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2019 年度 実績報告書

レトロウイルス中和抗体産生制御遺伝子の実体と作用機序の解明

研究課題

研究課題/領域番号 19H03481
研究機関近畿大学

研究代表者

宮澤 正顯  近畿大学, 医学部, 教授 (60167757)

研究分担者 博多 義之  近畿大学, 医学部, 講師 (30344500)
塚本 徹雄  近畿大学, 医学部, 助教 (80750223)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワードAPOBEC3 / レトロウイルス / 宿主因子 / 中和抗体 / Bリンパ球 / 胚中心 / 骨髄
研究実績の概要

ウイルス中和抗体産生制御機構の解明は、感染防御ワクチン開発に必須である。我々と米国のSantiagoらは、マウスレトロウイルス感染時に中和抗体産生を制御する宿主遺伝子を同定する過程で、独立かつ同時に、APOBEC3の系統間多型を発見した。APOBEC3は生体内でレトロウイルス複製過程を直接制限し、C57BL/6(B6)系統の持つ対立遺伝子の産物は、レトロウイルス感染及び発病に対する強い抵抗性を賦与する。しかし、細胞質内に発現し、粒子内に取り込まれてウイルス複製過程を阻害するAPOBEC3が、中和抗体産生制御因子として機能するしくみは明らかでない。
本研究では、①APOBEC3はBリンパ球の核内に局在し、免疫グロブリン遺伝子可変部の体細胞高頻度突然変異を誘導する; ②APOBEC3は、ウイルス抗原特異的受容体を持つBリンパ球を感染による細胞傷害から保護する; ③ウイルス中和抗体産生制御遺伝子はAPOBEC3と連鎖する別の遺伝子であり、背景遺伝子との相互作用のため正しくマップされていなかったが、コンジェニックマウスの退交配により新たに同定可能である、という3つの実行可能な仮説を検証している。
2019年度は、CRISPR-Cas9系を用いた受精卵へのノックインによって、APOBEC3分子N-末端にin-frameでFLAGタグを挿入したB6マウス系統を樹立し、発現量の高いホモ接合個体を多数得た。これらを用いて、各組織におけるAPOBEC3分子の生理的発現を解析し、骨髄ではBリンパ球前駆細胞の一部に、また脾臓では白脾髄の胚中心細胞に、特にAPOBEC3タンパク質の発現が高いことを見出した。また、試験管内でLPS刺激を加えたBリンパ球の共焦点レーザー顕微鏡による解析で、APOBEC3は主に細胞質に局在するが、一部は核に分布する可能性が示された。

現在までの達成度 (区分)
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

当初の計画では、2019年度中にFALGタグノックインAPOBEC3発現マウス系統を確立し、交配維持することになっていたが、既にFLAG標識APOBEC3を高発現する3つの系統を樹立して、そのホモ接合個体を複数維持・増産している。また、組織学的な解析法として凍結切片またはホルマリン固定パラフィン切片のチラミド増感による蛍光免疫組織化学法、および酵素抗体二重染色法を確立、脾臓では白脾髄の胚中心にAPOBEC3が高発現することを発見した。また、免疫系以外の組織での意外な程高いAPOBEC3タンパク質発現を発見し、これについては当該組織の病態に詳しい専門家との共同研究を開始している。
細胞レベルでの発現と細胞内局在については、分離したBリンパ球を試験管内でLPSにより刺激した後、共焦点レーザー顕微鏡による観察、および生化学的な細胞分画法による解析を行った。これにより、Bリンパ球ではAPOBEC3タンパク質が主に細胞質に局在していること、核に僅かに分布するとしても、その局在は核膜直下であることが示された。
これらの成果は、既に第31回のレトロウイルス病因論国際ワークショップ(イタリア・パドヴァ)において口頭発表済みであり、これを聴いたドイツ・デュースブルク=エッセン大学ウイルス研究所のWibke Bayer博士より、蛍光タンパク質を発現するフレンドウイルスの供与を受けて、ウイルス感染時のAPOBEC3タンパク質発現変動と、感染細胞におけるAPOBEC3局在変化に関する共同研究を開始している。
また、APOBEC3がそのシチジンデアミナーゼ活性を介して免疫グロブリン遺伝子可変部の体細胞高頻度突然変異に関与する可能性については、イリノイ大学シカゴ校のSusan Ross教授より、デアミナーゼ活性を失わせたAPOBEC3分子を発現するマウス系統に供与を受け、既に交配維持を開始している。

