マルチオミクスによるヒト制御性T細胞分化に関するシグナル伝達ネットワークの解明

• 研究課題/領域番号: 22K15493
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分49070:免疫学関連
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 竹島 雄介 大阪大学, 免疫学フロンティア研究センター, 特任助教 (70893288)
• 研究期間 (年度): 2022-04-01 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2023年度)
• 配分額: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2023年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円); 2022年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
• キーワード: マルチオミクス解析 / シングルセル解析 / 制御性T細胞 / 免疫学

研究開始時の研究の概要

近年, 次世代シークエンサーの進歩により単一細胞レベルでの多彩な表現型観測法が開発されているものの, 同一細胞に関する多層的な解析は未だin silicoでの推測に依存しているため, 転写-翻訳に関わる機構の連関については未だ完全に解明されていない. そこで、 本研究では申請者らが開発した単一細胞からepigenome-transcriptome-proteomeの3層にわたる情報を同時に取得できるDOGMA-seqに, CRISPR-Cas9を組み合わせることで制御性T細胞(Treg)への分化に関与する生物学的応答シグナル伝達ネットワークの解明を目指す.

研究成果の概要

制御性T細胞(Treg)は免疫抑制機能に特化したT細胞集団である。ヒトCD4陽性T細胞は強いT細胞受容体刺激を受けるとFOXP3を一時的に発現するが安定せず、機能的に安定なTregの効率的な誘導が課題である。本研究ではCRISPR-Cas9による目標遺伝子のノックアウトの影響に関して、単一細胞レベルでゲノムワイドなオープンクロマチン解析、網羅的遺伝子発現解析、細胞表面・細胞内タンパク質の定量を組み合わせた大規模スクリーニングを独自に開発した。in silico解析によりTreg分化誘導の際に生じる生物学的応答シグナル伝達ネットワークを解明し、分化誘導における制御因子の候補の同定に成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究により、多岐にわたるCRISPR screenを事前に選択肢を狭めることなく一括で行うことができるとともに、既存の手法で解析可能な影響因子の同定だけにとどまらず、アンバイアスにゲノムワイドな探索が可能となることが期待され、影響因子の探索過程ならびにネットワークの詳述において大幅な技術革新がもたらされうると考える。また、誘導に対して正の制御を行うことで安定して効率的な誘導性Tregを分化させることができ、自己由来の末梢性T細胞から誘導Tregを産生することで自己免疫疾患に臨床応用することが可能となる。逆に、負の制御を行うことで自己免疫寛容を抑制し悪性腫瘍に対する治療応用が可能となる。

研究成果

• [雑誌論文] Single-cell transcriptome landscape of circulating CD4+ T cell populations in autoimmune diseases (2024)
  • 著者名/発表者名: Yasumizu Yoshiaki、Takeuchi Daiki、Morimoto Reo、Takeshima Yusuke、Okuno Tatsusada、Kinoshita Makoto、Morita Takayoshi、Kato Yasuhiro、Wang Min、Motooka Daisuke、Okuzaki Daisuke、Nakamura Yamami、Mikami Norihisa、Arai Masaya、Zhang Xuan、Kumanogoh Atsushi、Mochizuki Hideki、Ohkura Naganari、Sakaguchi Shimon
  • 雑誌名: Cell Genomics 巻: 4 号: 2 ページ: 100473-100473
  • DOI: 10.1016/j.xgen.2023.100473
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Transcriptome Profiling of Immune Cell Types in Peripheral Blood Reveals Common and Specific Pathways Involved in the Pathogenesis of <scp>Myositis‐Specific Antibody‐Positive</scp> Inflammatory Myopathies (2023)
  • 著者名/発表者名: Sugimori Yusuke、Iwasaki Yukiko、Takeshima Yusuke、Okubo Mai、Kobayashi Satomi、Hatano Hiroaki、Yamada Saeko、Nakano Masahiro、Yoshida Ryochi、Ota Mineto、Tsuchida Yumi、Nagafuchi Yasuo、Shimane Kenichi、Yoshida Ken、Kurosaka Daitaro、Sumitomo Shuji、Shoda Hirofumi、Yamamoto Kazuhiko、Okamura Tomohisa、Fujio Keishi
  • 雑誌名: ACR Open Rheumatology 巻: 5 号: 2 ページ: 93-102
  • DOI: 10.1002/acr2.11521
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Single-cell analyses and host genetics highlight the role of innate immune cells in COVID-19 severity (2023)
  • 著者名/発表者名: Japan COVID-19 Task Force
  • 雑誌名: Nature Genetics 巻: 55 号: 5 ページ: 753-767
  • DOI: 10.1038/s41588-023-01375-1
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Immunomics analysis of rheumatoid arthritis identified precursor dendritic cells as a key cell subset of treatment resistance. (2023)
  • 著者名/発表者名: Yamada S, Nagafuchi Y, Wang M, Ota M, Hatano H, Takeshima Y, Okubo M, Kobayashi S, Sugimori Y, Masahiro N, Yoshida R, Hanata N, Suwa Y, Tsuchida Y, Iwasaki Y, Sumitomo S, Kubo K, Shimane K, Setoguchi K, Azuma T, Kanda H, Shoda H, Zhang X, Yamamoto K, Ishigaki K, Okamura T, Fujio K
  • 雑誌名: Ann Rheum Dis 巻: Epub ahead of print 号: 6 ページ: 1-11
  • DOI: 10.1136/ard-2022-223645
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著