Stat1機能獲得型変異ノックインマウスを用いた感染症発症の分子病態解析

2017 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 17K10112
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 津村 弥来 広島大学, 医歯薬保健学研究科(医), 研究員 (80646274)
• 研究分担者: 岡田 賢 広島大学, 医歯薬保健学研究科(医), 講師 (80457241)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: 慢性皮膚粘膜カンジダ症 / Stat1 / 機能獲得型変異 / 疾患モデルマウス

研究実績の概要

ホモ接合型Stat1 R274Q/R274Qノックインマウスを用いて、定常状態あるいはカンジダ感染下で表現型を解析し、ヒト慢性皮膚粘膜カンジダ症（CMCD）患者と類似の表現型を呈するか検討した。
患者では、STAT1機能獲得型変異により、IFN-γ刺激に対しSTAT1の過剰なリン酸化を認める。ノックインマウス胎児由来線維芽細胞をIFN-γで刺激したところ、ヒトと同様にリン酸化の過剰亢進を認めた。また患者は、臨床的特徴としてTh17細胞減少を呈する。そこで、Th17細胞が豊富に存在する小腸の粘膜固有層リンパ球を定常状態で解析したところ、野生型と比較して、ノックインマウスではStat1蛋白の増加、IL-17A産生細胞の減少を認めた。続いてカンジダへの易感染性を評価するため、C.albicansを経胃投与し、感染３週後の粘膜固有層リンパ球を解析した。野生型では非感染下と比べ、IL-17A産生細胞およびRORγt発現の増加を認め、カンジダ感染に対する免疫応答を示した。一方、ノックインマウスではIL-17A産生細胞およびRorγt発現は野生型と比較して有意に低値を示し、IL-17産生障害が明らかとなった。C.albicans感染後の小腸上皮細胞を用い、IL-17Aにより誘導される抗菌ペプチドであるβ-defensin3の定量を行ったところ、ノックインマウスでは発現低下が見られ、IL-17A産生低下を反映する結果と考えた。
以上の結果より、今回作製したStat1ノックインマウスはCMCD患者の表現型と類似性を認め、疾患モデルマウスとなると考えた。このマウスではTh17細胞の主要転写因子Rorγtの発現が低下するなどの興味深いデータも得られており、今後、IL-17産生障害が生じる機構について詳細な解析を行うとともに、カンジダ以外の病原菌に対する感染とその制御機構についても検討したい。

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

本年度は、ホモ接合型Stat1 R274Q/R274Qノックインマウスを用いて、定常時の表現型の確認、およびカンジダ感染による表現型の確認を行った。その結果は、ヒト慢性皮膚粘膜カンジダ症の表現型と類似しており、Th17細胞の減少、IL-17A産生障害を認めた。今回作製したノックインマウスはヒト疾患モデルマウスとして有用であることが考えられ、研究課題は順調に進行しているといえる。

今後の研究の推進方策

ヒト検体およびマウス検体でのRNA-Seqの解析を行い、遺伝子発現プロファイルに関して両者の比較を行う。また、C.albicansへの易感染性のより詳細な分子機構を解明するために、感染早期の評価やサイトカイン刺激の反応性の比較を行っていく方針である。
さらに、カンジダ以外の細菌、ウイルス、マイコバクテリアなどの病原菌を感染させ、どのような免疫応答がされているのか詳細に検討する。

研究成果

• [雑誌論文] Inborn Errors of RNA Lariat Metabolism in Humans with Brainstem Viral Infection (2018)
  • 著者名/発表者名: Zhang SY, Clark NE, Freije CA, Pauwels E, Taggart AJ, Okada S, Mandel H, Garcia P, Ciancanelli MJ, Biran A, Lafaille FG, Tsumura M, et al.
  • 雑誌名: Cell 巻: 172 ページ: 952～965.e18
  • DOI: 10.1016/j.cell.2018.02.019
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Newborn screening for carnitine palmitoyltransferase II deficiency using (C16 + C18:1)/C2: Evaluation of additional indices for adequate sensitivity and lower false-positivity (2017)
  • 著者名/発表者名: Tajima G, Hara K, Tsumura M, Kagawa R, Okada S, Sakura N, Maruyama S, Noguchi A, Awaya T, Ishige M, Ishige N, Musha I, Ajihara S, Ohtake A, Naito E, Hamada Y, Kono T, Asada T, Sasai H, Fukao T, Fujiki R, Ohara O, Bo R, Yamada K, Kobayashi H, Hasegawa Y, Yamaguchi S, Takayanagi M, Hata I, Shigematsu Y, Kobayashi M.
  • 雑誌名: Molecular Genetics and Metabolism 巻: 122 ページ: 67～75
  • DOI: 10.1016/j.ymgme.2017.07.011
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Alanine-scanning mutagenesis of human signal transducer and activator of transcription 1 to estimate loss- or gain-of-function variants (2017)
  • 著者名/発表者名: Kagawa R, Fujiki R, Tsumura M, Sakata S, Nishimura S, Itan Y, Kong XF, Kato Z, Ohnishi H, Hirata O, Saito S, Ikeda M, El Baghdadi J, Bousfiha A, Fujiwara K, Oleastro M, Yancoski J, Perez L, Danielian S, Ailal F, Takada H, Hara T, Puel A, Boisson-Dupuis S, Bustamante J, Casanova JL, Ohara O, Okada S, Kobayashi M.
  • 雑誌名: Journal of Allergy and Clinical Immunology 巻: 140 ページ: 232～241
  • DOI: 10.1016/j.jaci.2016.09.035
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Abnormal hematopoiesis and autoimmunity in human subjects with germline IKZF1 mutations (2017)
  • 著者名/発表者名: Hoshino A, Okada S, Yoshida K, Nishida N, Okuno Y, Ueno H, Yamashita M, Okano T, Tsumura M, Nishimura S, Sakata S, Kobayashi M, Nakamura H, Kamizono J, Mitsui-Sekinaka K, Ichimura T, Ohga S, Nakazawa Y, Takagi M, Imai K, Shiraishi Y, Chiba K, Tanaka H, Miyano S, Ogawa S, Kojima S, Nonoyama S, Morio T, Kanegane H.
  • 雑誌名: Journal of Allergy and Clinical Immunology 巻: 140 ページ: 223～231
  • DOI: 10.1016/j.jaci.2016.09.029
  • 査読あり / オープンアクセス