細胞内輸送関連分子により制御される炎症性サイトカイン産生誘導の新規分子機構の解明

• 研究課題/領域番号: 22K07006
• 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49030:実験病理学関連
• 研究機関: 和歌山県立医科大学
• 研究代表者: 佐々木 泉 和歌山県立医科大学, 先端医学研究所, 講師 (80611037)
• 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: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 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: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: 腹腔常在マクロファージ / 小胞体ストレスセンサーIRE1α / PYRINインフラマソーム / 炎症性サイトカインIL-1β / 腹腔マクロファージ / 小胞体ストレス応答 / インフラマソーム

研究開始時の研究の概要

コレラ毒素（Cholera toxin: CT）は、免疫アジュバント作用があるが、その分子機序は不明である。我々は、CTがマウス腹腔マクロファージに作用し炎症性サイトカインIL-1βの産生を誘導すること、この誘導に細胞内輸送関連分子が関与することを見出した。本研究では、この新規IL-1β産生誘導機構の分子機序とその機能的意義を解明する。細胞内輸送関連分子は、タンパク質の品質管理機構に必須であり、近年では自己炎症性疾患の病態形成に関与することも明らかになっている。本研究は、CTの免疫アジュバント活性の分子機序の解明だけでなく、自己炎症性疾患の新規治療薬開発にも貢献することが期待される。

研究実績の概要

コレラ毒素（Cholera toxin: CT）は、免疫増強作用を有することが知られている。しかし、その分子基盤は不明な部分が多い。我々は、これまでCTがマウスの腹腔に常在するマクロファージに作用し、リポ多糖と協調して炎症性サイトカインIL-1βの産生を誘導すること、この誘導に細胞膜上糖脂質ガングリオシドGM1が必須であることを明らかにしてきた。この分子機序を解析する過程で、この誘導に小胞体-ゴルジ体間輸送関連分子が関与することを見出した。本研究ではこの新規IL-1β産生誘導機構の分子機序と、CTによる免疫増強活性における小胞体-ゴルジ体間輸送関連分子の機能的意義を解明する。
令和5年度では、マクロファージ特異的IRE1α欠損マウスを用いて、小胞体ストレスセンサーIRE1αのIL-1β産生誘導への関与を検討した。野生型マウス由来腹腔マクロファージと比べ、IRE1α欠損腹腔マクロファージにおいてCTによるXBP1のスプライシングとIL-1β産生誘導が有意に障害されていた。これらの結果から、小胞体ストレスセンサーIRE1αはCTによるIL-1β産生誘導に必須の役割を果たすことが明らかになった。この成果を国際学術雑誌Cell Reports（インパクトファクター:8.8 @2022）に投稿し受理された（I. Sasaki et al., Cell reports 2024;43: 113981.）。この知見は、組織に常在するマクロファージにおいてタンパク質品質管理機構と炎症誘導機構がクロストークすること、小胞体ストレスセンサーIRE1αが微生物由来毒素の細胞内病原体センサーとして機能することを示唆するものであり、新規の免疫増強剤の開発や、IL-1βが関与する様々な炎症性疾患の病態解明および新規治療薬の開発に貢献することが期待される。

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

本研究の目的は、CTによるIL-1β産生誘導や免疫アジュバント活性における小胞体-ゴルジ体間輸送関連分子の機能的意義を解明することである。令和5年度では、遺伝子改変マウスを用いて、CTによるIL-1β産生誘導における小胞体関連分子の関与の解明を目指していた。当初の計画通り、遺伝子改変マウスを用いて小胞体ストレスセンサーIRE1αがCTによるIL-1β産生誘導に関与することを明らかにし、成果を国際誌に発表することができた。以上の観点から、本研究はおおむね順調に進展していると考えている。

今後の研究の推進方策

令和6年度では、CT以外の微生物由来毒素によるIL-1β産生誘導においても小胞体-ゴルジ体間輸送関連分子が関与するかどうかを検討し、小胞体-ゴルジ体間輸送関連分子の新規機能的意義を明らかにする。

