線維化誘導-病原性CD4+T細胞の制御機構の解明 -肺線維化疾患の病態の理解へ-

2020 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 20H03685
• 研究機関: 千葉大学
• 研究代表者: 平原 潔 千葉大学, 大学院医学研究院, 准教授 (00707193)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 線維化誘導-病原性CD4+ T細胞 / 肺の線維化 / single cell RNA-Seq / ATAC-Seq / 慢性炎症

研究実績の概要

本研究では、慢性炎症による肺の病的リモデリング（線維化）を誘導する分子機構を明らかにすることを目的とする。具体的には、
1. 肺の組織線維化に深く関与する線維化誘導-病原性CD4+ T細胞の分化経路の解析から、病原性機能の獲得や維持、組織常在性を司る転写因子を同定する。
2. 慢性炎症時に肺の組織中に誘導される異所性リンパ組織の一種であるiBALTに着目し、微小環境（場）の１細胞レベルの網羅的解析から組織常在性を制御する環境側の因子の同定を目指す。
3. ヒト（患者）の組織及び細胞で、最先端解析技術を用いて検証を行う。

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

1. 線維化誘導-病原性CD4+ T細胞の分化制御機構の解明および新規機能分子の探索
“線維化誘導-病原性CD4+ T細胞”の分化経路を規定する分子の同定　：　今年度は、遺伝子“X1”改変マウスの解析を進めた。具体的には、遺伝子“X1”改変マウスを用いて、アスペルギルス・フミガタス抗原曝露による肺線維化を誘導し、線維化誘導-病原性CD4+ T細胞の量的・質的変化をFACS、多重染色法と共焦点レーザー顕微鏡、conventional RNA-Seqを組み合わせて解析した。その結果、遺伝子“X1”改変マウスでは、アスペルギルス・フミガタス抗原曝露によって肺内に誘導される線維化誘導-病原性CD4+ T細胞が有意に減少することを見出した。
2. “線維化誘導-病原性CD4+ TRM細胞”の維持を担う微小環境の1細胞レベルの網羅的解析　：　線維化組織において誘導されるiBALTに着目して、遺伝子X1-レポーターマウスを用いて、遺伝子X1を発現した“線維化誘導-病原性CD4+ T細胞”とiBALTの解剖学的な位置関係について解析を進めている。多重染色法と共焦点レーザー顕微鏡を組み合わせて解析を進めたところ、遺伝子X1を発現した“線維化誘導-病原性CD4+ T細胞”は、iBALT近傍に集積していることを見出した。
3. ヒト患者検体を用いた解析（proof of concept）：　好酸球性副鼻腔炎患者の検体を用いて、遺伝子X1の発現についてsingle cell RNA-sequencingによる単一細胞レベルでの解析を開始した。現在、single cell RNA-sequencingのためのライブラリー調整を進めている。

今後の研究の推進方策

1. 線維化誘導-病原性CD4+ T細胞の分化制御機構の解明および新規機能分子の探索
“線維化誘導-病原性CD4+ T細胞”の分化経路を規定する分子の同定　：　研究代表者が、既に国内共同研究者より入手済みの遺伝子X1-レポーターマウスを用いて、遺伝子X1がどのように“線維化誘導-病原性CD4+ T細胞”の分化を誘導しているかを解析する。具体的には、遺伝子X1-レポーターマウスを用いて、アスペルギルス・フミガタス抗原曝露によって肺内に誘導される遺伝子X1陽性線維化誘導-病原性CD4+ T細胞および遺伝子X1陰性線維化誘導-病原性CD4+ T細胞をsortingで単離して、conventional RNA-sequencingおよびsingle cell RNA-SNA sequencingを行う。これにより、遺伝子X1陽性線維化誘導-病原性CD4+ T細胞のトランスクリプトームについて網羅的に解析を進める。
2. “線維化誘導-病原性CD4+ TRM細胞”の維持を担う微小環境の1細胞レベルの網羅的解析　：　今年度に引き続き、線維化組織において誘導されるiBALTと遺伝子X1陽性線維化誘導-病原性CD4+ T細胞の関係について、遺伝子X1-レポーターマウスを用いて解析する。
3. ヒト患者検体を用いた解析（proof of concept）　：　現在、作成しているsingle cell RNA-sequencingのためのライブラリーを用いて、解析を進める。まずは、ヒトにおける遺伝子X1陽性CD4+ T細胞の有無について、single cellレベルでの解析を行う。

