肺線維症における炎症細胞社会

2017 年度 実績報告書

• 研究領域: 予防を科学する炎症細胞社会学
• 研究課題/領域番号: 17H06392
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 松島 綱治 東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 教授 (50222427)
• 研究分担者: 橋本 真一 金沢大学, 医薬保健学総合研究科, 特任教授 (00313099) ; 上羽 悟史 東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 講師 (00447385)
• 研究期間 (年度): 2017-06-30 – 2022-03-31
• キーワード: 免疫学 / 遺伝子 / 病理学 / モデル化 / 情報工学

研究実績の概要

本計画研究は、新規包括的single-cell transcriptome解析法Nx1-Seqを用い、肺線維化組織における細胞相互作用ネットワーク、そのモデル化によるネットワーク動態と動作原理の解明、及びモデルに基づく肺線維症新規予防・治療戦略の策定を目的としている。今年度は、薬剤誘導性の肺胞上皮傷害を起点として急性炎症後に一過性の線維化が進行するブレオマイシン誘導肺線維症モデルを用いて、正常、炎症早期、炎症終期（線維化期）と炎症細胞社会が変遷する過程の細胞間・分子間相互作用を解析した。正常、炎症早期、炎症終期のマウス肺から、血管内血球画分を除いた細胞懸濁液を調整し、Nx1-Seqを用いて各病態ステージにおける包括的single-cell transcriptome像を得た。検出された遺伝子のうち、細胞表面または細胞外のタンパク質をコードしている遺伝子を抽出し、既存の遺伝子相互作用ネットワーク推定アルゴリズム、および分子間相互作用データベースを用いて、各レセプター／リガンド間相互作用ネットワークを構築した。構築されたネットワークと各1細胞のレセプター／リガンド発現量に基づき、各細胞同士の結びつきを同定し、細胞間相互作用ネットワークを再構築した。ネットワーク内において、結びつきが強い細胞で構成されるサブネットワークを同定した。炎症早期には、TGFb1, Pdgfa, Spp1, Ccl2, Col1a2等の線維化や炎症においてHubな役割を果たす分子を中心に構成される11個のサブネットワークを認め、一方炎症終期にはこれらのサブネットワークが5つに収束していた。細胞間相互作用ネットワーク解析により、線維化疾患の進行過程における炎症細胞社会の変遷を示すパイオニア的研究成果と考えている。

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

独自の包括的single-cell transcriptome解析法Nx1-Seqを用い、正常および炎症肺を構成する単細胞の遺伝子発現を高感度に解析出来た。得られたデータはフローサイトメトリーのデータと相関性の高いものであり、またクラスター解析や細胞系譜解析などにより細胞社会の変遷も明らかに出来た。加えて、独自の細胞間相互作用ネットワーク解析により、線維化疾患の進行過程における炎症細胞社会の変遷も明らかに出来た。

今後の研究の推進方策

今回見出された炎症細胞社会クラスターのヒエラルキーを解明し、炎症細胞社会の動的モデル化を目指す。すなわち分子のシグナル経路のように、どの炎症細胞社会クラスターが肺線維化カスケードにおいて「上流」あるいは「下流」に位置しているのかを構成細胞の遺伝子発現上の類似性や空間的局在を元に推測する。さらに、より「上流」に位置する炎症細胞社会が現れるタイミングについて炎症細胞社会の構成細胞特異的なマーカーを探索して同定する。「上流」の炎症細胞社会のハブとなる細胞外の因子に対する、中和抗体・阻害剤への介入による、肺線維化の予防可能性を検証する。肺線維化自然発症モデル (SftpcI73T Tgマウス)を作成し、コンセプトを検証する。