研究成果

• [雑誌論文] A stress sensor, IRE1α, is required for bacterial-exotoxin-induced interleukin-1β production in tissue-resident macrophages (2024)
  • 著者名/発表者名: I. Sasaki, Y. Fukuda-Ohta, C. Nakai, N. Wakaki-Nishiyama, C. Okamoto, D. Okuzaki, S. Morita, S. Kaji, Y. Furuta, H. Hemmi, T. Kato, A. Yamamoto, E. Tosuji, SI Saitoh, T. Tanaka, K. Hoshino, S. Fukuda, K. Miyake, E. Kuroda, KJ Ishii, T. Iwawaki, K. Furukawa, T. Kaisho.
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 43 号: 4 ページ: 113981-113981
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2024.113981
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] SpiB regulates the expression of B-cell-related genes and increases the longevity of memory B cells (2023)
  • 著者名/発表者名: S. Horiuchi, T. Koike, H. Takebuchi, K. Hoshino, I. Sasaki, Y. Fukuda-Ohta, T. Kaisho, D. Kitamura.
  • 雑誌名: Frontiers in Immunology 巻: 14 ページ: 1250719-1250719
  • DOI: 10.3389/fimmu.2023.1250719
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Conventional Type 1 Dendritic Cells in Intestinal Immune Homeostasis. (2022)
  • 著者名/発表者名: Sasaki I, Kato T, Hemmi H, Fukuda-Ohta Y, Wakaki-Nishiyama N, Yamamoto A, Kaisho T.
  • 雑誌名: Front Immunol. 巻: 13 ページ: 857954-857954
  • DOI: 10.3389/fimmu.2022.857954
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Preparation and Inflammasome Activation of Murine Bone Marrow-Derived and Resident Peritoneal Macrophages (2022)
  • 著者名/発表者名: Sasaki I, Kaisho T.
  • 雑誌名: Methods Mol Biol. 巻: 2427 ページ: 95-104
  • DOI: 10.1007/978-1-0716-1971-1_9
  • ISBN: 9781071619704, 9781071619711
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 小胞体ストレスセンサーIRE1aは腹腔常在マクロファージにおける炎症性サイトカインIL-1bの産生誘導に必要である (2024)
  • 著者名/発表者名: 佐々木泉
  • 学会等名: 第32回 東京免疫フォーラム
• [学会発表] A stress sensor IRE1a is required for bacterial exotoxin-induced inflammasome activation in tissue resident macrophages (2024)
  • 著者名/発表者名: Izumi Sasaki, Yuri Fukuda-Ohta, Shuhei Morita, Daisuke Okuzaki, Takashi Kato, Koichi Furukawa, Tsuneyasu Kaisho
  • 学会等名: The 52nd Annual Meeting of the Japanese Society for Immunology
• [学会発表] A stress sensor IRE1a is required for bacterial exotoxin-induced inflammasome activation in tissue resident macrophages (2023)
  • 著者名/発表者名: Izumi Sasaki, Naoko Wakaki-Nishiyama, Daisuke Okuzaki, Shuhei Morita, Takashi Kato, Asumi Yamamoto, Ko-ichi Furukawa, Tsuneyasu Kaisho
  • 学会等名: 第30回日本免疫毒性学会学術集会
• [学会発表] A stress sensor IRE1a is involved in bacterial exotoxin-induced inflammasome activation in tissue resident macrophages (2023)
  • 著者名/発表者名: Izumi Sasaki, Shiori Kaji, Naoko Wakaki-Nishiyama, Daisuke Okuzaki, Shuhei Morita, Takashi Kato, Asumi Yamamoto, Koichi Furukawa, Tsuneyasu Kaisho
  • 学会等名: JSICR/MMCB 2023 Joint Symposium
  • 国際学会
• [学会発表] An endoplasmic reticulum stress sensor IRE1a is involved in cholera toxin-induced inflammasome activation in tissue-resident macrophages (2022)
  • 著者名/発表者名: Izumi Sasaki, Naoko Wakaki-Nishiyama, Shuhei Morita, Shiori Kaji, Daisuke Okuzaki, Asumi Yamamoto, Takashi Kato, Koichi Furukawa, Tsuneyasu Kaisho
  • 学会等名: JSICR MMCB2022 Joint Symposium
  • 国際学会
• [学会発表] Activation of type I Interferon signaling in dendritic cells and T cells of the mouse model of COPA syndrome (2022)
  • 著者名/発表者名: Takashi Kato, Ryota Yamasaki, Naoko Wakaki-Nishiyama, Izumi Sasaki, Shiori Kaji, Kohei Murakami, Hiroaki Hemmi, Yoshitaka Honda, Kazushi Izawa, Yoshiro Otsuki, Tadashi Matsubayashi, Ryuta Nishikomori, Tsuneyasu Kaisho
  • 学会等名: 第29回日本免疫毒性学会学術年会
• [学会発表] 遺伝子改変マウスを用いた 組織常在マクロファージの免疫学的解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 加治汐梨，佐々木泉，加藤喬，西山奈央子， 山本明日美, 脇村一輝，北野雅之，改正恒康
  • 学会等名: 第29回日本免疫毒性学会学術年会
• [図書] Adv Exp Med Biol. asu Kaisho, Autoinflammatory Diseases Due to Defects in Degradation or Transport of Intracellular Proteins., (2024)
  • 著者名/発表者名: Izumi Sasaki, Takashi Kato, Nobuo Kanazawa, Tsuneyasu Kaisho
  • 総ページ数: 252
  • 出版者: Springer