRF分子を胸腺上皮細胞で特異的に欠損するために、当該分子のfloxマウスを入手すると共に、CCL21ゲノム領域のIRF結合配列を欠損するマウスの作製に着手する。

研究成果

• [国際共同研究] 米国国立衛生研究所(米国)
• [国際共同研究] バーミンガム大学(英国)
• [雑誌論文] Large-scale isolation of mouse thymic epithelial cells (2023)
  • 著者名/発表者名: Ohigashi I, Matsuda-Lennikov M, Takahama Y.
  • 雑誌名: Methods in Molecular Biology 巻: 2580 ページ: 189-197
  • DOI: 10.1007/978-1-0716-2740-2_11
  • ISBN: 9781071627396, 9781071627402
  • 国際共著
• [雑誌論文] Tissue-specific proteasomes in generation of MHC class I peptides and CD8+ T cells (2022)
  • 著者名/発表者名: Matsuda-Lennikov M, Ohigashi I, Takahama Y.
  • 雑誌名: Current Opinion in Immunology 巻: 77 ページ: 102217-102217
  • DOI: 10.1016/j.coi.2022.102217
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Recycling of memory B cells between germinal center and lymph node subcapsular sinus supports affinity maturation to antigenic drift (2022)
  • 著者名/発表者名: Zhang Y, Garcia-Ibanez L, Ulbricht C, Lok LSC, Pike JA, Mueller-Winkler J, Dennison TW, Ferdinand JR, Burnett CJM, Yam-Puc JC, Zhang L, Alfaro RM, Takahama Y, Ohigashi I, Brown G, Kurosaki T, Tybulewicz VLJ, Rot A, Hauser AE, Clatworthy MR, Toellner KM.
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 13 号: 1 ページ: 2460-2460
  • DOI: 10.1038/s41467-022-29978-y
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Developmental conversion of thymocyte-attracting cells into self-antigen-displaying cells in thymus medulla epithelium (2023)
  • 著者名/発表者名: Ohigashi I, White A, Yang MT, Fujimori S, Anderson G, Takahama Y
  • 学会等名: ThymOz 2023
  • 国際学会
• [学会発表] Role of β-catenin in thymic epithelial cells for postnatal thymic development and involution (2023)
  • 著者名/発表者名: Fujimori S, Takada S, Takahama Y, Ohigashi I
  • 学会等名: ThymOz 2023
  • 国際学会
• [学会発表] Fine-tuning of beta-catenin in mouse thymic epithelial cells is required for postnatal T-cell development (2022)
  • 著者名/発表者名: 藤森さゆ美、大東いずみ、高浜洋介、高田慎治
  • 学会等名: 第45回日本分子生物学会年会
• [学会発表] 胸腺プロテアソームは負の選択非依存的にCD8+T細胞の至適産生を制御する (2022)
  • 著者名/発表者名: 大東いずみ、Frantzeskakis Melina, 高浜洋介
  • 学会等名: 第45回日本分子生物学会年会
• [学会発表] Ccl21a 欠損マウスでの抗腫瘍免疫応答亢進における制御性 T 細胞の関与 (2022)
  • 著者名/発表者名: 藤江 亮之介、藤原 翔、黒蕨 馨、大東 いずみ, 早坂 晴子
  • 学会等名: 第45回日本分子生物学会年会