ヒトiPS細胞を用いた自己免疫性下垂体疾患の病態解明

2022 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 21K08555
• 研究機関: 神戸大学
• 研究代表者: 井口 元三 神戸大学, インクルーシブキャンパス&ヘルスケアセンター, 教授 (60346260)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: 自己免疫性下垂体疾患 / iPS細胞 / 抗PIT-1下垂体炎

研究実績の概要

本研究では、ヒトiPS細胞と腫瘍免疫の技術を応用し、アンメット・メディカル・ニーズが高い自己免疫性下垂体疾患の病態解明のための疾患モデルを確立する。さらに、原因となる普遍的メカニズムの特定を通じて、新たな診断法および治療法の開発に繋げることを目指す。
Step①：患者由来のiPS細胞（AP01株）から下垂体組織を生成し、ターゲット抗原蛋白PIT-1の制御下でGFPレポーターを発現するiPS細胞を使用して、標的組織としての下垂体細胞の収集効率を向上させた。
Step②：患者由来の抗原特異的キラーT細胞の生成と再活性化のステップ。患者の末梢血からリンパ球を抽出し、マグネテックビーズを用いて制御性T細胞（T-reg）を除去。次に、抗原認識部位であるエピトープの近傍の複数ペプチドでリンパ球を刺激し、特異的キラーT細胞を選別。キラーT細胞の特異的反応を確認した後、IFN-γ ELISpot解析により抗原特異的反応性を確認。さらに、FACS・セルソーターを用いて、T細胞の活性化および細胞傷害指標であるCD137（4-1BB）およびCD107aをマーカーとしてクローン化を行い、細胞障害性の高い候補クローンであるVβ7.1クローンを中心に解析を進めた。
Step③：in vitro 再構成疾患モデルの確立と病態解析。ステップ①で生成された患者由来iPS細胞からの下垂体組織と、ステップ②でクローン化された患者由来抗原特異的キラーT細胞を共培養することにより、自己免疫疾患（抗PIT-1下垂体炎）のin vitro疾患モデルの確立に成功した。本年度は、確立されたin vitro再構成モデルを用いて、自己免疫性下垂体疾患の病態解析および創薬スクリーニングを行った。

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

申請者が特定した自己免疫性下垂体疾患（抗PIT-1下垂体炎）は、自己免疫疾患としてのみならず、腫瘍随伴症候群としての側面も持ち合わせているため、両疾患の発症メカニズムの解明に非常に有益なモデルとなることが期待される。
この研究では、成功裏に確立されたin vitro再構成モデルを用いて、自己免疫性下垂体疾患の病態解析や創薬スクリーニングを実施した。作成したin vitro再構成モデルでは、特異的細胞へのキラーT細胞の自己免疫機構を、正常者由来のモデルと比較して自己免疫機構の活性化に差があることを確認した。患者iPS細胞由来下垂体とPIT-1反応性CTLの共培養により、特異的な下垂体細胞の損傷が確認された。この結果は、リビングイメージを用いた細胞損傷プロセスの可視化においても同様であり、疾患モデルを薬物スクリーニングツールとして活用できることが示された。
申請者が樹立した患者由来iPS細胞からの疾患特異的in vitro再構成モデルは、ヒト自己免疫性疾患のモデルとして世界初の成果であり、これまで報告されていない。この成果は、従来の研究では困難だった未開拓領域の探索が可能となる利点を提供する。さらに、これまで存在しなかったヒト細胞モデルを用いた病態解明が可能となり、自己免疫疾患および癌治療法の開発に向けた安全で効果的なアプローチが広がることが期待される。

