新生児期における上皮バリア維持機構の解明

2018 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17H04069
• 研究機関: 東邦大学
• 研究代表者: 中野 裕康 東邦大学, 医学部, 教授 (70276476)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: cFLIPs / ネクロプトーシス / アポトーシス / Reg3b / インターロイキン(IL)-22 / MLKL / RIPK3 / ILC3

研究実績の概要

ネクロプトーシスを誘導する遺伝子であるcFLIPsを過剰に発現するトランスジェニックマウス（CFLARs Tgマウス）を樹立したところ、胎児期から重篤な回腸炎を発症し、一部のマウスは子宮内で死亡することが判明した。組織像ではネクロプトーシスだけでなく、予想外なことに小腸上皮細胞が大量にアポトーシスに陥っている像が観察された。そこでアポトーシスとネクロプトーシスとのクロストークを解析するために、ネクロプトーシスに関与する遺伝子の欠損マウスと交配を行った。Ripk3やMlkl遺伝子欠損マウスとCFLARs Tgマウスを交配することで、完全ではないものの胎生致死の表現型がレスキューされ、回腸炎も劇的に改善した。小腸上皮細胞のネクロプトーシスだけではなく、アポトーシス細胞も消失していた。このことはネクロプトーシス細胞が何らかのメカニズムでアポトーシスを誘導していることを示している。回腸炎局所でどのような遺伝変化が起こっているかを解析するために、網羅的な遺伝子発現解析を行ったところ、3型自然リンパ球(ILC3s)の活性化に伴い発現の誘導されるReg3bやReg3gの遺伝子の高発現が見られた。そこでILC3sやILC3sが産生しReg3b/gの発現に関与するインターロイキン(IL)-22の回腸炎への役割を検討したところ、ILC3sを除去(ILC3sの分化に必須の転写因子Rorc遺伝子欠損マウスとの交配)あるいはIL-22を欠損させることで、CFLARs Tgマウスの回腸炎の改善が見られた。以上より、成獣の腸管においては様々なストレスに対して防御的に働くと考えられているILC3sやIL-22が、胎児期においては何らかの要因で小腸上皮細胞にネクロプトーシスが誘導された場合には、異常に活性化され重篤な回腸炎を引き起こすことが明らかとなった。

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

当初は３年目に計画していたCFLARs Tgマウスと遺伝子改変マウスの交配も順調に進み、現在論文を投稿しておりrevision中であり、当初の実験計画よりも進展していると考えられる。今回の研究により、本来腸管の防御に働くと考えられていたILC3が主に産生するIL-22が詳細なメカニズムは不明であるものの、本来発現する時期ではない胎児期において産生されると、回腸炎の増悪に関与することが判明した。このことは獲得免疫系の細胞が十分に備わっていない胎児期の状況では、ILC3などの自然免疫系の細胞の異常活性化が生じると強い炎症が惹起されることを示している。

今後の研究の推進方策

未熟新生児に見られる壊死性小腸炎は、腸の未熟性，血液障害，細菌感染などが原因で発症すると考えられているものの、その原因は依然として不明なままである。壊死性腸炎の組織像は、CFLARs Tgマウスの回腸炎の組織像に類似していることから、これらの疾患の発症にILC3が関与している可能性もある。今後は今回見出した現象のヒトの疾患との関連性を検討する。新生児壊死性腸炎の患者の組織標本を狩猟し、ILC3sの集積が腸炎局所に見られるかを免疫染色などを用いて検討していきたい。

