T細胞系列への特化過程を駆動する転写因子ネットワークの解明

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15H04743
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 河本 宏 京都大学, ウイルス・再生医科学研究所, 教授 (00343228)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: 多能前駆細胞 / T前駆細胞 / ポリコム / Ring1A / Ring1B / PAX5

研究実績の概要

本研究では多能幹細胞からT前駆細胞に至る過程の中の「ミエロイド-T-B前駆細胞からミエロイド-T前駆細胞になる過程」に焦点をあてる。27年度には理研のFANTOM5プロジェクトに参加し、EBF1欠損多能前駆細胞を分化同期培養したサンプルをCAGE法で解析したデータを得て、著者のひとりとして報告した（Arner et al, Science, 329:1014, 2015）。さらにER-Id3導入によって多能前駆細胞からの分化をスイッチオン/スイッチオフできる系を完成させた（Ikawa et al, Stem Cell Reports, 5:716-727, 2015）。
28年度は以下を計画した。「（i）IL-7R-CreあるいはFlt3-CreマウスとRing1A-/-Ring1Bf/fマウスをかけあわしたマウス由来造血前駆細胞にER-Id3を導入することにより多能前駆細胞を作製し、T系列への特化にポリコムが関与しているかを調べる。（ii）snai1とsnai2のコンディショナルダブルノック（CDKO）アウトマウスの作製実験を継続する。」
しかし、28年度は、(i)については、マウスのかけあわせがうまく進まず、必ずしも進捗は順調ではなかった。また、(ii)については、CDKOマウスができるには至らなかったが、順調にかけあわせが進んでいるので、29年度早々には結果が得られると考えている。一方、計画した目的そのものではないが、同様の目的で進めていたlck-CreとRing1A-/-Ring1Bf/fをかけ合わせる研究が大きく進展し、重要な知見を得て、論文発表にいたった（Ikawa et al, Genes & Development, 30: 2475, 2016）。
遅れた計画もあるが、良好な結果が得られた課題もあり、研究の総体としては、おおむね順調に進展している。

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

28年度にはT細胞初期分化におけるポリコムの役割りを解明し報告した。結果をまとめると以下のようになる。１）lck-CreとRing1A-/-Ring1Bf/fをかけあわせたマウスではT細胞分化がDN段階で停止する。２）さらにポリコムによる抑制の対象として一般に重要な細胞周期阻害因子Cdkn2aを欠失したマウスとかけ合わせてトリプルノックアウトにしてレスキューを試みたところ、DP細胞が少し出現したが、細胞数の減少はほとんど回復しなかった。３）トリプルノックアウトの胸腺のDN3細胞あるいはDP細胞を免疫不全マウスに移入するとB細胞に運命転換した。４）lck-CreとRing1A-/-Ring1Bf/fをさらにPax5f/fとかけあわせると、完全にT細胞分化障害はキャンセルされ、正常に分化した。
上記の１）-４）の知見を合わせると、「T細胞の初期分化には、ポリコムによるPAX5の抑制が必須である」という事を示している（Ikawa et al, Genes & Development, 30: 2475, 2016）。
言い換えれば、T細胞系列とB細胞系列で、転写因子とエピジェネティック制御機構への依存度が非対称的であると言える。一般にまず転写因子が系列を決めて、次いでエピジェネティック制御機構がその状態を固定化することにより「系列決定」が起こると考えられる。しかるに、T細胞系列とB細胞系列では、T細胞は系列決定直後からエピジェネティック制御機構が必須であるが一方のB細胞系列は転写因子が系列決定状態を決めていると言える。
以上のような考察ができる結果が得られたことは、T細胞/B細胞/ミエロイド細胞への大きな成果であり、また次項に述べるように、次のステージの研究につながる知見でもあった。従って、総体としては、「おおむね順調に進展している」と判断した。

今後の研究の推進方策

上記の発表論文の中で示した知見は、T前駆細胞の決定状態の維持にポリコムが必須であることを示しているが、他にも重要なメッッセージを含んでいる。前項の４）に示した知見は、ポリコムもPAX5も欠失させた時、ミエロイド系細胞への分化が起こらなかったことを示している。すなわち、この結果は、ポリコム、PAX5以外にミエロイド系のプログラムを抑制する機構が存在することを示している。これを解明すれば、本研究の当初の目的である「B細胞はつくれないがミエロイド細胞はつくれる状態（ミエロイドーT前駆細胞の状態）」の分子機構の解明につながると考えた。
T細胞系列の中でミエロイド系のプログラムを抑制する機構として、以下の２点が考えられた。（i）T細胞系列に必須の転写因子Bcl11bが抑制している、(ii) 別なエピジェネティック因子であるDNAメチレーションが抑制している。
（i）の可能性を検証するために、lck-Cre、Ring1A-/-Ring1Bf/f、Bcl11bf/fの三者のかけあわせを進めている。また、（ii）の可能性を検証するために、まずlck-CreとDnmt1f/fのかけあわせを進めており、すでに結果が得られつつある。なお後者のかけあわせは他グループによって以前に報告されている（2001, Immunity）が、そこには報告されていない重要な知見が得られつつある。
snai1とsnai2のコンディショナルノックアウトマウスの作製実験も継続する。すでに次の交配でlck-Cre:snai1f/f:snai2f/fが産まれる段階まで進んでいる。