以上の1～3の研究を推進することにより、線維化誘導-病原性CD4+ T細胞の分化制御機構についてその全貌解明を目指す。

研究成果

• [雑誌論文] The role of CD4+ resident memory T cells in local immunity in the mucosal tissue - Protection versus Pathology - (2021)
  • 著者名/発表者名: Hirahara K, Kokubo K, Aoki A, Kiuchi M, and Nakayama T
  • 雑誌名: Front. Immunol. 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.3389/fimmu.2021.616309
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Memory-type pathogenic Th2 cells and ILC2s in type 2 allergic inflammation. (2021)
  • 著者名/発表者名: Hirahara K, Aoki A, Kiuchi M, and Nakayama T
  • 雑誌名: J. Allergy Clin. Immunol. 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1016/j.jaci.2021.02.006
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Pathogenic helper T (Tpath) cells. (2021)
  • 著者名/発表者名: Hirahara K, Aoki A., and Nakayama T
  • 雑誌名: Allergol. Int. 巻: 70(2) ページ: 036-173
  • DOI: 10.1016/j.alit.2021.02.001
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The Cxxxc1 subunit of the Trithorax complex directs epigenetic licensing of CD4+ T cell differentiation. (2021)
  • 著者名/発表者名: Kiuchi M, Onodera A, Kokubo K, Ichikawa T, Morimoto Y, Kawakami E, Takayama N, Eto K, Koseki H, Hirahara K, and Nakayama T
  • 雑誌名: J Exp Med. 巻: 218(4） ページ: e20201690
  • DOI: 10.1084/jem.20201690
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 病原性Th2細胞 (2021)
  • 著者名/発表者名: 青木亜美、平原潔、中山俊憲
  • 雑誌名: アレルギ－ 巻: 70(2) ページ: 134-135
• [雑誌論文] Orally desensitized mast cells form a regulatory network withTreg cells for the control of food allergy. (2020)
  • 著者名/発表者名: Takasato Y, Kurashima Y, Kiuchi M, Hirahara K, Murasaki S, Arai F, Izawa K, Kaitai A, Shimada K, Saito Y, Toyoshima S, Nakamura M, Fujisawa K, Okayama Y, Kunisawa J, Kubo M, Takemura N, Uematsu S, Akira S, Kitaura J, Takahashi T, Nakayama T, Kiyono H
  • 雑誌名: Mucosal Immunol. 巻: Dec 10 ページ: -
  • DOI: 10.1038/s41385-020-00358-3
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Eosinophils: Cells known for 140 years with broad and new function. (2020)
  • 著者名/発表者名: Aoki A*, Hirahara K*, Kiuchi M, Nakayama T(*These authors are contributed equally to this work)
  • 雑誌名: Allergology International 巻: 70(1) ページ: 3-8
  • DOI: 10.1016/j.alit.2020.09.002
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Rapid remodeling of poised chromatin landscapes and transcription factor repurposing facilitate gene induction in natural killer cells. (2020)
  • 著者名/発表者名: Sciume G, Mikami Y, Jankovic D, Nagashima H, Villarino AV, Morrison T, Signorella S, Yao C, Sun HW, Brooks SR, Fang D, Sartorelli V, Nakayamada S, Hirahara K, Zitti B, Davis FP, Kanno Y, O’Shea JJ, Shih HY