研究成果

• [国際共同研究] WEHI(オーストラリア)
  • 国名: オーストラリア
  • 外国機関名: WEHI
• [国際共同研究] Cologne University/Kiel University(ドイツ)
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: Cologne University/Kiel University
• [国際共同研究] Ghent Univeristy(ベルギー)
  • 国名: ベルギー
  • 外国機関名: Ghent Univeristy
• [国際共同研究] Duke University/Michigan University/Virginia University(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: Duke University/Michigan University/Virginia University
  • 他の機関数: 2
• [国際共同研究] Breast Cancer Research Centre(英国)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: Breast Cancer Research Centre
• [雑誌論文] Necroptosis of Intestinal Epithelial Cells Induces Type 3 Innate Lymphoid Cell-Dependent Lethal Ileitis (2019)
  • 著者名/発表者名: Shindo R, Ohmuraya M, Komazawa-Sakon S, Miyake S, Deguchi Y, Yamazaki S, Nishina T, Yoshimoto T, Kakuta S, Koike M, Uchiyama Y, Konishi H, Kiyama H, Mikami T, Moriwaki K, Araki K, Nakano H.
  • 雑誌名: iScience 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.2139/ssrn.3331252
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Blockade of TNF receptor superfamily 1 (TNFR1)-dependent and TNFR1-independent cell death is crucial for normal epidermal differentiation (2019)
  • 著者名/発表者名: Piao Xuehua、Miura Ryosuke、Miyake Sanae、Komazawa-Sakon Sachiko、Koike Masato、Shindo Ryodai、Takeda Junji、Hasegawa Akito、Abe Riichiro、Nishiyama Chiharu、Mikami Tetsuo、Yagita Hideo、Uchiyama Yasuo、Nakano Hiroyasu
  • 雑誌名: Journal of Allergy and Clinical Immunology 巻: 143 ページ: 213～228.e10
  • DOI: 10.1016/j.jaci.2018.02.043
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of novel methods that monitor necroptosis and the release of DMAPs at the single cell resolution. (2019)
  • 著者名/発表者名: Nakano H, Murai S, Yamaguchi Y, Shirasaki Y, Nakabayashi O, Yamazaki S.
  • 雑誌名: Cell Stress 巻: 3 ページ: 66-69
  • DOI: 10.15698/cst2019.02.177
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Regulation of membrane phospholipid asymmetry by Notch-mediated flippase expression controls the number of intraepithelial TCRαβ+CD8αα+ T cells. (2019)
  • 著者名/発表者名: Ishifune C, Tsukumo S, Maekawa Y, Hozumi K, Chung D, Motozono C, Yamasaki S, Nakano H, Yasutomo K.
  • 雑誌名: PLoS Biology 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1371/journal.pbio.3000262
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 細胞死の亢進の結果ひき起こされる表皮バリア破綻のメカニズム (2019)
  • 著者名/発表者名: 三浦亮介、朴 雪花、中野裕康
  • 雑誌名: 臨床免疫・アレルギー科 巻: 71 ページ: 192-198
• [雑誌論文] ネクロプトーシス、フェロトーシス、パイロトーシスの分子機構と生体内における機能 (2019)
  • 著者名/発表者名: 三宅早苗、進藤綾大、中野裕康
  • 雑誌名: Clinical Calcium 巻: 29 ページ: 248-253
  • DOI: 10.20837/4201902248
• [雑誌論文] FRET解析とLCI-Sによるネクロプトーシスのライブセルイメージング (2019)
  • 著者名/発表者名: 村井 晋、白崎 義隆、中野 裕康
  • 雑誌名: 実験医学 巻: 37 ページ: 1315-1321
• [雑誌論文] A murine model of acute lung injury identifies growth factors to promote tissue repair and their biomarkers (2018)
  • 著者名/発表者名: Kurosawa Takeyuki、Miyoshi Shion、Yamazaki Soh、Nishina Takashi、Mikami Tetuo、Oikawa Akira、Homma Sakae、Nakano Hiroyasu
  • 雑誌名: Genes to Cells 巻: 24 ページ: 112～125
  • DOI: 10.1111/gtc.12659
  • 査読あり
• [雑誌論文] A FRET biosensor for necroptosis uncovers two different modes of the release of DAMPs (2018)