研究成果

• [雑誌論文] Conversion of T cells to B cells by inactivation of polycomb-mediated epigenetic suppression of B lineage program. (2016)
  • 著者名/発表者名: Ikawa T, MasudaK, Endo TA, Endo M, Isono K, Koseki Y, Nakagawa R, Kometani K, Takano J, Agata Y, Katsura Y, Kurosaki T, Vidal M, Koseki H, Kawamoto H
  • 雑誌名: Genes & Development 巻: 30 ページ: 2475-2485
  • DOI: 10.1101/gad.290593.116
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Regeneration of CD8αβ T cells from T cell-derived iPSC imparts potent tumor antigen-specific cytotoxicity. (2016)
  • 著者名/発表者名: Maeda T, Nagano S, Ichise H, Kataoka K, Yamada D, Ogawa S, Koseki H, Kitawaki T, Kadowaki N, Takaori-Kondo A, Masuda K, Kawamoto H
  • 雑誌名: Cancer Research 巻: 76 ページ: 6839-6850
  • DOI: 10.1158/0008-5472.CAN-16-1149
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Transient Tcf3 Gene Repression by TALE-Transcription Factor Targeting. (2016)
  • 著者名/発表者名: Masuda J, Kawamoto H, Strober W, Takayama E, Mizutani A, Murakami H, Ikawa T, Kitani A, Maeno N, Shigehiro T, Satoh A, Seno A, Arun V, Kasai T, Fuss IJ, Katsura Y, Seno M
  • 雑誌名: Appl Biochem Biotechnol 巻: 180 ページ: 1559-1573
  • DOI: 10.1007/s12010-016-2187-4
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Heterogeneous fibroblasts underlie age-dependent tertiary lymphoid tissues in the kidney. (2016)
  • 著者名/発表者名: Sato Y, Mii A, Hamazaki Y, Fujita H, Nakata H, Masuda K, Nishiyama S, Shibuya S, Haga H, Ogawa O, Shimizu A, Narumiya S, Kaisho T, Arita M, Yanagisawa M, Miyasaka M, Sharma K, Minato N, Kawamoto H, Yanagita M
  • 雑誌名: JCI insight 巻: 1(11) ページ: e87680
  • DOI: 10.1172/jci.insight.87680
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Aberrant PD-L1 expression through 3'-UTR disruption in multiple cancers. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kataoka K, Shiraishi Y, Takeda Y, Sakata S, Matsumoto M, Nagano S, Maeda T, Nagata Y, Kitanaka A, Mizuno S, Tanaka H, Chiba K, Ito S, Watatani Y, Kakiuchi N, Minato N, Kashiwase K, Izutsu K,Takaori-Kondo A, Miyazaki Y, Takahashi S, Shibata T, Kawamoto H, Akatsuka Y, Shimoda K, Takeuchi K, Seya T, Miyano S, Ogawa S
  • 雑誌名: Nature 巻: 534 ページ: 402-406
  • DOI: 10.1038/nature18294
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Requirement of Stat3 Signaling in the Postnatal Development of Thymic Medullary Epithelial Cells (2016)
  • 著者名/発表者名: Satoh R, Kakugawa K, Yasuda T, Yoshida H, Sibilia M, Katsura Y, Levi B, Abramson J, Koseki Y, Koseki H, van Ewijk W, Hollander GA, Kawamoto H
  • 雑誌名: PLoS Genet 巻: 12(1) ページ: e1005776
  • DOI: 10.1371/journal.pgen.1005776
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Epigenetic maitenance of T cell identity by Polycomb-mediated supression of B cell lineage program (2016)
  • 著者名/発表者名: 河本 宏
  • 学会等名: Swiss-Kyoto Joint Symposium
  • 発表場所: 京都市 芝蘭会館
  • 年月日: 2016-06-13
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] T細胞の発生と再生-T細胞分化過程の解明と再生T細胞を用いた免疫細胞療法の開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 河本 宏
  • 学会等名: 第１回紀州 血液/腫瘍/免疫 研究会
  • 発表場所: 和歌山市 ホテルグランヴィア和歌山
  • 年月日: 2016-05-14
  • 招待講演
• [図書] 週刊医学のあゆみ (2016)
  • 著者名/発表者名: 増田喬子, 河本宏
  • 総ページ数: 7
  • 出版者: 医歯薬出版株式会社
• [図書] 月間糖尿病 (2016)
  • 著者名/発表者名: 河本宏, 増田喬子
  • 総ページ数: 8
  • 出版者: 医学出版
• [図書] がん免疫療法 －腫瘍免疫学の最新知見から治療法のアップデートまで－ (2016)
  • 著者名/発表者名: 河本宏, 増田喬子, 前田卓也
  • 総ページ数: 5
  • 出版者: 羊土社
• [図書] iPS細胞の安全・高品質な作製技術 (2016)
  • 著者名/発表者名: 河本宏, 増田喬子, 前田卓也
  • 総ページ数: 14
  • 出版者: 技術情報協会
• [図書] 白血病学（下） －最新の基礎、臨床研究－ (2016)
  • 著者名/発表者名: 前田卓也, 増田喬子, 河本宏
  • 総ページ数: 6
  • 出版者: 日本臨床社
• [図書] 白血病学（下） －最新の基礎、臨床研究－ (2016)
  • 著者名/発表者名: 河本宏, 増田喬子
  • 総ページ数: 8
  • 出版者: 日本臨床社
• [図書] 生物の科学 遺伝 特集Ⅱ総論 (2016)
  • 著者名/発表者名: 河本宏
  • 総ページ数: 4
  • 出版者: 株式会社エヌ・ティー・エス
• [産業財産権] 抗原特異的制御性T細胞の作製法 (2016)
  • 発明者名: 河本宏、坂口志文、増田喬子、廣田圭司、上堀淳二
  • 権利者名: 河本宏、坂口志文、増田喬子、廣田圭司、上堀淳二
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2016-254095
  • 出願年月日: 2016-12-27