今後の研究の推進方策

上記の進捗を受けて、2020年度は以下の解析を推進する:
1)FLAG標識APOBEC3発現マウスの骨髄および脾臓細胞を分離し、前者についてはSca-1, Kit, CD19を含む多重マーカー、後者についてはCD19, CD21, CD23, B220, CD93, GL-7を含む多重マーカーで蛍光セルソーター解析を行い、生理的にAPOBEC3を高発現する細胞集団を同定する。また、組織切片を用いた多重免疫染色を実施し、APOBEC3タンパク質の組織局在と、レトロウイルス感染時の変化を経時的に解析する。
2)FALG標識APOBEC3発現B6マウスに、蛍光タンパク質発現フレンドウイルス複合体を高い感染価で接種する。その後時間経過を追って骨髄と脾臓を採取し、1)と同様の蛍光セルソーター解析により、フレンドウイルス感染に伴うAPOBEC3発現量と細胞分布の変化を追うと共に、特に感染Bリンパ球においてAPOBEC3の発現量と細胞内局在が変わる可能性を検討する。
3)APOBEC3が、免疫グロブリン可変部の高頻度突然変異を介してウイルス中和抗体産生に関与するなら、それにはデアミナーゼ活性が必須の筈である。そこで、デアミナーゼ活性欠損APOBEC3を発現するB6マウスにフレンドウイルスを感染させ、経時的に血清を採取してウイルス中和抗体価を測定する。
4)免疫系以外の組織で意外な程高発現するAPOBEC3タンパク質の機能を解明するため、その組織の病態、特に炎症誘発時の遺伝子発現変化や腫瘍発生に詳しい専門家と共同し、APOBEC3タンパク質のこれまで全く予想されていなかった生理機能を明らかにしていく。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 1件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (1件) (うち国際学会 1件) 図書 (1件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Intracellular delivery of a peptide nucleic acid-based hybrid of an autophagy inducing peptide with a cell-penetrating peptide2020

    • 著者名/発表者名
      Hakata Yoshiyuki、Ishikawa Suzuka、Ohtsuki Takashi、Miyazawa Masaaki、Kitamatsu Mizuki
    • 雑誌名

      Organic & Biomolecular Chemistry

      巻: 18 ページ: 1978~1986

    • DOI

      10.1039/C9OB02559F

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mouse APOBEC3 interferes with autocatalytic cleavage of murine leukemia virus Pr180gag-pol precursor and inhibits Pr65gag processing2019

    • 著者名/発表者名
      Hakata Yoshiyuki、Li Jun、Fujino Takahiro、Tanaka Yuki、Shimizu Rie、Miyazawa Masaaki
    • 雑誌名

      PLOS Pathogens

      巻: 15 ページ: e1008173

    • DOI

      10.1371/journal.ppat.1008173

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] U3-1402 sensitizes HER3-expressing tumors to PD-1 blockade by immune activation2019

    • 著者名/発表者名
      Haratani Koji、Yonesaka Kimio、Takamura Shiki、Maenishi Osamu、Kato Ryoji、Takegawa Naoki、Kawakami Hisato、Tanaka Kaoru、Hayashi Hidetoshi、Takeda Masayuki、Maeda Naoyuki、Kagari Takashi、Hirotani Kenji、Tsurutani Junji、Nishio Kazuto、Doi Katsumi、Miyazawa Masaaki、Nakagawa Kazuhiko
    • 雑誌名

      Journal of Clinical Investigation

      巻: 130 ページ: 374~388

    • DOI

      10.1172/JCI126598

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Interstitial-resident memory CD8+ T cells sustain frontline epithelial memory in the lung2019

    • 著者名/発表者名
      Takamura Shiki、Kato Shigeki、Motozono Chihiro、Shimaoka Takeshi、Ueha Satoshi、Matsuo Kazuhiko、Miyauchi Kosuke、Masumoto Tomoko、Katsushima Asami、Nakayama Takashi、Tomura Michio、Matsushima Kouji、Kubo Masato、Miyazawa Masaaki
    • 雑誌名

      Journal of Experimental Medicine

      巻: 216 ページ: 2736~2747

    • DOI

      10.1084/jem.20190557

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] A leucine zipper-based peptide hybrid delivers functional Nanog protein inside the cell nucleus2019

    • 著者名/発表者名
      Hakata Yoshiyuki、Michiue Hiroyuki、Ohtsuki Takashi、Miyazawa Masaaki、Kitamatsu Mizuki
    • 雑誌名

      Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters

      巻: 29 ページ: 878~881

    • DOI

      10.1016/j.bmcl.2019.02.004

    • 査読あり
  • [雑誌論文] フレンドウイルス感染マウスにおける白血病発症機構2019

    • 著者名/発表者名
      塚本徹雄, 河原佐智代, 宮澤正顯
    • 雑誌名

      Bio Clinica

      巻: 34 ページ: 43-49

    • 査読あり
  • [学会発表] Physiological tissue and subcellular localization of APOBEC3 protein revealed by the development of FLAG knock-in mice2019

    • 著者名/発表者名
      Masaaki Miyazawa, Shota Tsukimoto, Seiya Mizuno, Fumihiro Sugiyama, Satoru Takahashi, and Yoshiyuki Hakata
    • 学会等名
      The 31st International Workshop on Retroviral Pathogenesis
    • 国際学会
  • [図書] ペプチド創薬の最前線2019

    • 著者名/発表者名
      木曽良明
    • 総ページ数
      265
    • 出版者
      シーエムシー出版
    • ISBN
      978-4-7813-1417-4
  • [備考] 近畿大学医学部免疫学教室

    • URL

      https://www.med.kindai.ac.jp/immuno/

  • [備考] がんやエイズの原因となる「レトロウイルス」の働きを阻害する新しい仕組みを世界で初めて解明

    • URL

      https://www.news2u.net/releases/167662?fbclid=IwAR3jxR9niWGaJFUozYqmsf8tgAHjYWIoLyspkcMpdaLR7laR4bQHl4gcqZE

URL: 

公開日: 2021-01-27  

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