免疫センサーが認識する自己成分の戦略的同定と定量法の確立

2023 年度 実績報告書

• 研究領域: 生体防御における自己認識の「功」と「罪」
• 研究課題/領域番号: 22H05183
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 山崎 晶 大阪大学, 微生物病研究所, 教授 (40312946)
• 研究分担者: 井貫 晋輔 京都大学, 薬学研究科, 准教授 (70736272) ; 長江 雅倫 大阪大学, 微生物病研究所, 助教 (60619873)
• 研究期間 (年度): 2022-06-16 – 2027-03-31
• キーワード: 免疫学 / 自己認識 / 自然免疫受容体 / Dectin-1 / 自然免疫型T細胞 / T細胞受容体

研究実績の概要

免疫系はこれまで非自己病原体を認識して排除する生体防御システムとして考えられてきた。しかし近年、免疫系が自己成分も認識していることがわかってきた。特に免疫系の自己認識には自己を攻撃する有害な「罪」の側面だけでなく、生体にとって有益な「功」の側面があることが明らかになりつつある。
我々のグループは、これまで免疫受容体が認識する生体分子の同定プラットフォームを構築し、C型レクチン受容体などの自然免疫受容体の内因性リガンドの同定や、MAIT細胞やNKT細胞などの自然免疫型T細胞の自己抗原の同定など、多くの自己反応性物質の単離・同定を行ってきた。本研究はこれまでに培った方法論を拡充し、自然免疫受容体が認識する自己成分の戦略的同定を目的としている。また免疫受容体の自己認識がもたらす「功」の側面を明らかにすることで、新たな生物学的意義を提唱し、免疫学に留まらない全生命現象の理解への貢献を目指している。
令和５年度は、昨年度から引き続き自然免疫受容体が認識する自己成分の同定を行った。その結果、自然免疫受容体の一つであり、真菌の受容体として知られていたDectin-1が、マウスの肝臓から抽出された水溶性画分を認識することを見出した。この水溶性画分は無菌マウスからも抽出されることから自己由来であることが考えられた。さらにDectin-1欠損マウスでは野生型マウスに比べて急性肝障害モデルや非アルコール性脂肪肝炎モデルにおいて炎症が改善していること、またDectin-1応答性の水溶性画分をマウスに注入すると肝炎を誘導することが明らかになった。
また、自然免疫型T細胞の制御に関わる自己由来脂質の構造活性相関研究、可視光応答性光触媒を用いた自己成分同定手法の開発基盤検討を行った。

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

本研究は免疫受容体の自己認識がもたらす生体保護作用を明らかにすることを目的としており、下記に示す研究課題を行うものである。
課題１：自然免疫受容体が認識する自己成分の戦略的同定
課題２：自然免疫型T細胞受容体が認識する自己保護性脂質の戦略的同定
まず課題1に関しては、他の領域メンバーと共同で、自然免疫受容体の網羅的なレポーター細胞ライブラリーの作成を進めている。またT細胞受容体の自己エピトープの同定に向けて内因性蛋白質由来ペプチド抗原ライブラリーを作成し、１段階のスクリーニングで簡便に抗原同定が可能となる検出系の確立を進めている。また課題２に関しては、自然免疫型T細胞受容体と抗原提示分子を導入したレポーター細胞を作成し、薄層クロマトグラフィーなどにより自己由来脂質を分離・精製し、レポーター細胞と共培養することで内因性リガンドの探索を進めている。
また、自然免疫型T細胞の制御に関わる自己脂質の構造活性相関研究を行ない、同定された自己由来の脂質関連化合物の各種誘導体を合成し、評価した。その結果、活性発現に関わる構造の一部を同定することに成功した。可視光応答性光触媒を用いた自己成分同定手法の開発基盤検討においては、ペプチド・タンパク質のタグ化を可能とする新たな反応形式の光触媒反応を開発した。自然免疫型T細胞の制御に関わる自己由来脂質の機能解析研究は順調に進んでいる。各種誘導体の合成ルートを確立し、合成・評価することで、当該脂質の構造活性相関情報を得ることに成功した。可視光応答性光触媒を用いた自己成分同定手法の開発検討についても、生理的条件下においてペプチドやタンパク質を修飾可能な独自手法を開発することができた。