今後の研究の推進方策

今後、成功裏に確立されたin vitro再構成モデルを活用して、自己免疫性下垂体疾患の病態解析と創薬スクリーニングを継続的に行っていく。具体的には、以下の研究を進めていく予定である。
1. 作成したin vitro再構成モデルにおいて、特異的細胞へのキラーT細胞の自己免疫機構を、正常者由来のモデルと比較する。両モデルにおいて、GeneChip遺伝子発現プロファイリングによる包括的発現解析を行い、発症メカニズムに関わる新規候補分子を同定する。
2. 新規候補分子の機能解析において、マーカー染色FCMやクロム放出アッセイを用いて、特異的細胞損傷への関与を明らかにする。
3. 共培養実験系を利用した創薬シーズ候補のスクリーニングでは、シクロスポリンA、デキサメサゾン、HLAクラスI抗体などの候補薬剤をin vitro再構成モデルに添加し、自己免疫性下垂体疾患における細胞損傷抑制効果が期待できる薬剤を選定していく。
このような研究の推進により、自己免疫性下垂体疾患の病態解明と効果的な治療法の開発に貢献できることが期待される。また、これらの研究成果は、自己免疫疾患や腫瘍随伴症候群の発症メカニズム解析にも役立ち、より広範な疾患領域において治療法開発の一助となる。

