生体内マクロファージの生理的、病理的意義およびその分子基盤の解明

• 研究課題/領域番号: 23K18222
• 研究種目: 挑戦的研究(萌芽)
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 中区分49:病理病態学、感染・免疫学およびその関連分野
• 研究機関: 和歌山県立医科大学
• 研究代表者: 改正 恒康 和歌山県立医科大学, 先端医学研究所, 教授 (60224325)
• 研究期間 (年度): 2023-06-30 – 2025-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2023年度)
• 配分額: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円); 2024年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円); 2023年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
• キーワード: マクロファージ / 炎症 / サイトカイン / インフラマソーム

研究開始時の研究の概要

マクロファージは全身の臓器・組織に分布し、貪食作用ばかりでなく、様々なサイトカイン産生を介して、様々な病態に関与している。マクロファージの機能的特性は、組織によって異なっているが、その分子基盤についてはまだよくわかっていない部分が多い。本研究では、本申請者独自の遺伝子改変マウスを用いて得られた知見に基づき、腹腔や胸腔に常在するマクロファージの機能的特性を中心に、その生理的、病理的意義およびその分子基盤を解明する。

研究実績の概要

マクロファージの機能的特性は、組織やサブセットにより異なっているが、その機能的特性を制御する分子基盤についてはまだ不明の部分が多い。マウス腹腔に常在するマクロファージ（腹腔マクロファージ）が、コレラ毒素刺激により、NLRP3インフラマソーム、Pyrinインフラマソームを介して炎症性サイトカインIL-1βを産生する特性を有することを明らかにしている。この腹腔マクロファージのインフラマソーム応答機序について様々な遺伝子改変マウスを用いて解析を進めている。コレラ毒素刺激により小胞体ストレス応答遺伝子群の発現が顕著に増強しており、コレラ毒素のBサブユニットが小胞体に蓄積していることが明らかになった。そこで、小胞体ストレスセンサーが関与する可能性を検討し、コレラ毒素によるIL-1βの産生がIRE1α阻害剤により阻害されることを見出した。そこでさらにマクロファージ特異的IRE1α欠損マウスを樹立し、腹腔マクロファージを解析したところ、コレラ毒素によるIL-1βの産生が障害されていることが明らかになった。また、IRE1α欠損腹腔マクロファージにおいて、Pyrinインフラマソーム活性化因子（クロストリジウム・ディフィシル由来毒素）、NLRP3インフラマソーム活性化因子（ATP）それぞれの刺激によるIL-1βの産生誘導も障害されていた。以上の結果から、腹腔マクロファージにおけるインフラマソームの活性化にIRE1αが関与していること、すなわち生体内マクロファージにおいて、インフラマソームと小胞体ストレスセンサーが連関して機能していることが明らかになった。

現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

これまで、細胞株や線維芽細胞などを用いてコレラ毒素の細胞内の動態が解析されていたが、生体内に存在するマクロファージにおける動態はわかっていなかった。また、小胞体ストレスセンサーがインフラマソームの活性化にどのように関与するかについては細胞株の解析にてもほとんどわかっていなかった。本研究により得られた知見は、生体内マクロファージにおいて、これらの課題を解決したという点で大きな意義がある。

今後の研究の推進方策

IRE1αがどのように活性化されるか、特にコレラ毒素と結合することにより活性化されるかについて解析を進める。また、IRE1αがインフラマソーム活性化のどのレベルを制御しているのかその作用点について解析を進める。
また、自己炎症性疾患患者由来の遺伝子バリアントを導入したマウス、ETSファミリー転写因子SPIBを欠損したマウスにおいても、腹腔マクロファージのインフラマソーム応答性に異常が生じる予備的知見を見出している。これらのマウスにおいて、予備的知見を検証しながら、骨髄由来マクロファージとも比較しながら解析を進めていく。
さらに、ヒトの体腔マクロファージについても、インフラマソーム応答性を、マウスの知見と比較することにより、解析を進める予定である。