今後の研究の推進方策

課題１に関する今後の方策としては、引き続き全ての自然免疫受容体を網羅したレポーター細胞ライブラリーおよび自己ペプチド抗原ライブラリーの構築を進めると共に、構築されたプラットフォームは計画・公募班員に広く提供し、自然免疫受容体が認識する自己成分の網羅的な同定を進める予定である。レポーター細胞で得られた活性画分はNMR測定や質量分析により化学構造の決定を行う。さらに化学構造が決定された場合には、自然免疫受容体のリガンド認識様式をクライオ電顕解析およびX線結晶構造解析によって明らかにする。
課題２に関しては、ヒトCD1aおよび拘束性T細胞受容体を発現したレポーター細胞を用いて免疫抑制効果を持つ自己由来脂質成分の検出を行う。抑制効果が検出された画分は、高速液体クロマトグラフィーや薄層クロマトグラフィーを用いて高純度に単離、精製を行い、NMR測定および質量分析によって化学構造の決定を目指す。活性脂質が同定された場合には炎症モデルマウスを用いて自己保護性脂質の抗炎症効果を評価する。
今後も前年度と引き続き、自然免疫型T細胞の制御に関わる脂質関連化合物の機能解析では自己成分同定手法の開発基盤検討を継続する。自然免疫型T細胞の制御に関わる自己脂質の同定・機能解析については前年度までに得られた構造活性相関情報を元にさらなる構造展開を実施し、活性発現に関わる鍵構造の同定を進める。また、NMRやLC-MSを用いた自然免疫型T細胞の制御分子の同定を継続する。可視光応答性光触媒を用いた自己成分同定手法の開発基盤検討では、前年度までに開発した手法について、細胞レベルにおいても化学修飾可能な手法へと展開するために、修飾タグや触媒の改変を検討する。

