AIREを基軸とする自己免疫疾患の病態解明、ならびに新規治療法の開発

2020 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 19H03699
• 研究機関: 徳島大学
• 研究代表者: 松本 満 徳島大学, 先端酵素学研究所, 教授 (60221595)
• 研究分担者: 森本 純子 徳島大学, 先端酵素学研究所(次世代), 助教 (20451396) ; 松本 穣 徳島大学, 大学院医歯薬学研究部(医学域), 助教 (30836250)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: 自己免疫疾患 / 胸腺 / AIRE

研究実績の概要

Aire欠損症は比較的稀な自己免疫疾患であるが、Aireという単一遺伝子の異常による自己免疫病態を示すため、疾患モデルマウスを作製して病気のメカニズムを研究できるメリットがある。今年度はAireの標的遺伝子を同定するための遺伝子改変マウスを樹立するとともに、Transcriptome解析やSingle-cell analysisといった最先端の方法論を導入し、Aire機能の解明に取り組んだ。すなわち、P2Aリンカーを用いて内在性のAire遺伝子座にマウスAire cDNAを２コピー付加したノックインマウスを作製した（以下、3xAire-KIと略す）。実際に、Real-time PCR法によって胸腺髄質上皮細胞（mTEC）からのmouse Aireの発現レベルを測定し、ヘテロ3xAire-KIでは野生型の２倍、ホモ3xAire-KIにおいては野生型の３倍と期待通りのAire mRNAの発現を認めた。そこで、Aireの過剰発現による胸腺髄質上皮細胞（mTEC）のTranscriptome解析を実施したところ、意外にもAire欠損マウスと同様に、様々な遺伝子発現の低下を認めた。すなわち、Aireはその欠損によってmTECにおける自己抗原の発現が低下するのみならず、その過剰発現によっても自己抗原の発現が低下するという予想外の結果を得た。そこで、そのメカニズムを解析すべくSingle-cell analysisを実施したところ、野生型と異なり、成熟mTECの構成に大きな変化があることが明らかとなった。この結果は私どもがこれまでに主張してきた、AireのmTEC分化誘導作用に一致した結果である。すなわち、Aireの過剰発現マウスを作製することによって、AireのmTEC分化誘導作用ならびにそれによる自己抗原の発現調節機構を明らかにすることが出来たと言える。

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

当初の計画通り、P2Aリンカーを用いて胸腺髄質上皮細胞（mTEC）においてAire蛋白を過剰に発現するノックインマウスの作出に成功した。同時に、本遺伝子改変マウスを用いて、当初の予定通りTranscriptome解析やSingle-cell analysisといった最先端の方法論を実践し、それによってこれまでに我々が主張して来たAireのmTEC分化誘導作用ならびにそれによる自己抗原の発現調節機構を明らかにすることが出来たため。この方法論を用いることによって、AireがmTEC特異的に発現することの生理的意義やAireの過剰発現による病理学的変化の検証といった多くの課題に取り組むことが出来ることになる。

今後の研究の推進方策

これまでの研究によって、自己寛容の成立機構におけるAireの役割については、AireがmTECからの自己抗原の発現を転写レベルでコントロールし、負の選択やTregの産生に寄与するというモデルが優勢である。これに対して、我々はAireがそれ以外のメカニズムによって自己寛容の成立を制御するモデルを提唱し、その妥当性を検証してきている。そのため、この度のAireがmTECの分化誘導を通じて自己抗原の発現を調節しているとする知見は、きわめて重要であり、今後は同様なメカニズムがAire欠損状態においても自己抗原発現低下の原因となっているか否かをAire欠損マウスを用いたTranscriptome解析やSingle-cell analysisによって確認する必要がある。さらに最終的には、一体、どのような自己抗原がAire依存的にmTECから提示されているかについては、MHC class I／class IIに結合する自己抗原ペプチドを高感度Mass spectrometerを用いて網羅的に解析し（Peptidome解析）、I型糖尿病の発症に関わる自己抗原ペプチドを明らかにする必要がある。このように、Aireを基軸として、自己免疫病態を解明しようとするアプローチは原因不明の難病である自己免疫疾患の病態理解にきわめて有用であり、自己免疫疾患に対する新たな治療法の開発に資するよう、引き続き本研究課題を推進する。

研究成果

• [国際共同研究] Universidade do Porto(ポルトガル)
  • 国名: ポルトガル
  • 外国機関名: Universidade do Porto
• [国際共同研究] NIAID(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: NIAID
• [雑誌論文] A novel method to identify Post-Aire stages of medullary thymic epithelial cell differentiation (2021)
  • 著者名/発表者名: Pedro Ferreirinha, Camila Ribeiro, Junko Morimoto, Jonathan J. M. Landry, Minoru Matsumoto, Catarina Meireles, Andrea J. White, Izumi Ohigashi, Leonor Araujo, Vladimir Benes, Yousuke Takahama, Graham Anderson, Mitsuru Matsumoto, Nuno Alves
  • 雑誌名: European Journal of Immunology 巻: 51 ページ: 311-318
  • DOI: 10.1002/eji.202048764
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Aberrant type 1 immunity drives susceptibility to mucosal fungal infections (2021)
  • 著者名/発表者名: T Break, V Oikonomou, N Dutzan, J Desai, M Swidergall, T Freiwald, D Chauss, O Harrison, J Alejo, D Williams, S Pittaluga, C-C Lee, N Bouladoux, M Swamydas, K Hoffman, T Greenwell-Wild, V Bruno, L Rosen, W Lwin, A Renteria, S Pontejo, J Shannon, I Myles, P Olbrich, E Ferre, M Schmitt, D Martin, M Matsumoto, et al.
  • 雑誌名: Science 巻: 371 ページ: 1-17
  • DOI: 10.1126/science.aay5731
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Aireを基軸とする自己免疫疾患の病態解明 (2020)
  • 著者名/発表者名: 森本純子、宮澤龍一郎、松本 穣、松本 満
  • 雑誌名: 別冊BIO Clinica 巻: 1 ページ: 90-95
• [雑誌論文] 胸腺上皮細胞を対象とする自己免疫疾患への橋渡し研究の可能性 (2020)
  • 著者名/発表者名: 森本純子、松本 穣、宮澤龍一郎、松本 満
  • 雑誌名: Precision Medicine 橋渡し研究の推進 巻: 1 ページ: 92-97
• [学会発表] 胸腺髄質上皮細胞からDCへの抗原転移におけるAireの役割 (2021)
  • 著者名/発表者名: 森本 純子、松本 満
  • 学会等名: 第40回日本胸腺研究会
• [学会発表] Aireレポーターマウスを用いた胸腺内Aire発現樹状細胞の解析 (2021)
  • 著者名/発表者名: 松本 穣、尾矢剛志、松本 満
  • 学会等名: 第40回日本胸腺研究会
• [学会発表] Tissue-specific autoimmunity controlled by Aire, a gene response for APECED (2021)
  • 著者名/発表者名: Minoru Matsumoto, Hitoshi Nishijima, Junko Morimoto, Koichi Tsuneyama, Mitsuru Matsumoto
  • 学会等名: The Virtual World Conference on Rare Diseases
  • 国際学会
• [備考] 徳島大学先端酵素学研究所免疫病態学分野ホームページ
  • URL: https://www.tokushima-autoimmunity.com