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一細胞解析と空間的トランスクリプトームによる肝臓糖代謝―免疫連関機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 23K17429
研究種目

挑戦的研究(開拓)

配分区分基金
審査区分 中区分54:生体情報内科学およびその関連分野
研究機関千葉大学

研究代表者

田中 知明  千葉大学, 大学院医学研究院, 教授 (50447299)

研究期間 (年度) 2023-06-30 – 2026-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
26,000千円 (直接経費: 20,000千円、間接経費: 6,000千円)
2025年度: 10,140千円 (直接経費: 7,800千円、間接経費: 2,340千円)
2024年度: 7,670千円 (直接経費: 5,900千円、間接経費: 1,770千円)
2023年度: 8,190千円 (直接経費: 6,300千円、間接経費: 1,890千円)
キーワード2型自然リンパ球(ILC2) / シングルセルマルチオーム / 免疫ー代謝連関連関 / 空間的トランスクリプトーム解析 / 糖尿病
研究開始時の研究の概要

2型自然リンパ球(ILC2)の多面的作用が示され、脂肪や動脈硬化での代謝改善作用が報告されている。研究代表者は、肝臓ILC2が糖放出を抑制し、血糖を下げることを見出した。しかしながら、その多様性とメカニズムは分かっていない。本研究は、シングルセル解析と一細胞間相互作用解析を用いた「ILC2の多様性発現機構と臓器特性の解明」を行い、糖尿病の新たな制御法と創薬基盤開発を目指す。シングルセルマルチオームと空間トランスクリプトーム解析を中心に、マウス代謝FluxとILC2核内の転写複合体解析を組み合わせて、メカニズム解明に挑む。免疫―代謝連関の新たな制御メカニズムと創薬シーズの提唱が期待できる。

研究実績の概要

「2型自然リンパ球(ILC2)」の代謝改善作用が注目を集めている。肝臓が多くのILC2を含んでいて、腸管からの外界抗原や高濃度の栄養素が流入するインスリン標的臓器である点に着目し、肝臓に存在するILC2の機能と血糖調節作用の関係を検討した。まずILC2活性化が肥満マウスの肝臓における血糖値と糖新生酵素レベルを低下させるかどうかを調べた。レプチン受容体欠損(db/db)肥満モデルマウスに、IL-33腹腔内によりILC2を活性化した結果、空腹時血糖値が低下し、糖新生の律速酵素である肝臓G6pcの遺伝子発現レベルの低下認めた。この効果は、ILC2の欠損マウスでは観察されなかったことから、rIL-33によるグルコース低下作用は、肝臓ILC2が介在していることを明らかにした。次に、肝臓ILC2の多様性と血糖制御特性のメカニズムを明らかにするために、肝臓を対象に(脂肪・心臓・肺を比較対象)、FACSによるILC2 sorting及び、scRNA-seq/scATAC-seq(マルチオーム解析)を施行した。その結果、GATA3はILC2における細胞生存とIL-13産生に重要な転写因子であることが確認され、肝臓ILC2により多く発現し、ILC2活性化に伴い誘導する遺伝子として、GATA3の標的遺伝子群(IL-13、Areg、Il1rl1、Gzma)が同定された。さらに、細胞間相互作用解析によって、in vivoではIL-33-IL-13軸を介して特定の肝細胞クラスターで糖新生経路が抑制され、その結果として血糖低下作用を発揮していることが明らかとなった。現在、scATAC-seqとscRNA-seqのクラスター間のDEGsから得られる転写因子モチーフ解析を利用して、糖代謝制御性ILC2の機能発現に関わる転写因子候補を抽出して、機能解析を進めている。

現在までの達成度 (区分)
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

レプチン受容体欠損(db/db)肥満モデルマウスや高脂肪食負荷などのマウスモデルに対して、血糖負荷試験などの解析手技のノウハウと実績があったため、生体糖代謝の評価において、順調に進捗を認めた。また、肝臓や組織ILC2を対象としたシングルセル解析のステップにおいて、組織preparationなどの条件検討が難航することが予想されていたが、先行論文の条件や学内の他の共同研究により技術的支援を受けられた理由から、進捗は概ね順調であった。また、シングルセル解析のデータ解析においても、研究室にスペックの高いデータ解析PCが複数台準備してあったことも、進捗が概ね良好であったことに寄与していると考えられた。