研究成果

• [雑誌論文] Myeloid C-type lectin receptors in innate immune recognition (2024)
  • 著者名/発表者名: Reis E Sousa C, Yamasaki S, Brown GD
  • 雑誌名: Immunity 巻: 57(4) ページ: 00-717
  • DOI: 10.1016/j.immuni.2024.03.005
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Chimeric NOD2 Mincle Agonists as Vaccine Adjuvants (2024)
  • 著者名/発表者名: Dangerfield EM, Ishizuka S, Kodar K, Yamasaki S, Timmer MSM, Stocker BL
  • 雑誌名: J Med Chem. 巻: 67(7) ページ: 5373-5390
  • DOI: 10.1021/acs.jmedchem.3c01840
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Crystal structure of the complex of CLEC12A and an antibody that interferes with binding of diverse ligands (2024)
  • 著者名/発表者名: Mori S, Nagae M, Yamasaki S
  • 雑誌名: Int Immunol. 巻: 36(6) ページ: 279-290
  • DOI: 10.1093/intimm/dxae006
  • 査読あり
• [雑誌論文] Self-recognition through Dectin-1 exacerbates liver inflammation (2024)
  • 著者名/発表者名: Torigoe S, Lowman DW, Sugiki T, Williams DL, Yamasaki S
  • 雑誌名: Genes Cells 巻: 29(4) ページ: 316-327
  • DOI: 10.1111/gtc.13106
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Sulfated bile acid is a host-derived ligand for MAIT cells (2024)
  • 著者名/発表者名: Ito E, Inuki S, Izumi Y, Takahashi M, Dambayashi Y, Ciacchi L, Awad W, Takeyama A, Shibata K, Mori S, Mak JYW, Fairlie DP, Bamba T, Ishikawa E, Nagae M, Rossjohn J, Yamasaki S.
  • 雑誌名: Sci Immunol. 巻: 9(91) ページ: eade6924
  • DOI: 10.1126/sciimmunol.ade6924
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Linkage-Editing Pseudo-Glycans: A Reductive α-Fluorovinyl-C-Glycosylation Strategy to Create Glycan Analogs with Altered Biological Activities (2024)
  • 著者名/発表者名: Moriyama T, Yoritate M, Kato N, Saika A, Kusuhara W, Ono S, Nagatake T, Koshino H, Kiya N, Moritsuka N, Tanabe R, Hidaka Y, Usui K, Chiba S, Kudo N, Nakahashi R, Igawa K, Matoba H, Tomooka K, Ishikawa E, Takahashi S, Kunisawa J, Yamasaki S, Hirai G
  • 雑誌名: J Am Chem Soc. 巻: 146(3) ページ: 2237-2247
  • DOI: 10.1021/jacs.3c12581
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fungal chitin-binding glycoprotein induces Dectin-2-mediated allergic airway inflammation synergistically with chitin (2024)
  • 著者名/発表者名: Muraosa Y, Hino Y, Takatsuka S, Watanabe A, Sakaida E, Saijo S, Miyazaki Y, Yamasaki S, Kamei K
  • 雑誌名: PLoS Pathog. 巻: 20(1) ページ: e1011878
  • DOI: 10.1371/journal.ppat.1011878
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Single-cell analysis for identification of T-cell clonotypes associated with IgG4 production of autoimmune pancreatitis (2023)
  • 著者名/発表者名: Shibata K, Fujimori N, Oono T, Motooka D, Okuzaki D, Sonoda KH, Ogawa Y, Yamasaki S
  • 雑誌名: Gastroenterol Rep (Oxf) 巻: 11 ページ: goad071
  • DOI: 10.1093/gastro/goad071
  • 査読あり
• [雑誌論文] Intranasal immunization with an RBD-hemagglutinin fusion protein harnesses preexisting immunity to enhance antigen-specific responses (2023)
  • 著者名/発表者名: Kawai A, Tokunoh N, Kawahara E, Tamiya S, Okamura S, Ono C, Anindita J, Tanaka H, Akita H, Yamasaki S, Kunisawa J, Okamoto T, Matsuura Y, Hirai T, Yoshioka Y
  • 雑誌名: J Clin Invest. 巻: 133(23) ページ: e166827
  • DOI: 10.1172/JCI166827
  • 査読あり
• [雑誌論文] Establishment of an MR1 Presentation Reporter Screening System and Identification of Phenylpropanoid Derivatives as MR1 Ligands (2023)
  • 著者名/発表者名: Matsuoka T, Hattori A, Oishi S, Araki M, Ma B, Fujii T, Arichi N, Okuno Y, Kakeya H, Yamasaki S, Ohno H, Inuki S
  • 雑誌名: J Med Chem. 巻: 66(17) ページ: 12520-12535
  • DOI: 10.1021/acs.jmedchem.3c01122
  • 査読あり
• [雑誌論文] Archaeal Glycerolipids Are Recognized by C-Type Lectin Receptor Mincle (2023)
  • 著者名/発表者名: Oka S, Watanabe M, Ito E, Takeyama A, Matsuoka T, Takahashi M, Izumi Y, Arichi N, Ohno H, Yamasaki S, Inuki S
  • 雑誌名: J Am Chem Soc. 巻: 145(33) ページ: 18538-18548
  • DOI: 10.1021/jacs.3c05473
  • 査読あり
• [雑誌論文] PGL-III, a Rare Intermediate of Mycobacterium leprae Phenolic Glycolipid Biosynthesis, Is a Potent Mincle Ligand. (2023)
  • 著者名/発表者名: Ishizuka S, van Dijk JHM, Kawakita T, Miyamoto Y, Maeda Y, Goto M, Le Calvez G, Groot LM, Witte MD, Minnaard AJ, van der Marel GA, Ato M, Nagae M, Codee JDC, Yamasaki S
  • 雑誌名: ACS Cent Sci. 巻: 9(7) ページ: 1388-1399
  • DOI: 10.1021/acscentsci.3c00040