  • 著者名/発表者名: Murai Shin、Yamaguchi Yoshifumi、Shirasaki Yoshitaka、Yamagishi Mai、Shindo Ryodai、Hildebrand Joanne M.、Miura Ryosuke、Nakabayashi Osamu、Totsuka Mamoru、Tomida Taichiro、Adachi-Akahane Satomi、Uemura Sotaro、Silke John、Yagita Hideo、Miura Masayuki、Nakano Hiroyasu
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 9 ページ: 4457
  • DOI: 10.1038/s41467-018-06985-6
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Generation of and characterization of anti-IL-11 antibodies using newly established Il11-deficient mice (2018)
  • 著者名/発表者名: Deguchi Yutaka、Nishina Takashi、Asano Kenichi、Ohmuraya Masaki、Nakagawa Yoshiko、Nakagata Naomi、Sakuma Tetsushi、Yamamoto Takashi、Araki Kimi、Mikami Tetuo、Tanaka Masato、Nakano Hiroyasu
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 505 ページ: 453～459
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2018.09.128
  • 査読あり
• [雑誌論文] 細胞死制御のキー蛋白質 (2018)
  • 著者名/発表者名: 進藤綾大、中野裕康
  • 雑誌名: 医学のあゆみ 巻: 267 ページ: 1136-1142
• [学会発表] インターロイキン（IL）-11は大腸癌形成を促進するstromal fibroblastsのマーカーとなる (2018)
  • 著者名/発表者名: 仁科隆史、出口裕、竹田若水、中野裕康
  • 学会等名: 第27回日本Cell Death学会学術集会
  • 招待講演
• [学会発表] 腸管上皮バリアにおける転写因子JunBの役割 (2018)
  • 著者名/発表者名: 片桐 翔治、山﨑 創、三上 哲夫、遠藤 昌吾、住本 英樹、亀田 秀人、中野 裕康
  • 学会等名: 第91回日本生化学会大会
• [学会発表] MIND BOMB-2はcFLIPLを安定化することにより細胞死を抑制する (2018)
  • 著者名/発表者名: 中林修, 高橋宏隆, 澤崎達也, 中野裕康
  • 学会等名: 第91回日本生化学会大会
• [学会発表] FRETバイオセンサーによるネクロプトーシス実行の１細胞イメージング (2018)
  • 著者名/発表者名: 村井 晋, 山口 良文, 白崎 義隆, 進藤 綾大, 中林 修, Hildebrand Joanne, 冨田 太一郎, 赤羽 悟美, Silke John, 三浦 正幸, 中野 裕康
  • 学会等名: 第91回日本生化学会大会
• [学会発表] 家族性大腸腺腫症モデルマウスにおけるインターロイキン-11産生細胞の解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 竹田 若水, 仁科 隆史, 出口 裕, 西山 千春, 中野 裕康
  • 学会等名: 第41回日本分子生物学会年会
• [学会発表] Blockade of TNFR1-dependent and -independent cell death is crucial for normal epidermal differentiation (2018)
  • 著者名/発表者名: Ryosuke Miura, Xuehua Piao, Sanae Miyake, Sachiko Komazawa-Sakon, Chiharu Nishiyama, Hiroyasu Nakano.
  • 学会等名: Gordon Research Conference
  • 国際学会
• [学会発表] A Novel FRET Biosensor for Necroptosis Uncovers Two Different Modes of the Release of DAMPs (2018)
  • 著者名/発表者名: Shin Murai, Hiroyasu Nakano.
  • 学会等名: Gordon Research Conference
  • 国際学会
• [学会発表] IL-11 is a novel marker of stromal fibroblasts that promote tumors in a murine model of colitis-associated cancer (2018)
  • 著者名/発表者名: Takashi Nishina, Yutaka Deguchi, Wakami Takeda, Tetuo Mikami, Hiroyasu Nakano
  • 学会等名: 第77回日本癌学会学術総会
• [学会発表] A crucial role of JunB in attenuating epithelial damage-induced colitis through induction of regulatory T cells. (2018)
  • 著者名/発表者名: Soh Yamazaki, Takaharu Katagiri, Hideki Sumimoto H, Hiroyasu Nakano.
  • 学会等名: 第47回日本免疫学会学術集会
• [学会発表] Blockade of TNFR1-dependent and -independent cell death is crucial for normal epidermal differentiation (2018)
  • 著者名/発表者名: Ryosuke Miura, Chiharu Nishiyama, Hiroyasu Nakano.
  • 学会等名: 第47回日本免疫学会学術集会
• [備考] 東邦大学医学部生化学講座ホームページ
  • URL: http://tohobiochemi.jp/
• [備考] 表皮細胞の環境変化が重篤な皮膚炎を引き起こすことを発見
  • URL: https://research-er.jp/articles/view/69260
• [備考] 東邦大学医学部研究グループが制御された細胞死「ネクロプトーシス」の可視化を世界で初めて実現
  • URL: https://research-er.jp/articles/view/74848
• [産業財産権] 非アルコール性脂肪性肝炎（NASH）の検出方法 (2018)
  • 発明者名: 土屋勇一、中野裕康、永井英成、五十嵐良典
  • 権利者名: 土屋勇一、中野裕康、永井英成、五十嵐良典
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特願2018-245036