今後の研究の推進方策

後の研究推進の方策として、肝臓ILC2の特性を制御するGATA3転写複合体比較解析を推進する。具体的には、高感度LC-MS/MSを用いて、肝臓ILC2特異的・糖代謝制御性ILC2クラスターのGATA3転写複合体解析と転写因子間ネットワークの検索を行う。これにより、scRNAseq/scATACseqによって抽出された転写因子候補や関連制御パスウェイと組み合わせることで、GATA3依存的にco-factorが動員されるゲノム領域を同定し、ILC2細胞における臓器特異的な遺伝子発現制御機構を明らかにする。これらは、血糖制御性メカニズムのコアな分子メカニズムになることが想定され、創薬基盤になる可能性が高い。またもう一つの研究推進の方策として、解剖学的特性に基づく臓器特異的ILC2のホーミングシグナル解析を行う。具体的には、組織構成細胞全体の核抽出を用いたscRNA-seqデータベースを用いて、層別化したシングルセルクラスターと糖代謝制御性ILC2クラスターにおけるcell-cell interaction解析を行う。同時に、空間的遺伝子解析法を用いて、組織位置情報を紐付けしながら、特定の肝細胞クラスター(肝臓は、肝区域による機能的相違とzonation markerに着目する)と免疫細胞のcell-cell interaction解析を行う。このように、インスリン標的臓器である肝臓を対象としたシングルセルマルチオームと空間的トランスクリプトーム解析を統合的に検討することで、免疫―代謝連関の新しい制御メカニズムと、それに基づく新たな創薬シーズの提唱が可能となる。発展的には、ILC2の糖尿病治療への応用を見据えて、ヒト末梢血単離ILC2を糖代謝制御性ILC2に形質転換できるかの検証的研究を可能な限り推進する。

報告書

(2件)
  • 2023 審査結果の所見   実施状況報告書
  • 研究成果

    (26件)

すべて 2024 2023

すべて 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 2件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 7件) 学会発表 (19件) (うち招待講演 2件)

  • [雑誌論文] C-terminal truncation is a prominent post-translational modification of human erythrocyte α-synuclein2024

    • 著者名/発表者名
      Amagai Ryosuke、Otomo Riki、Yoshioka Sakura、Nagano Hidekazu、Hashimoto Naoko、Sakakibara Ryuji、Tanaka Tomoaki、Okado-Matsumoto Ayako
    • 雑誌名

      The Journal of Biochemistry

      巻: - 号: 6 ページ: 649-658

    • DOI

      10.1093/jb/mvae012

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The Link of mRNA and rRNA Transcription by PUF60/FIR through TFIIH/P62 as a Novel Therapeutic Target for Cancer2023

    • 著者名/発表者名
      Kitamura Kouichi、Hoshino Tyuji、Okabe Atsushi、Fukuyo Masaki、Rahmutulla Bahityar、Tanaka Nobuko、Kobayashi Sohei、Tanaka Tomoaki、Shida Takashi、Ueda Mashiro、Minamoto Toshinari、Matsubara Hisahiro、Kaneda Atsushi、Ishii Hideshi、Matsushita Kazuyuki
    • 雑誌名

      International Journal of Molecular Sciences

      巻: 24 号: 24 ページ: 17341-17341

    • DOI

      10.3390/ijms242417341

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] GLS2 shapes ferroptosis in hepatocellular carcinoma2023

    • 著者名/発表者名
      Suzuki Sawako、Venkatesh Divya、Tanaka Tomoaki、Prives Carol
    • 雑誌名

      Oncotarget

      巻: 14 号: 1 ページ: 900-903

    • DOI

      10.18632/oncotarget.28526

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Identification of genotype?biochemical phenotype correlations associated with fructose 1,6-bisphosphatase deficiency2023

    • 著者名/発表者名
      Sakuma Ikki、Nagano Hidekazu、Hashimoto Naoko、Fujimoto Masanori、Nakayama Akitoshi、Fuchigami Takahiro、Taki Yuki、Matsuda Tatsuma、Akamine Hiroyuki、Kono Satomi、Kono Takashi、Yokoyama Masataka、Nishimura Motoi、Yokote Koutaro、Ogasawara Tatsuki、Fujii Yoichi、Ogawa Seishi、Lee Eunyoung、Miki Takashi、Tanaka Tomoaki
    • 雑誌名