  • 雑誌名: Immunity 巻: 53(4) ページ: 745-758
  • DOI: 10.1016/j.immuni.2020.09.008
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Activated invariant natural killer T cells directly recognize leukemia cells in a CD1d-independent manner. (2020)
  • 著者名/発表者名: Aoki T, Takami M, Takatani T, Motoyoshi K, Ishii A, Hara A, Toyoda T, Okada R, Hino M, Koyama-Nasu R, Kiuchi M, Hirahara K, kimura M, Nakayama T, Shimojo N, Motohashi S
  • 雑誌名: Cancer Sci. 巻: 111(7): ページ: 2223-2233
  • DOI: 10.1111/cas.14428
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Essential role for CD30-Transglutaminase 2 axis in memory Th1 and Th17 cell generation. (2020)
  • 著者名/発表者名: Suzuki A, Yagi R, Kimura M, Iwamura C, Shinoda K, Onodera A, Hirahara K, Tumes DJ, Koyama-Nasu R, Iismaa SE, Graham RM, Motohashi S, Nakayama T
  • 雑誌名: Front. Immunol. 巻: 11 ページ: 1536
  • DOI: 10.3389/fimmu.2020.01536
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 肺における組織常在性病原性記憶T細胞と制御性T細胞 (2020)
  • 著者名/発表者名: 平原潔、中山俊憲
  • 雑誌名: 炎症と免疫 感染・炎症・免疫 巻: 50(1) ページ: 24-34
• [雑誌論文] 記憶型病原性Th2細胞とアレルギー -好酸球浸潤から線維化反応まで- (2020)
  • 著者名/発表者名: 平原潔、中山俊憲
  • 雑誌名: あたらしい眼科 巻: 37(4) ページ: 435-442
• [雑誌論文] 肺の組織線維化をひき起こす新たな細胞集団の同定 (2020)
  • 著者名/発表者名: 青木亜美、平原潔、中山俊憲
  • 雑誌名: 臨床免疫・アレルギ－科 巻: 73(6) ページ: 652-657
• [雑誌論文] CD103highTreg細胞による肺繊維化抑制 (2020)
  • 著者名/発表者名: 小久保幸太、平原潔、中山俊憲
  • 雑誌名: 臨床免疫・アレルギ－科 巻: 74(2) ページ: 180-184
• [雑誌論文] 繊維化を誘導するCD4+組織常在性記憶T細胞のエピジェネティクス (2020)
  • 著者名/発表者名: 平原潔、木内政宏、中山俊憲
  • 雑誌名: 医学のあゆみ 巻: 275(1) ページ: 133-137
• [学会発表] 線維化誘導-病原性ヘルパーT細胞による肺線維化の病態形成機構 (2020)
  • 著者名/発表者名: 平原潔
  • 学会等名: 第64回日本リウマチ学会総会・学術講演会,シンポジウム16「Advances in research on autoimmune diseases」ウェブ開催
  • 招待講演
• [学会発表] 線維化誘導-病原性ヘルパーT細胞が誘導する組織線維化の形成機構について (2020)
  • 著者名/発表者名: 平原潔
  • 学会等名: 第60回日本呼吸器学会学術講演会,若手シンポジウム：呼吸器疾患の克服に向けて -肺線維化研究の新展開-
  • 招待講演
• [学会発表] 重症喘息におけるリモデリングを科学する ～アンフィレグリン、オステオポンチン～ (2020)
  • 著者名/発表者名: 平原潔
  • 学会等名: Scientific Exchange Meeting in Mie, Zoomによるオンライン講演会,
• [学会発表] 病原性CD4 T細胞による肺線維化の分子・細胞機構 -好酸球から真菌まで- (2020)
  • 著者名/発表者名: 平原潔
  • 学会等名: 第9回神奈川気道炎症病態研究会 TKPガーデンシティ横浜（神奈川）
• [学会発表] 肺線維化の病態形成におけるCD4陽性T細胞を起点とした新たな「細胞-分子機構」 (2020)
  • 著者名/発表者名: 平原潔
  • 学会等名: 第7回T-cell seminar, 山の上ホテル（東京）
• [学会発表] 重症喘息における線維化病態を反映する新たなバイオマーカーの可能性 ～アンフィレグリン、オステオポンチン～ (2020)
  • 著者名/発表者名: 平原潔
  • 学会等名: Biomarker Scientific Exchange Meeting 2021, Zoomによるオンライン講演会
• [備考] 千葉大学大学院医学研究院免疫発生学HP
  • URL: https://www.m.chiba-u.ac.jp/class/meneki/jisseki/index.html