代謝産物による中枢性炎症病態抑制機構の解明

• 研究課題/領域番号: 23K14551
• 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: 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構
• 研究代表者: 田中 勇希 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 量子生命科学研究所, 主任研究員 (50794020)
• 研究期間 (年度): 2023-04-01 – 2025-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2023年度)
• 配分額: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2024年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2023年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
• キーワード: ゲートウェイ反射 / IL-6アンプ / EAEマウス / 代謝産物 / 自己反応生T細胞

研究開始時の研究の概要

これまでに我々は中枢性慢性炎症モデルであるEAEマウスで、重力ゲートウェイ反射を明らかとしてきた。当該モデルでは下肢の麻痺を首座とした表現型を認めるがそれは一過的な症状に過ぎず症状のピークを迎えるとその後寛解する。申請者は当該寛解現象を病態の増悪に伴う、あるいは重力に応答する未知の神経回路によるネガティブフィードバック機構であると考えて検討し、予備実験から当該代謝産物Xの投与により中枢性炎症が抑制されることがわかった。本申請では重力ゲートウェイ反射を基盤に代謝産物Xが自己反応性T細胞のL5への浸潤をどのように抑制するかその詳細な分子メカニズムを明らかとすると共に代謝産物Xの発現様式の解明する。

研究実績の概要

重力は万有引力と地球の自転により地球上の物体を地球に引きつける力であり、地球上に生きる全ての生命はこの力から逃れることはできない。これまで微小あるいは無重力環境下における免疫細胞の機能が研究されており、無重力下で過ごした宇宙飛行士の50%以上で免疫系が低下すること、また微小重力環境下で培養したT細胞の活性化が著明に減弱することなどが報告されている。またマウスを用いた実験で、宇宙飛行により胸腺細胞の増殖低下に伴い胸腺の縮小が認められたことから重力は免疫系における恒常性の維持に重要であることが示唆されている 。我々は独自の発見であるゲートウェイ反射が重力により引き起こされ炎症性中枢性疾患の発症を誘導することを報告した 。さらに、重力および炎症で誘導される代謝産物Xを同定し、当該代謝産物に免疫抑制機構があることを見出した。本研究では重力および慢性炎症により発現が誘導される代謝産物Xが、どのような機序で産生され、慢性炎症性疾患をどのように抑制するのかを解明する。昨年度はEAEマウスに代謝産物Xを投与したのち脾細胞を採取、single cell RNA シークエンスを実施した。その結果、T細胞およびモノサイト系の免疫細胞のpopulationの変化を認めた。さらに遺伝子Yに対するChiPアッセイを実施したところ、代謝産物X投与によりヒストンのメチル化が亢進することも明らかとなった。今後はsingle cell RNAシークエンスのさらなる解析を行い、変容のあった細胞集団の絞り込み、マーカーの同定を行う。また左記結果にて同定された細胞集団から産生されるサイトカインや転写因子に着目し様々なヒストン修飾の変化を解析する。

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

代謝産物Xがどのような免疫細胞に影響を与えているか、single cell RNAシークエンスを実施、細胞の絞り込みに着手した。また過去の報告から代謝産物Xがヒストン修飾などに関与している可能性があったため、ChiPシークエンスを実施し着目していた遺伝子のメチル化も亢進することが明らかとなった。上記から実験は計画書通り進んでいるためおおむね順調に進展していると考える。

今後の研究の推進方策

今後single cell RNAシークエンスをさらにn数を増やし実施すると同時に、代謝産物Xにより大きく変化する細胞集団を同定、その表面マーカー等も同定する。また現在は遺伝子Yのみであるが、RNAシークエンスにより同定された細胞集団から産生されるサイトカイン等にも着目しChiPアッセイやMeDIPによるシークエンスを実施する。