      Communications Biology

      巻: 6 号: 1 ページ: 787-787

    • DOI

      10.1038/s42003-023-05160-y

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Pancreatic β-cell glutaminase 2 maintains glucose homeostasis under the condition of hyperglycaemia2023

    • 著者名/発表者名
      Deguchi-Horiuchi Hanna、Suzuki Sawako、Lee Eun Young、Miki Takashi、Yamanaka Noriko、Manabe Ichiro、Tanaka Tomoaki、Yokote Koutaro
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 13 号: 1 ページ: 7291-7291

    • DOI

      10.1038/s41598-023-34336-z

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Extension of bacterial rDNA sequencing for simultaneous methylation detection and its application in microflora analysis2023

    • 著者名/発表者名
      Nishimura Motoi、Tanaka Tomoaki、Murata Syota、Miyabe Akiko、Ishige Takayuki、Kawasaki Kenji、Yokoyama Masataka、Hashimoto Naoko、Yamagata Kazuyuki、Nagano Hidekazu、Tojo-Nishimura Satomi、Matsushita Kazuyuki
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 13 号: 1

    • DOI

      10.1038/s41598-023-28706-w

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Lysophosphatidic acid triggers inflammation in the liver and white adipose tissue in rat models of 1-acyl-sn-glycerol-3-phosphate acyltransferase 2 deficiency and overnutrition2023

    • 著者名/発表者名
      Sakuma Ikki、Gaspar Rafael C.、Luukkonen Panu K.、Kahn Mario、Zhang Dongyan、Zhang Xuchen、Murray Sue、Golla Jaya Prakash、Vatner Daniel F.、Samuel Varman T.、Petersen Kitt Falk、Shulman Gerald I.
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      巻: 120 号: 52

    • DOI

      10.1073/pnas.2312666120

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 赤血球由来α-synucleinはレビー小体型認知症のバイオマーカーとして有用である2023

    • 著者名/発表者名
      天谷 亮介, 細井 龍之介, 吉岡 さくら, 河井 貴行, 田中 知明, 榊原 隆次, 松本 紋子
    • 学会等名
      第96回日本生化学会大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] APA予測における生理食塩水負荷試験PAC2時間値の有用性の検討2023

    • 著者名/発表者名
      野牛 勇佑, 藤本 真徳, 黒田 裕太, 渡邉 涼香, 瀧 由樹, 五十嵐 活志, 類家 裕太郎, 内藤 久美子, 石渡 一樹, 永野 秀和, 鈴木 佐和子 , 小出 尚史, 田中 知明
    • 学会等名
      第96回日本内分泌学会学術総会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] エサキセレノンによる降圧作用の反応群,非反応群に認めた年齢差2023

    • 著者名/発表者名
      渡邉 涼香, 藤本 真徳, 五十嵐 活志, 類家 裕太郎, 内藤 久美子, 石渡 一樹, 河野 聡美, 石田 晶子, 鈴木 佐和子, 小出 尚史, 田中 知明, 横手 幸太郎
    • 学会等名
      第96回日本内分泌学会学術総会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] アルドステロン症スクリーニングにおけるレニン測定法の違いとその影響2023

    • 著者名/発表者名
      瀧 由樹, 河野 貴史, 照山 杏子, 一城 貴政, 河野 聡美, 高 躍, 藤本 真徳, 橋本 直子, 佐久間 一基, 永野 秀和 田中 知明
    • 学会等名
      第96回日本内分泌学会学術総会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 髄様癌を契機に発見されたMEN2Aの1家系と小児保因者の課題点2023

    • 著者名/発表者名
      瀧 由樹, 河野 貴史, 河野 聡美, 藤本 真徳, 橋本 直子, 永野 秀和, 田中 知明.
    • 学会等名
      第96回日本内分泌学会学術総会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] シングルセル解析から捉えるエナメル上皮型頭蓋咽頭腫の新たな病態2023

    • 著者名/発表者名
      松田 達磨;高 躍;堀口 健太郎;河野 貴史;藤本 真徳;橋本 直子;永野 秀和;井下 尚子;山田 正三;岩立 康男;田中 知明
    • 学会等名
      第96回日本内分泌学会学術総会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 副腎研究の最前線 1細胞解析から捉える副腎皮質腫瘍の新たな病態2023

