胸腺における「正の選択」の本質を問う

2018 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16H02630
• 研究機関: 徳島大学
• 研究代表者: 高濱 洋介 徳島大学, 先端酵素学研究所(プロテオ), 特命教授 (20183858)
• 研究分担者: 大東 いずみ 徳島大学, 先端酵素学研究所(プロテオ), 准教授 (00596588)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: 免疫学 / Tリンパ球 / 胸腺 / 正の選択 / レパトア

研究実績の概要

胸腺は、免疫システムの司令塔であるT細胞を分化させるとともに、産生するT細胞が自己に有用かつ寛容になるように選択する器官である。私たちはこれまでに、胸腺皮質上皮細胞に特異的に発現される胸腺プロテアソームとその構成鎖β5tを同定するとともに、胸腺プロテアソーム依存性「正の選択」は、CD8陽性T細胞の有用レパトア選別のみならず、選別するT細胞の機能を至適化することを見出してきた。そこで本研究では、胸腺プロテアソーム依存性または不在下に選択されたT細胞を対象に、(1)感染・移植・がんに対する免疫応答と免疫記憶の動態相違を比較解析することで、正の選択による機能的至適化の意義を明らかにするとともに、(2)シグナル伝達分子の量と修飾状態を包括的に比較解析することで、正の選択による機能至適化の分子実体を明らかにすることを目的としている。
この目的に沿って研究三年目の平成30年度には、まず、上皮細胞系特異的サイクリンD１強制発現マウスを利用することで、胸腺プロテアソームの存在下または不在下の胸腺皮質上皮細胞を対象にしたトランスクリプトームとプロテオームの統合的解析を実現した。その結果、胸腺プロテアソームは、胸腺皮質上皮細胞内でのプロテアソーム総量を高い特異性にて制御する一方で、ストレス応答やオートファジーを含む細胞内シグナルプロセスに包括的に関与していないことが明らかになった。胸腺プロテアソームがMHC会合ペプチドの産生を介してCD8陽性T細胞の「正の選択」を担っている可能性が支持された（投稿中）。また、胸腺プロテアソーム依存性または不在下に選択されたT細胞を対象に、プロテオーム解析やメタボローム解析を行うことで、シグナル伝達分子の量と修飾状態の解析を推進した。これらの解析を推進していくことで、免疫学の中核的重要課題「正の選択とは何か」の解明に寄与し、免疫制御に新技術を与えたい。

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

平成30年度は、胸腺皮質上皮細胞を対象にしたトランスクリプトームとプロテオームの統合的解析を実現することができ、胸腺プロテアソームの存在意義について大きな理解前進がみられたばかりでなく、本研究の大目標である「正の選択とは何か」の解明に向けて大きな進展が得られた。

今後の研究の推進方策

(1) 正の選択によるT細胞機能至適化の生体内意義の解析:　トランスジェニックTCRが特異的に認識する抗原分子を発現するウイルス、細胞内寄生細菌、アロ移植組織、がん細胞、それぞれに対する免疫応答と免疫記憶の質とマグニチュードを比較解析することで、T細胞の機能を至適化する「正の選択」プロセスが免疫システムによる生体防御にどのように貢献するのか解析を進める。
(2) 正の選択によるT細胞機能至適化の分子実体の解析:　同一TCRを発現しながら胸腺プロテアソーム依存性に機能至適化されたT細胞と胸腺プロテアソーム不在下で機能至適化されなかったT細胞を対象に、シグナル伝達分子の量と修飾状態について、CD5, CD8, CD69など既知のT細胞抗原受容体シグナル調節分子の発現量と細胞内局在の包括的解析を順次進める。また、質量分析計を用いて発現されているタンパク質の網羅的解析を進める。更に、T細胞内での代謝産物についても、包括的にメタボローム解析を進める。これらの実験を推進することで、胸腺プロテアソーム依存性「正の選択」によるT細胞機能至適化の分子実体解明に迫る。