研究成果

• [雑誌論文] Reduction of Proliferating Olfactory Cells and Low Expression of Extracellular Matrix Genes Are Hallmarks of the Aged Olfactory Mucosa. (2018)
  • 著者名/発表者名: Ueha R, Shichino S, Ueha S, Kondo K, Kikuta S, Nishijima H, Matsushima K, Yamasoba T.
  • 雑誌名: Front Aging Neurosci 巻: 10 ページ: 86
  • DOI: doi: 10.3389/fnagi.2018.00086. eCollection 2018.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Single blood transfusion induces the production of donor-specific alloantibodies and regulatory T cells mainly in the spleen. (2018)
  • 著者名/発表者名: Ueta H, Kitazawa Y, Sawanobori Y, Ueno T, Ueha S, Matsushima K, Matsuno K.
  • 雑誌名: Int Immunol 巻: 30 ページ: 53-67
  • DOI: doi: 10.1093/intimm/dxx078.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Increased diversity with reduced "diversity evenness" of tumor infiltrating T-cells for the successful cancer immunotherapy. (2018)
  • 著者名/発表者名: Hosoi A, Takeda K, Nagaoka K, Iino T, Matsushita H, Ueha S, Aoki S, Matsushima K, Kubo M, Morikawa T, Kitaura K, Suzuki R, Kakimi K.
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: 8 ページ: 1058
  • DOI: doi: 10.1038/s41598-018-19548-y.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The HIV co-receptor CCR5 regulates osteoclast function. (2017)
  • 著者名/発表者名: Lee JW, Hoshino A, Inoue K, Saitou T, Uehara S, Kobayashi Y, Ueha S, Matsushima K, Yamaguchi A, Imai Y, Iimura T.
  • 雑誌名: Nat Commun 巻: 8 ページ: 2226
  • DOI: doi: 10.1038/s41467-017-02368-5.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Long-Lasting Graft-Derived Donor T Cells Contribute to the Pathogenesis of Chronic Graft-versus-Host Disease in Mice. (2017)
  • 著者名/発表者名: Kosugi-Kanaya M, Ueha S, Abe J, Shichino S, Shand FHW, Morikawa T, Kurachi M, Shono Y, Sudo N, Yamashita A, Suenaga F, Yokoyama A, Yong W, Imamura M, Teshima T, Matsushima K.
  • 雑誌名: Front Immunol 巻: 8 ページ: 1842
  • DOI: doi: 10.3389/fimmu.2017.01842. eCollection 2017.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Comprehensive single-cell transcriptome analysis reveals heterogeneity in endometrioid adenocarcinoma tissues. (2017)
  • 著者名/発表者名: Hashimoto S, Tabuchi Y, Yurino H, Hirohashi Y, Deshimaru S, Asano T, Mariya T, Oshima K, Takamura Y, Ukita Y, Ametani A, Kondo N, Monma N, Takeda T, Misu S, Okayama T, Ikeo K, Saito T, Kaneko S, Suzuki Y, Hattori M, Matsushima K, et al.
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: 7 ページ: 14225
  • DOI: doi: 10.1038/s41598-017-14676-3
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Combination of anti-CD4 antibody treatment and donor lymphocyte infusion ameliorates graft-versus-host disease while preserving graft-versus-tumor effects in murine allogeneic hematopoietic stem cell transplantation. (2017)
  • 著者名/発表者名: Ueha S, Yokochi S, Ishiwata Y, Kosugi-Kanaya M, Shono Y, Shibayama S, Ito S, Matsushima K.
  • 雑誌名: Cancer Sci 巻: 108 ページ: 1967-1973
  • DOI: doi: 10.1111/cas.13346. Epub 2017 Aug 29.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Simian Immunodeficiency Virus Targeting of CXCR3(+) CD4(+) T Cells in Secondary Lymphoid Organs Is Associated with Robust CXCL10 Expression in Monocyte/Macrophage Subsets. (2017)
  • 著者名/発表者名: Fujino M, Sato H, Okamura T, Uda A, Takeda S, Ahmed N, Shichino S, Shiino T, Saito Y, Watanabe S, Sugimoto C, Kuroda MJ, Ato M, Nagai Y, Izumo S, Matsushima K, Miyazawa M, Ansari AA, Villinger F, Mori K.