    • 著者名/発表者名
      田中 知明
    • 学会等名
      第96回日本内分泌学会学術総会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] チアノーゼ性先天性心疾患に伴う褐色細胞腫・パラガングリオーマの発症機序解明2023

    • 著者名/発表者名
      小笠原 辰樹, 藤井 陽一, 垣内 伸之, 坂本 竜一, 田中 知明, 伊藤 悦朗, 渡邊 健一郎, 吉田 有策, 小川 佳宏, 小川 誠司
    • 学会等名
      第96回日本内分泌学会学術総会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 一細胞解析、複合体解析による2型自然リンパ球の肝糖新生抑制機序の検討2023

    • 著者名/発表者名
      神津 隆之介, 藤本 真徳, 横山 真隆, 河野 貴史, 瀧 由樹, 永野 秀和, 橋本 直子, 田中 知明
    • 学会等名
      第96回日本内分泌学会学術総会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 機能獲得型変異p53によるメバロン酸経路制御と乳がん悪性化機構の解明2023

    • 著者名/発表者名
      中山 哲俊, 横山 真隆, 永野 秀和, 山形 一行, 橋本 直子, 田中 知明
    • 学会等名
      第96回日本内分泌学会学術総会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] miR-874はメバロン酸経路を抑制して乳がんの増殖を抑制する2023

    • 著者名/発表者名
      石 暁彦, 橋本 直子, 山形 一行, 横山 真隆, 関 直彦, 田中 知明
    • 学会等名
      第96回日本内分泌学会学術総会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] シングルセル解析から捉える頭蓋咽頭腫の新たな病態2023

    • 著者名/発表者名
      松田 達磨, 高 躍, 河野 貴史, 藤本 真徳, 橋本 直子, 永野 秀和, 井下 尚子, 山田 正三, 岩立 康男, 田中 知明
    • 学会等名
      第96回日本内分泌学会学術総会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 機能的下垂体内分泌細胞分化におけるp53の役割の検討2023

    • 著者名/発表者名
      河野 貴史, 瀧 由樹, 河野 聡美, 藤本 真徳, 永野 秀和, 橋本 直子, 田中 知明
    • 学会等名
      第96回日本内分泌学会学術総会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 頭蓋咽頭腫に対する内視鏡下経鼻頭蓋底手術 下垂体茎温存に向けて2023

    • 著者名/発表者名
      堀口 健太郎, 松田 達磨, 高 躍, 折口 槙一, 小林 正芳, 岩立 康男, 田中 知明
    • 学会等名
      第96回日本内分泌学会学術総会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] グルタミン代謝の腎虚血再灌流障害における細胞死を介した新たな役割解明2023

    • 著者名/発表者名
      石渡 一樹, 鈴木 佐和子, 田中 知明, 横手 幸太郎
    • 学会等名
      第96回日本内分泌学会学術総会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] APA2症例の臨床的特徴とin vitroでのステロイド合成阻害薬の作用比較2023

    • 著者名/発表者名
      宮川 宏佳, 瀧 由樹, 河野 貴史, 田中 知明
    • 学会等名
      第96回日本内分泌学会学術総会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] シングルセル解析を用いたmiR-874による乳がんの増殖抑制メカニズム2023

    • 著者名/発表者名
      橋本 直子, 山形 一行, 石 暁彦, 藤本 真徳, 中山 哲俊, 横山 真隆, 田中 知明
    • 学会等名
      第96回日本内分泌学会学術総会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 膵神経内分泌腫瘍における免疫染色H-scoreと予後との関連2023

    • 著者名/発表者名
      河野 聡美, 永野 秀和, 瀧 由樹, 藤本 真徳, 河野 貴史, 橋本 直子, 井下 尚子, 田中 知明
    • 学会等名
      第96回日本内分泌学会学術総会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 肝臓2型自然リンパ球(ILC2)による免疫-代謝連関と肝糖新生調節機構2023

    • 著者名/発表者名
      田中 知明
    • 学会等名
      第58回日本臨床分子医学会学術総会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 招待講演

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公開日: 2023-07-04   更新日: 2024-12-25  

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