研究成果

• [国際共同研究] バーミンガム大学(英国)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: バーミンガム大学
• [国際共同研究] 国立衛生研究所/メリーランド大学(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: 国立衛生研究所/メリーランド大学
• [雑誌論文] Thymoproteasome and peptidic self (2019)
  • 著者名/発表者名: Takahama Yousuke, Ohigashi Izumi, Murata Shigeo, Tanaka Keiji
  • 雑誌名: Immunogenetics 巻: 71 ページ: 217～221
  • DOI: 10.1007/s00251-018-1081-3
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Biology, evolution, and history of antigen processing and presentation: Immunogenetics special issue 2019 (2019)
  • 著者名/発表者名: Kasahara Masanori, Flajnik Martin F., Takahama Yousuke
  • 雑誌名: Immunogenetics 巻: 71 ページ: 137～139
  • DOI: 10.1007/s00251-019-01107-y
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Thymus machinery for T-cell selection (2019)
  • 著者名/発表者名: Kondo Kenta, Ohigashi Izumi, Takahama Yousuke
  • 雑誌名: International Immunology 巻: 31 ページ: 119～125
  • DOI: 10.1093/intimm/dxy081
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A Distinct Subset of Fibroblastic Stromal Cells Constitutes the Cortex-Medulla Boundary Subcompartment of the Lymph Node (2018)
  • 著者名/発表者名: Takeuchi Arata, Ozawa Madoka, Kanda Yasuhiro, Kozai Mina, Ohigashi Izumi, Kurosawa Yoichi, Rahman Md Azizur, Kawamura Toshihiko, Shichida Yuto, Umemoto Eiji, Miyasaka Masayuki, Ludewig Burkhard, Takahama Yousuke, Nagasawa Takashi, Katakai Tomoya
  • 雑誌名: Frontiers in Immunology 巻: 9 ページ: 2196
  • DOI: 10.3389/fimmu.2018.02196
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The immunoproteasome and thymoproteasome: functions, evolution and human disease (2018)
  • 著者名/発表者名: Murata Shigeo, Takahama Yousuke, Kasahara Masanori, Tanaka Keiji
  • 雑誌名: Nature Immunology 巻: 19 ページ: 923～931
  • DOI: 10.1038/s41590-018-0186-z
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Formation of the Intrathymic Dendritic Cell Pool Requires CCL21-Mediated Recruitment of CCR7+Progenitors to the Thymus (2018)
  • 著者名/発表者名: Cosway Emilie J., Ohigashi Izumi, Schauble Karin, Parnell Sonia M., Jenkinson William E., Luther Sanjiv, Takahama Yousuke, Anderson Graham
  • 雑誌名: The Journal of Immunology 巻: 201 ページ: 516～523
  • DOI: 10.4049/jimmunol.1800348
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] The role of the thymus cortex In T cell development and selection. (2018)
  • 著者名/発表者名: 高濱洋介
  • 学会等名: Symposium on Lymphoid Tissue Microenvironment and Immune Cell Trafficking.
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Thymus machinery for T cell production and selection. (2018)
  • 著者名/発表者名: 高濱洋介
  • 学会等名: FIMSA 2018 Congress.
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] プロテアソームに会合する新規分子 PITHD1 の機能解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 近藤博之、松村貴史、小迫英尊、伊川正人、高濱洋介、大東いずみ
  • 学会等名: 第41回日本分子生物学会年会
• [学会発表] Enforced activation of β-catenin signaling in mouse thymic epithelial cells induces thymic dysplasia (2018)
  • 著者名/発表者名: 藤森さゆ美、大東いずみ、高田慎治、高濱洋介
  • 学会等名: 第41回日本分子生物学会年会
• [学会発表] The role of thymic cortical epithelial cells in positive selection of CD8 T cells (2018)
  • 著者名/発表者名: 高濱洋介
  • 学会等名: 第41回日本分子生物学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] Peptide-induced positive selection of CD8+ T cells in vivo (2018)
  • 著者名/発表者名: Umme Shahina Khanom、近藤健太、高田健介、大東いずみ、高濱洋介
  • 学会等名: 第17回四国免疫フォーラム
• [学会発表] 胸腺皮質上皮細胞で高発現する新規分子の機能解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 近藤博之、高濱洋介、大東いずみ
  • 学会等名: 第28回 Kyoto T Cell Conference
• [備考] 徳島大学先端酵素学研究所免疫系発生学分野
  • URL: http://www.genome.tokushima-u.ac.jp/dei/