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Structural basis for plastic glycolipid recognition of the C-type lectin Mincle. (2023)
  • 著者名/発表者名: Furukawa A, Shuchi Y, Wang J, Guillen-Poza PA, Ishizuka S, Kagoshima M, Ikeno R, Kumeta H, Yamasaki S, Matsumaru T, Saitoh T, Maenaka K.
  • 雑誌名: Structure 巻: 31(9) ページ: 1077-1085
  • DOI: 10.1016/j.str.2023.05.018
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Host-pathogen interactions in nontuberculous mycobacterial infections (2023)
  • 著者名/発表者名: Lore NI, Yamasaki S, Simmonds RE, Jo EK
  • 雑誌名: Front Immunol. 巻: 14 ページ: 1201159
  • DOI: 10.3389/fimmu.2023.1201159
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Aryl-functionalised α,α'-Trehalose 6,6'-Glycolipid Induces Mincle-independent Pyroptotic Cell Death (2023)
  • 著者名/発表者名: Kodar K, Dangerfield EM, Foster AJ, Forsythe D, Ishizuka S, McConnell MJ, Yamasaki S, Timmer MSM, Stocker BL
  • 雑誌名: Inflammation 巻: 46(4) ページ: 1365-1380
  • DOI: 10.1007/s10753-023-01814-5
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] COVID-19 relapse associated with SARS-CoV-2 evasion from CD4+ T-cell recognition in an agammaglobulinemia patient. (2023)
  • 著者名/発表者名: Morita R, Kubota-Koketsu R, Lu X, Sasaki T, Nakayama EE, Liu YC, Okuzaki D, Motooka D, Wing JB, Fujikawa Y, Ichida Y, Amo K, Goto T, Hara J, Shirano M, Yamasaki S, Shioda T.
  • 雑誌名: iScience 巻: 26(5) ページ: 106685
  • DOI: 10.1016/j.isci.2023.106685
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Ligand-Controlled Stereoselective Synthesis and Biological Activity of 2-Exomethylene Pseudo-glycoconjugates: Discovery of Mincle-Selective Ligands. (2023)
  • 著者名/発表者名: Ikazaki T, Ishikawa E, Tamashima H, Akiyama H, Kimuro Y, Yoritate M, Matoba H, Imamura A, Ishida H, Yamasaki S, Hirai G.
  • 雑誌名: Angew Chem Int Ed Engl. 巻: 62(22) ページ: e202302569
  • DOI: 10.1002/anie.202302569
  • 査読あり
• [雑誌論文] 6-C-Linked trehalose glycolipids signal through Mincle and exhibit potent adjuvant activity (2023)
  • 著者名/発表者名: Thathsaranie P Manthrirathna MA, Kodar K, Ishizuka S, Dangerfield EM, Xiuyuan L, Yamasaki S, Stocker BL, S M Timmer M.
  • 雑誌名: Bioorg Chem. 巻: 133 ページ: 106345
  • DOI: 10.1016/j.bioorg.2023.106345
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Recognition of host-derived metabolites through unconventional T cells (2024)
  • 著者名/発表者名: 山﨑晶
  • 学会等名: CD1-MR1
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Immunological and Biochemical Aspects of C-Type Lectin Receptors in Fungal Infections (2024)
  • 著者名/発表者名: 山﨑晶
  • 学会等名: 2024 Keystone Symposia on Fungal Pathogens
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Human T cell responses against infection (2024)
  • 著者名/発表者名: 山﨑晶
  • 学会等名: 第6回日中韓免疫シンポジウム
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Regulation of MAIT cells by a host-derived antigen (2023)
  • 著者名/発表者名: 山﨑晶
  • 学会等名: 九州大学 生体防御医学研究所Hot Spring Harbor国際シンポジウム
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Deciphering clonotypic responses of human T cells against infection (2023)
  • 著者名/発表者名: 山﨑晶
  • 学会等名: Cold Spring Harbor Asia
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Self-referential immune perception through C- type lectin receptors (2023)
  • 著者名/発表者名: 山﨑晶
  • 学会等名: The 6th International GRK Symposium
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Immune responses against infection(感染に対抗するからだのしくみ) (2023)
  • 著者名/発表者名: 山﨑晶
  • 学会等名: 京都大学農学部１００周年記念国際シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] 疾患におけるヒトT細胞クロノタイプ解析 (2023)
  • 著者名/発表者名: 山﨑晶
  • 学会等名: 第72回日本アレルギー学会学術大会
  • 招待講演
• [学会発表] レクチン受容体を介する異物認識機構 (2023)
  • 著者名/発表者名: 山﨑晶
  • 学会等名: 第43回阿蘇シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] Sensing damaged self via C-type lectin receptors (2023)
  • 著者名/発表者名: 山﨑晶
  • 学会等名: 日豪Cell Death meeting(Japan and Australia Meeting on Cell Death 2023)
  • 国際学会 / 招待講演
• [産業財産権] 糖脂質誘導体を有効成分とするＴ細胞活性化剤 (2024)
  • 発明者名: 山崎 晶/坂井 由葵
  • 権利者名: 山崎 晶/坂井 由葵
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特願2024- 4685
• [産業財産権] ＭＡＩＴ細胞リガンドの同定のための細胞、および当該細胞を用いる ＭＡＩＴ細胞リガンドのスクリーニング方法 (2023)
  • 発明者名: 山﨑 晶/伊東 瑛美
  • 権利者名: 山﨑 晶/伊東 瑛美
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特願2023-186971