コレラ毒素による免疫アジュバント活性における小胞体ストレス応答の機能的意義の解明

2020 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 19K07628
• 研究機関: 和歌山県立医科大学
• 研究代表者: 佐々木 泉 和歌山県立医科大学, 先端医学研究所, 講師 (80611037)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: コレラ毒素 / IL-1β / IRE1α

研究実績の概要

コレラ毒素（Cholera toxin: CT）は毒素活性を有するAサブユニットと、糖脂質GM1に結合しCTの細胞内導入に関わるBサブユニット（CTB）から構成される。CTは毒性がある一方で免疫増強（アジュバント）活性があることも知られているが、その活性化機構は不明な部分が多い。
我々はCTBが、マウスの腹腔に常在するマクロファージ（腹腔マクロファージ）に作用し、リポ多糖（LPS）と協調して炎症性サイトカインIL-1βの産生を誘導すること、この誘導にGM1を介したCTBの細胞内侵入が必要であり、NLRP3インフラマソームとPyrinインフラマソームが関与することを明らかにした（Int Immunol, 2019 Outstanidng merit awardに選出）。そこで次に、CTBがどのようにインフラマソームを活性化するのかが重要になる。CTB刺激した腹腔マクロファージにおいて発現上昇する遺伝子をRNAseqにより網羅的に解析したところ、CTBはGM1依存的に小胞体ストレス応答関連遺伝子を発現誘導することがわかった。
本研究では、コレラ毒素による免疫アジュバント活性における小胞体ストレス応答の機能的意義を明らかにする。令和元年度において、小胞体ストレスセンサーIRE1αの阻害剤を用いた検討から、CTBがIRE1αを活性化しXBP1のmRNAスプライシングを誘導すること、この応答がIL-1β産生誘導に関与することが明らかとなったので、令和2年度では腹腔マクロファージにおけるCTBの細胞内局在を解析した。GM1欠損マウスを用いた解析から、CTBがGM1依存的に小胞体に輸送されること、小胞体においてCTBがIRE1αと共局在することを見出した。以上の結果から、CTBはGM1を介して細胞内に侵入後、小胞体に到達し、小胞体ストレスセンサーIRE1αに作用することが明らかとなった。

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

本研究の目的は、コレラ毒素による免疫アジュバント活性における小胞体ストレス応答の機能的意義を明らかにすることである。令和元年度でIRE1αのCTBによるIL-1β産生誘導への関与が示唆されたことを受けて、令和2年度ではCTBとIRE1αの細胞内局在を解析し、両者が共局在することを明らかにすることができた。以上の観点から、本研究はおおむね順調に進展していると考えている。

今後の研究の推進方策

令和元年度および令和2年度に得られた成果を発展させる形で研究を進める。令和2年度においてマクロファージ特異的IRE1α欠損マウスを樹立することが出来たので、このマウスから腹腔マクロファージを調製し、CTBによるXBP1 mRNAのスプライシングやIL-1β産生誘導が障害されるかどうかを検討し、CTBによるIL-1β産生誘導における小胞体ストレスセンサーIRE1αの機能的意義を明らかにする。

研究成果

• [雑誌論文] Anti-cancer effects of chemokine-direct antigen delivery to a crosspresenting dendritic cell subset with immune checkpoint blockade. (2020)
  • 著者名/発表者名: Mizumoto Y, Hemmi H, Katsuda M, Miyazawa M, Kitahata Y et al. (Sasaki I 20人中17番目)
  • 雑誌名: British Journal of Cancer. 巻: 122 ページ: 1185-1192
  • DOI: 10.1038/s41416-020-0757-2.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The mechanism of Spi-B in transcriptional activation of interfereon-α4 gene. (2020)
  • 著者名/発表者名: Ryo Miyazaki, Hiroyuki Saiga, Takumi Kato, Takamitsu Bakoshi, Rina Senba, An Shintai, Makiko Suzuki, Kenjiro Takao, Izumi Sasaki, Akihiko Iizuka, Masanaka Sugiyama, Nana Iwami, Yuri Fukuda-Ohta, Hiroaki Hemmi, Takashi Tanaka, Minoru Miyake, Tsuneyasu Kaisho, Katsuaki Hoshino.
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications. 巻: 525 ページ: 477-482
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2020.02.101.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] The roles of unfold protein responses in cholera toxin B-induced interleukine-1β production. (2020)
  • 著者名/発表者名: Sasaki I, Orimo T, Harie I, Takisawa Y, Furukawa K, Kaisho T.
  • 学会等名: 第27回日本免疫毒性学会学術年会
• [学会発表] 自然免疫応答における小胞体ストレスセンサーIRE1αの 機能的意義 (2020)
  • 著者名/発表者名: 三並桃佳、石田エヴァ如月、加藤喬、折茂貴是、大田（福田）有里、西山奈央子、中井千尋、佐々木泉、改正恒康
  • 学会等名: 第88回和歌山医学会総会
• [学会発表] 遺伝性炎症性疾患COPA症候群の分子基盤の解明 (2020)
  • 著者名/発表者名: 田中日向子、林茉里、加藤喬、折茂貴是、大田（福田）有里、西山奈央子、中井千尋、佐々木泉、改正恒康
  • 学会等名: 第88回和歌山医学会総会
• [学会発表] 遺伝性炎症性疾患COPA症候群のモデルマウスの樹立とその解析 (2020)
  • 著者名/発表者名: 張江伊水、滝沢優子、加藤喬、折茂貴是、大田（福田）有里、西山奈央子、中井千尋、佐々木泉、改正恒康
  • 学会等名: 第88回和歌山医学会総会