研究成果

• [国際共同研究] Yale Univ./Harvard Medical School/Emory Univ.(米国)
• [国際共同研究] Univ. of Melbourne/Australian National Univ./Telethon Kids Institute(オーストラリア)
• [国際共同研究] Mainz Univ./Univ. Hospital Wuerzburg/Univ. Hospital Cologne(ドイツ)
• [国際共同研究] London Research Institute/Imperial College/Cardiff Univ.(英国)
• [国際共同研究] San Raffaele Scientific Institute/ICGEB/-(イタリア)
• [国際共同研究]
• [雑誌論文] 細胞内DNAセンサーシステムの破綻をきたす自己炎症性疾患モデルマウス (2024)
  • 著者名/発表者名: 加藤喬、佐々木泉、改正恒康.
  • 雑誌名: 日本免疫不全・自己炎症学会雑誌 巻: 3 号: 1 ページ: 2-7
  • DOI: 10.34563/jsiadjournal.3.1_2
  • ISSN: 2435-7693
  • 年月日: 2024-02-02
  • 査読あり
• [雑誌論文] TLR9-independent CD8+ T cell responses in hepatic AAV gene transfer through IL-1R1-MyD88 signaling (2024)
  • 著者名/発表者名: SRP. Kumar, M. Biswas, D. Cao, S. Arisa, MM. Melero, AK. Lam, AR. Pineros, R. Kapur, T. Kaisho, RJ. Kaufman, W. Xiao, DM. Shayakhmetov, C. Terhorst, YP. de Jong, RW. Herzog.
  • 雑誌名: Molecular Therapy 巻: 32 号: 2 ページ: 325-339
  • DOI: 10.1016/j.ymthe.2023.11.029
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A hepatic network of dendritic cells mediates CD4 T cell help outside lymphoid organs (2024)
  • 著者名/発表者名: K. English, R. Kwan, L. E. Holz, C. McGuffog, J.M.M. Krol, D. Kempe, T. Kaisho, W.R. Heath, L. Lisowski, M. Biro, G.W. McCaughan, D.G. Bowen, P. Bertolino.
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 15 号: 1 ページ: 1261-1261
  • DOI: 10.1038/s41467-024-45612-5
  • 査読あり / オープンアクセス
• [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] Factor VIII Trafficking to CD4+ T cells Shapes its Immunogenicity and Requires Several Types of Antigen Presenting Cells (2023)
  • 著者名/発表者名: R. Kaczmarek, A. R. Pineros, P. E. Patterson, T. B. Bertolini, G. Q. Perrin, A. Sherman, J. Born, S. Arisa, M. C. Arvin, M. M. Kamocka, M. M. Martinez, K. W. Dunn, S. M. Quinn, J. J. Morris, A. R. Wilhelm, T. Kaisho, M. M. Melero, M. Biswas, M. H. Kaplan, A. K. Linnemann, L. A. George, R. M. Camire, R. W. Herzog.
  • 雑誌名: Blood Journal 巻: 20 ページ: 290-305
  • DOI: 10.1182/blood.2022018937
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Lymph node medulla regulates the spatiotemporal unfolding of resident dendritic cell networks (2023)
  • 著者名/発表者名: M. Ugur, R J. Labios, C. Fenton, K. Knopper, K. Jobin, F. Imdahl, G. Golda, K. Hoh, A. Grafen, T. Kaisho, A. E. Saliba, D. Grun, G. Gasteiger, M. Bajenoff, W. Kastenmuller.
  • 雑誌名: Immunity 巻: 56 号: 8 ページ: 1778-1793.e10
  • DOI: 10.1016/j.immuni.2023.06.020
  • 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] 免疫不全を伴うプロテアソーム関連自己炎症症候群. Proteasome-associated autoinflammatory syndrome with immunodeficiency. (2023)
  • 著者名/発表者名: 改正恒康
  • 雑誌名: アレルギーの臨床 巻: 43 ページ: 30-34
• [雑誌論文] 自己炎症と獲得免疫不全を呈するプロテアソーム機能異常症. Proteasome disorders manifesting autoinflammation and adaptive immunodeficiency. (2023)
  • 著者名/発表者名: 改正恒康、金澤伸雄、邊見弘明.
  • 雑誌名: 臨床免疫・アレルギー科 巻: 80 ページ: 49-55
• [学会発表] A stress sensor IRE1α is required for bacterial exotoxin-induced inflammasome activation in tissueresident macrophages. (2024)
  • 著者名/発表者名: I. Sasaki, Y. Fukuda-Ohta, S. Morita, D. Okuzaki, T. Kato, K. Furukawa, T. Kaisho.
  • 学会等名: 第52回本免疫学会総会・学術集会
• [学会発表] Microbiome ssRNA as an environmental cue to activate TLR13-dependent tissue-protective programs in CD5L/AIMhi hepatic macrophages. (2024)