研究成果

• [雑誌論文] The gateway reflex regulates tissue-specific autoimmune diseases (2024)
  • 著者名/発表者名: Tanaka Yuki、Ohki Izuru、Murakami Kaoru、Ozawa Satoshi、Wang Yaze、Murakami Masaaki
  • 雑誌名: Inflammation and Regeneration 巻: 44 号: 1 ページ: 12-12
  • DOI: 10.1186/s41232-024-00325-6
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] DDX6 is involved in the pathogenesis of inflammatory diseases via NF-κB activation (2024)
  • 著者名/発表者名: Naito Seiichiro、Tanaka Hiroki、Jiang Jing-Jing、Tarumi Masato、Hashimoto Ari、Tanaka Yuki、Murakami Kaoru、Kubota Shimpei I.、Hojyo Shintaro、Hashimoto Shigeru、Murakami Masaaki
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 703 ページ: 149666-149666
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2024.149666
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] High-precision rapid testing of omicron SARS-CoV-2 variants in clinical samples using AI-nanopore (2023)
  • 著者名/発表者名: Murakami Kaoru、Kubota Shimpei I.、Tanaka Kumiko、Tanaka Hiroki、Akabane Keiichiroh、Suzuki Rigel、Shinohara Yuta、Takei Hiroyasu、Hashimoto Shigeru、Tanaka Yuki、Hojyo Shintaro、Sakamoto Osamu、Naono Norihiko、Takaai Takayui、（１０名省略）、Taniguchi Masateru、Murakami Masaaki
  • 雑誌名: Lab on a Chip 巻: 23 号: 22 ページ: 4909-4918
  • DOI: 10.1039/d3lc00572k
  • 査読あり
• [雑誌論文] Computer model of IL-6-dependent rheumatoid arthritis in F759 mice (2023)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto Reiji、Yamada Satoshi、Atsumi Toru、Murakami Kaoru、Hashimoto Ari、Naito Seiichiro、Tanaka Yuki、Ohki Izuru、Shinohara Yuta、Iwasaki Norimasa、Yoshimura Akihiko、Jiang Jing-Jing、Kamimura Daisuke、Hojyo Shintaro、Kubota Shimpei I、Hashimoto Shigeru、Murakami Masaaki
  • 雑誌名: International Immunology 巻: 35 号: 9 ページ: 403-421
  • DOI: 10.1093/intimm/dxad016
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] GM-CSF Promotes the Survival of Peripheral-Derived Myeloid Cells in the Central Nervous System for Pain-Induced Relapse of Neuroinflammation (2023)
  • 著者名/発表者名: Matsuyama Shiina、Yamamoto Reiji、Murakami Kaoru、Takahashi Nobuhiko、Nishi Rieko、Ishii Asuka、Nio Kobayashi Junko、Abe Nobuya、Tanaka Kumiko、Jiang Jing Jing、Kawamoto Tadafumi、Iwanaga Toshihiko、Shinohara Yuta、（４名省略）、Kubota Shimpei I、（４名省略）、Murakami Masaaki
  • 雑誌名: The Journal of Immunology 巻: 211 号: 1 ページ: 34-42
  • DOI: 10.4049/jimmunol.2200567
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Calcineurin inhibitor inhibits tolerance induction by suppressing terminal exhaustion of donor T cells after allo-HCT (2023)
  • 著者名/発表者名: Senjo Hajime、Harada Shinpei、Kubota Shimpei I.、Tanaka Yuki、Tateno Takahiro、Zhang Zixuan、Okada Satomi、Chen Xuanzhong、Kikuchi Ryo、Miyashita Naoki、Onozawa Masahiro、Goto Hideki、Endo Tomoyuki、Hasegawa Yuta、Ohigashi Hiroyuki、Ara Takahide、Hasegawa Yoshinori、Murakami Masaaki、Teshima Takanori、Hashimoto Daigo
  • 雑誌名: Blood 巻: 142 号: 5 ページ: 477-492
  • DOI: 10.1182/blood.2023019875
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Dupuytren's contracture-associated SNPs increase SFRP4 expression in nonimmune cells including fibroblasts to enhance inflammation development (2023)
  • 著者名/発表者名: Kida H, Jiang JJ, Matsui Y, Takahashi I, Hasebe R, Kawamura D, Endo T, Shibayama H, Kondoh M, Nishio Y, Nishida K, Matsuno Y, Oikawa T, Kubota S, Hojyo S, Iwasaki N, Hashimoto S, Tanaka Y, Murakami M.
  • 雑誌名: Int Immunol. 巻: dxad004 号: 7 ページ: 303-312
  • DOI: 10.1093/intimm/dxad004
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Zoobiquity experiments show the importance of the local MMP9-plasminogen axis in inflammatory bowel diseases in both dogs and patients. (2023)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Yamasaki, Noriyuki Nagata, Toru Atsumi, Rie Hasebe, Yuki Tanaka, Izuru Ohki, Shimpei Kubota, Yuta Shinohara, Yong Bin Teoh, Nozomu Yokoyama, Noboru Sasaki, Kensuke Nakamura, Hiroshi Ohta, Takehiko Katsurada, Yoshihiro Matsuno, Shintaro Hojyo, Shigeru Hashimoto, Mitsuyoshi Takiguchi, Masaaki Murakami.
  • 雑誌名: International immunology 巻: - 号: 7 ページ: 313-326
  • DOI: 10.1093/intimm/dxad006
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] In situ Microinflammation Detection Using Gold Nanoclusters and a Tissue-clearing Method (2023)
  • 著者名/発表者名: Naim Fayrouz、Hasebe Rie、Hojyo Shintaro、Shichibu Yukatsu、Ishii Asuka、Tanaka Yuki、Tainaka Kazuki、Kubota Shimpei、Konishi Katsuaki、Murakami Masaaki
  • 雑誌名: BIO-PROTOCOL 巻: 13 号: 7 ページ: 7-7
  • DOI: 10.21769/bioprotoc.4644
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Analysis of disease-related SNPs and inflammation inducing mechanisms in Dupuytren's contracture (2024)
  • 著者名/発表者名: Yuki Tanaka, Hiroaki Kida, Jing-Jing Jiang, Ikuko Takahashi, Shigeru Hashimoto, Masaaki Murakami
  • 学会等名: 第52回日本免疫学会学術集会
• [学会発表] 量子センサによる微小炎症関連因子超早期診断法の確立を目指して (2023)
  • 著者名/発表者名: 田中 勇希、大木 出 、村上 正晃
  • 学会等名: 北海道大学部局横断シンポジウム
• [学会発表] ナノダイヤモンドを用いた核酸・ タンパク因子などの超高感度検出 (2023)
  • 著者名/発表者名: 田中 勇希、大木 出
  • 学会等名: AMEDムーンショット 村上PMチーム サイトビジット
• [学会発表] Dupuytren拘縮における疾患関連SNPsと炎症誘導機構の解析 (2023)
  • 著者名/発表者名: Yuki Tanaka、Hiroaki Kida、Jing-Jing Jiang、Ikuko Takahashi、 Shigeru Hashimoto、Masaaki Murakami
  • 学会等名: 第8回日本骨免疫学会
• [学会発表] 神経ー免疫のクロストークによる遠隔炎症誘導機構の解明 (2023)
  • 著者名/発表者名: 田中勇希、長谷部里絵、村上薫、村上正晃
  • 学会等名: 量子生命科学先端フォーラム 2023夏の研究会