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 (2023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

昨年度得られたインターフェロンシグナル関連分子であるIRF分子がCCL21の転写を正に制御するというin vitro実験結果を受け、CCL21発現を正に制御した分子の一つであるIRF7を欠損するマウス胸腺の組織解析を進めた。In vitroでの結果に反して、IRF7欠損胸腺では、髄質領域でCCL21の発現が検出され、髄質構造も正常であった。また、インターフェロンシグナルの重要メディエーターであるSTAT1を欠損するマウス胸腺でも、髄質領域でCCL21の発現が検出され、胸腺構造の異常は検出されなかった。IRF7やSTAT1を欠損するマウスでは、T細胞への自己抗原提示を担うAire発現髄質上皮細胞の生成異常と、髄質形成異常が報告されているが、既報とは異なり、IRF7やSTAT1は、CCL21発現制御のみならず、Aire発現細胞分化や髄質形成への寄与はわずかであることが明らかになった。
一方、髄質上皮細胞分化異常により機能的な髄質形成を欠くRelB欠損マウスの胸腺を解析したところ、本来なら髄質が形成される領域でCCL21の発現が検出された。このことから、CCL21発現はRelB非依存的なメカニズムで制御されていること、さらに、CCL21発現上皮細胞は、成熟髄質上皮細胞への分化ポテンシャルを有する可能性が考えられた。
そこで、CCL21発現細胞が髄質上皮前駆細胞である可能性を検討したところ、胎仔期のCCL21発現髄質上皮細胞は、T細胞の髄質移動を制御する機能的に成熟した細胞であるにもかかわらず、Aire発現髄質上皮細胞への分化能を有することが明らかになった。このことから、機能的には成熟細胞であるCCL21発現上皮細胞は前駆細胞活性を有しており、T細胞の胸腺内移動を担う細胞から自己抗原提示を担う細胞への機能転換が、髄質上皮細胞の亜集団形成に寄与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

CCL21の発現制御機構に関しては、当初予想していた結果とは異なり、インターフェロンシグナル分子の寄与はわずかであることが明らかになったものの、発現制御機構の同定には未だ至っていない。しかし、実験から得られた結果をもとに実施したCCL21発現細胞の分化能解析において、CCL21を産生するT細胞の胸腺内移動を制御する髄質上皮細胞は、自己抗原提示を担う髄質上皮細胞へと分化する前駆細胞活性を有するという新たな知見を得ることができた。以上のことから、おおむ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

CCL21の発現有無だけでなく、他の髄質上皮細胞分子の発現有無を加味することにより分類した髄質上皮細胞亜集団のトランスクリプトーム解析から、CCL21の発現有無のみで分類した上皮細胞間のトランスクリプトーム比較では検出されなかった分子的特徴が検出された。この結果をもとに、CCL21の発現制御を担う分子の同定と、T細胞の自己寛容性獲得における分子基盤の解明に向けて研究を進める。

研究成果

• [国際共同研究] バーミンガム大学(英国)
• [国際共同研究] 国立衛生研究所(米国)
• [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] Developmental conversion of thymocyte-attracting cells into self-antigen-displaying cells in embryonic thymus medulla epithelium (2024)
  • 著者名/発表者名: Ohigashi Izumi、White Andrea J、Yang Mei-Ting、Fujimori Sayumi、Tanaka Yu、Jacques Alison、Kiyonari Hiroshi、Matsushita Yosuke、Turan Sevilay、Kelly Michael C、Anderson Graham、Takahama Yousuke
  • 雑誌名: eLife 巻: 12
  • DOI: 10.7554/elife.92552
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The role of thymic epithelium in thymus development and age-related thymic involution (2024)
  • 著者名/発表者名: Fujimori Sayumi、Ohigashi Izumi
  • 雑誌名: The Journal of Medical Investigation 巻: 71 ページ: 23-39
  • 査読あり
• [雑誌論文] Endogenous CCL21-Ser deficiency reduces B16-F10 melanoma growth by enhanced antitumor immunity (2023)
  • 著者名/発表者名: Fujie Ryonosuke、Kurowarabe Kaoru、Yamada Yuki、Fujiwara Kakeru、Nakatani Hayato、Tsutsumi Kenta、Hayashi Ryota、Kawahata Hinami、Miyamoto Megumi、Ozawa Madoka、Katakai Tomoya、Takahama Yousuke、Ohigashi Izumi、Hayasaka Haruko
  • 雑誌名: Heliyon 巻: 9 号: 8 ページ: e19215-e19215
  • DOI: 10.1016/j.heliyon.2023.e19215
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] CCL21‐Ser expression in melanoma cells recruits CCR7+ naive T cells to tumor tissues and promotes tumor growth (2023)
  • 著者名/発表者名: Miyamoto Megumi、Kawato Yuki、Fujie Ryonosuke、Kurowarabe Kaoru、Fujiwara Kakeru、Nobusawa Reika、Hayashi Ryota、Iida Kei、Ohigashi Izumi、Hayasaka Haruko
  • 雑誌名: Cancer Science 巻: 114 号: 9 ページ: 3509-3522
  • DOI: 10.1111/cas.15902
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Embryonic keratin19+ progenitors generate multiple functionally distinct progeny to maintain epithelial diversity in the adult thymus medulla (2023)
  • 著者名/発表者名: Lucas Beth、White Andrea J.、Klein Fabian、Veiga-Villauriz Clara、Handel Adam、Bacon Andrea、Cosway Emilie J.、James Kieran D.、Parnell Sonia M.、Ohigashi Izumi、Takahama Yousuke、Jenkinson William E.、Hollander Georg A.、Lu Wei-Yu、Anderson Graham
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 14 号: 1
  • DOI: 10.1038/s41467-023-37589-4
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [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] ケモカインCCL21を発現する胎仔期の胸腺髄質上皮細胞は自己抗原発現髄質上皮細胞への分化活性を有する (2023)
  • 著者名/発表者名: 大東いずみ、White Andrea J.、Yang Mei-Ting、藤森さゆ美、Anderson Graham、高浜洋介
  • 学会等名: 第46回日本分子生物学会年会
• [学会発表] Role of β-catenin in mouse thymic epithelial cells for postnatal thymic development (2023)
  • 著者名/発表者名: 藤森さゆ美、高田慎治、高浜洋介、大東いずみ
  • 学会等名: The 18th International Symposium of the Institute Network for Biomedical Sciences
  • 国際学会
• [学会発表] ケモカインCCL21を発現する胸腺髄質上皮細胞は自己抗原発現髄質上皮細胞への分化活性を有する (2023)
  • 著者名/発表者名: 大東いずみ、White Andrea J、Yang Mei-Ting、藤森さゆ美、Anderson Graham、高浜洋介
  • 学会等名: 第32回 Kyoto T Cell Conference
• [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