  • 雑誌名: J Virol 巻: 91 ページ: e00439-17
  • DOI: doi: 10.1128/JVI.00439-17. Print 2017 Jul 1.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] TCR sequencing reveals the generation and expansion of tumor-specific CD8+T cell clones after anti-CD4 antibody treatment in tumor-bearing mice (2018)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Ueha, Aoki Hiroyasu, Shigeyuki Shichino, Ogiwara Haru, Shinichi Hashimoto, Kazuhiro Kakimi, Kouji Matsushima
  • 学会等名: Keystone Symposia
  • 国際学会
• [学会発表] An anti-CD4 depleting antibody reverses regulatory T cell-induced suppression of dendritic cells while preventing non-specific CD4+ T cell responses in tumor-bearing mice (2017)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Ueha, Haru Ogiwara, Shoji Yokochi, Yoshiro Ishiwata, Francis Shand, Shohei Hori, Kazuhiro Kakimi, Satoru Ito, Kouji Matsushima
  • 学会等名: 36th Sapporo International_Cancer Symposium
  • 国際学会
• [学会発表] An anti-CD4 depleting antibody reverses regulatory T cell-induced suppression of dendritic cells while preventing non-specific CD4+ T cell responses in tumor-bearing mice (2017)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Ueha, Haru Ogiwara, Shoji Yokochi, Yoshiro Ishiwata, Francis Shand, Shohei Hori, Kazuhiro Kakimi, Satoru Ito, Kouji Matsushima
  • 学会等名: AACR Annual Meeting 2017
  • 国際学会
• [学会発表] Identification of a functional and transcriptional signature for tumor-infiltrating dendritic cells in mouse (2017)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Ueha, Haru Ogiwara, Shigeyuki Shichino, Jun Abe, Francis Shand, Shinichi Hashimoto, Kouji Matsushima
  • 学会等名: 5th Annual Meeting of the International Cytokine and Interferon Society
  • 国際学会
• [学会発表] TCR sequencing reveals the generation and expansion of tumor-specific CD8+T cell clones after anti-CD4 antibody treatment in tumor-bearing mice (2017)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Ueha, Aoki Hiroyasu, Shigeyuki Shichino, Ogiwara Haru, Shinichi Hashimoto, Kazuhiro Kakimi, Kouji Matsushima
  • 学会等名: The 46th Japanese Society for Immunology
• [学会発表] TCR sequencing reveals the generation and expansion of tumor-specific CD8+ T cell clones after anti-CD4 antibody treatment in tumor-bearing mice (2017)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Ueha, Yasuhiro Aoki, Shigeyuki Shichino, Haru Ogiwara, Shinichi Hashimoto, Kazuhiro Kakimi, Satoru Ito, Kouji Matsushima
  • 学会等名: 第21回日本がん免疫学会総会
• [学会発表] TCR sequencing reveals the generation and expansion of tumor-specific CD8+ T cell clones after anti-CD4 antibody treatment in tumor-bearing mice (2017)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Ueha, Yasuhiro Aoki, Shigeyuki Shichino, Haru Ogiwara, Shinichi Hashimoto, Kazuhiro Kakimi, Satoru Ito, Kouji Matsushima
  • 学会等名: 第76回日本癌学会学術総会
• [学会発表] 抗CD4抗体とDLIを併用した同種造血幹細胞移植による低免疫原性固形がん治療の可能性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 上羽 悟史、石渡 義郎、_地祥司、伊藤哲、松島綱治
  • 学会等名: 第26回 日本癌病態治療研究会
• [学会発表] 担がんマウスにおけるCD8+ T細胞レパトアの臓器別解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 青木 寛泰、七野 成之、橋本 真一、上羽 悟史、松島 綱治
  • 学会等名: 第3回日本骨免疫学会
• [備考] 新学術領域研究 予防を科学する炎症細胞社会学 ホームページ
  • URL: http://inflammationcellularsociology.org/