  • 著者名/発表者名: R. Sato, K. Liu, T. Shibata, R. Fukui, K. Hoshino, T. Kondo, T. Miyazaki, T. Kaisho, K. Miyake.
  • 学会等名: 第52回本免疫学会総会・学術集会
• [学会発表] Which subset of dendritic cells is critical to the effect of HSV-1 oncolytic virus therapy? (2024)
  • 著者名/発表者名: S. Uchida, T. Seya, S. Akira, K. Sato, T. Kaisho, R. Fukui, K. Miyake, T. Todo, N. Kadowaki.
  • 学会等名: 第52回本免疫学会総会・学術集会
• [学会発表] Memory T helper cell differentiation regulated by a type 1 conventional dendritic cell subpopulation. (2024)
  • 著者名/発表者名: K. Ohki, Y. Matsushima, S. Hojyo, T. Kaisho, K. Tokoyoda.
  • 学会等名: 第52回本免疫学会総会・学術集会
• [学会発表] Generation and characterization of thePsmb8 G201V mutation knock-in mice as a model for Nakajo-Nishimura syndrome (2024)
  • 著者名/発表者名: T. Hara, T. Kato, J. Hamazaki, A. Kinoshita, Y. Inaba, I. Sasaki, K. -I. Yoshiura, M. Jinnin, T. Kaisho, N. Kanazawa.
  • 学会等名: APSID-JSIAD 2024
  • 国際学会
• [学会発表] Spi-Bは圧負荷に対する心臓の代償応答過程においてマクロファージサブセットの構成を制御して抗炎症性に機能する (2023)
  • 著者名/発表者名: 近藤 稔和、木村 章彦、佐々木 泉、石田 裕子、野坂 みずほ、樽谷 玲、國中 由美、加藤 喬、改正 恒康
  • 学会等名: 第44回日本炎症・再生医学会
• [学会発表] A stress sensor IRE1α is required for bacterial exotoxin-induced inflammasome activation in tissue resident macrophages. (2023)
  • 著者名/発表者名: I. Sasaki, N. W-. Nishiyama, D. Okuzaki, S. Morita, T.Kato, A.Yamamoto, K. Furukawa, T.Kaisho.
  • 学会等名: 第30回日本免疫毒性学会学術年会
• [学会発表] 生体内マクロファージにおけるパイリンインフラマソーム活性化機構の解明. (2023)
  • 著者名/発表者名: 加治汐梨、佐々木泉、古田有希、加藤喬、西山奈央子、山本明日美、北野雅之、改正恒康.
  • 学会等名: 第30回日本免疫毒性学会学術年会
• [学会発表] Novel model mice of human inborn errors of immunity manifesting autoinflammation, autoimmunity and/or immunodeficiency. (2023)
  • 著者名/発表者名: T. Kaisho.
  • 学会等名: The 2nd International Symposium of Clinical Immunology
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Human inborn errors of immunity model mice for autoinflammation,autoimmunity and/or immunodeficiency. (2023)
  • 著者名/発表者名: T. Kaisho.
  • 学会等名: JSICR/MMCB Joint Symposium
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] γδT17 cells in Peyer’s patches acquire the encephalitogenic phenotype through the activation by commensals. (2023)
  • 著者名/発表者名: S. Komiyama, D. Takahashi, T. Kaisho, K. Hase.
  • 学会等名: 18th International Congress of Immunology
  • 国際学会
• [学会発表] Impairment of plasma cell generation in mice carrying a proteasome subunit β1i missense mutation derived from patients with autoinflammation and adaptive immune deficiency. (2023)
  • 著者名/発表者名: T. Kato, A. Yamamoto, I. Sasaki, N. Wakaki-Nishiyama, H. Hemmi, N. Kanazawa, W. Ise, T. Kaisho.
  • 学会等名: Japan and Australia Meeting on Cell Death 2023
  • 国際学会
• [学会発表] Generation and characterization of thePsmb8 G201V mutation knock-in mice as a model for Nakajo-Nishimura syndrome (2023)
  • 著者名/発表者名: T. Hara, T. Kato, J. Hamazaki, A. Kinoshita, Y. Inaba, I. Sasaki, K. -I. Yoshiura, M. Jinnin, T. Kaisho, N. Kanazawa.
  • 学会等名: ISID 2023
  • 国際学会
• [図書] Autoinflammatory diseases due to defects in degradation or transport of intracellular proteins, in Basic Immunology and Its Clinical Application (2023)
  • 著者名/発表者名: I. Sasaki, T. Kato, N. Kanazawa, T. Kaisho.
  • 総ページ数: 13
  • 出版者: Springer
  • ISBN: 9789819997800