次年度使用額が生じた理由

「基盤研究（Ｃ）」における独立基盤形成支援（試行）に採択されたことによる追加支援分の差額が生じている。次年度以降に速やかに使用する予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Combined Hypophysitis and Type 1 Diabetes Mellitus Related to Immune Checkpoint Inhibitors (2023)
  • 著者名/発表者名: Fujita Y, Kamitani F, Yamamoto M, Fukuoka H, Hirota Y, Nishiyama N, Goda N, Okada Y, Inaba Y, Nakajima H, Kurematsu Y, Kanie K, Shichi H, Urai S, Suzuki M, Yamamoto N, Bando H, Iguchi G, Suto H, Funakoshi Y, Kiyota N, Takahashi Y, Ogawa W.
  • 雑誌名: Journal of the Endocrine Society 巻: 7 ページ: bvad002
  • DOI: 10.1210/jendso/bvad002
  • 査読あり
• [雑誌論文] Case report: Late middle-aged features of FAM111A variant, Kenny?Caffey syndrome type 2-suggestive symptoms during a long follow-up (2023)
  • 著者名/発表者名: Ohmachi Yuka、Urai Shin、Bando Hironori、Yokoi Jun、Yamamoto Masaaki、Kanie Keitaro、Motomura Yuma、Tsujimoto Yasutaka、Sasaki Yuriko、Oi Yuka、Yamamoto Naoki、Suzuki Masaki、Shichi Hiroki、Iguchi Genzo、Uehara Natsumi、Fukuoka Hidenori、Ogawa Wataru
  • 雑誌名: Frontiers in Endocrinology 巻: 13 ページ: 1073173
  • DOI: 10.3389/fendo.2022.1073173
  • 査読あり
• [雑誌論文] Survey of glucocorticoid dose escalation in patients with adrenal insufficiency during the peri-COVID-19 vaccination period (2023)
  • 著者名/発表者名: Bando Hironori、Yamamoto Masaaki、Takahashi Michiko、Kanie Keitaro、Sasaki Yuriko、Oi Yuka、Tomofuji Seiji、Hozumi Kaori、Nishikage Seiji、Urai Shin、Yamamoto Naoki、Suzuki Masaki、Shichi Hiroki、Iguchi Genzo、Fukuoka Hidenori、Ogawa Wataru
  • 雑誌名: Endocrine Journal 巻: 70 ページ: 89～95
  • DOI: 10.1507/endocrj.EJ22-0390
  • 査読あり
• [雑誌論文] Differentiation of human induced pluripotent stem cells into hypothalamic vasopressin neurons with minimal exogenous signals and partial conversion to the naive state (2022)
  • 著者名/発表者名: Ozaki Hajime、Suga Hidetaka、Sakakibara Mayu、Miyake Natsuki、Miwata Tsutomu、Taga Shiori、Nagai Takashi、Kano Mayuko、Mitsumoto Kazuki、Miyata Takashi、Kobayashi Tomoko、Sugiyama Mariko、Onoue Takeshi、Takagi Hiroshi、Hagiwara Daisuke、Iwama Shintaro、Banno Ryoichi、Iguchi Genzo、Takahashi Yutaka、Arima Hiroshi
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 12 ページ: 17381
  • DOI: 10.1038/s41598-022-22405-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] Novel genes and variants associated with congenital pituitary hormone deficiency in the era of next-generation sequencing (2022)
  • 著者名/発表者名: Bando Hironori、Urai Shin、Kanie Keitaro、Sasaki Yuriko、Yamamoto Masaaki、Fukuoka Hidenori、Iguchi Genzo、Camper Sally A.
  • 雑誌名: Frontiers in Endocrinology 巻: 13 ページ: 1008306.
  • DOI: 10.3389/fendo.2022.1008306
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bilateral adrenal uptake of 123I MIBG scintigraphy with mild catecholamine elevation, the diagnostic dilemma, and its characteristics (2022)
  • 著者名/発表者名: Inaba Yuiko、Yamamoto Masaaki、Urai Shin、Suzuki Masaki、Nishikage Seiji、Kanzawa Maki、Aoyama Yayoi、Kanda Tomonori、Shigemura Katsumi、Bando Hironori、Iguchi Genzo、Nakamura Yasuhiro、Fujisawa Masato、Imagawa Akihisa、Fukuoka Hidenori、Ogawa Wataru
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 12 ページ: 9276
  • DOI: 10.1038/s41598-022-13132-1
  • 査読あり
• [雑誌論文] Relation between the insulin lowering rate and changes in bone mineral density: Analysis among subtypes of type 1 diabetes mellitus (2022)
  • 著者名/発表者名: Suzuki Masaki、Urai Shin、Fukuoka Hidenori、Hirota Yushi、Yamamoto Masaaki、Okada Yuko、Yamamoto Naoki、Shichi Hiroki、Fujita Yasunori、Kanie Keitaro、Iguchi Genzo、Takahashi Yutaka、Ogawa Wataru
  • 雑誌名: Journal of Diabetes Investigation 巻: 13 ページ: 1585～1595
  • DOI: 10.1111/jdi.13817
  • 査読あり
• [雑誌論文] Responsiveness to DDAVP in Cushing’s disease is associated with USP8 mutations through enhancing AVPR1B promoter activity (2022)
  • 著者名/発表者名: Shichi Hiroki、Fukuoka Hidenori、Kanzawa Maki、Yamamoto Masaaki、Yamamoto Naoki、Suzuki Masaki、Urai Shin、Matsumoto Ryusaku、Kanie Keitaro、Fujita Yasunori、Bando Hironori、Iguchi Genzo、Inoshita Naoko、Yamada Shozo、Takahashi Yutaka、Ogawa Wataru
  • 雑誌名: Pituitary 巻: 25 ページ: 496～507
  • DOI: 10.1007/s11102-022-01220-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Effect of Aging on Quality of Life in Acromegaly Patients Under Treatment (2022)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto Naoki、Urai Shin、Fukuoka Hidenori、Yamamoto Masaaki、Yoshida Kenichi、Suzuki Masaki、Shichi Hiroki、Fujita Yasunori、Kanie Keitaro、Iguchi Genzo、Takahashi Yutaka、Ogawa Wataru
  • 雑誌名: Frontiers in Endocrinology 巻: 13 ページ: 819330
  • DOI: 10.3389/fendo.2022.819330
  • 査読あり
• [学会発表] 免疫チェックポイント阻害薬関連下垂体炎の新たな病態 (2022)
  • 著者名/発表者名: 蟹江 慶太郎, 浦井 伸, 井口 元三, 高橋 裕
  • 学会等名: 第32回臨床内分泌代謝Update
  • 招待講演
• [学会発表] 疾患iPS細胞を用いた自己免疫性下垂体疾患のin vitro疾患モデル樹立と進展防止のための創薬への応用 (2022)
  • 著者名/発表者名: 蟹江 慶太郎, 伊藤 剛, 井口 元三, 浦井 伸, 坂東 弘教, 山本 雅昭, 福岡 秀規, 小川 渉, 金子 新, 高橋 裕
  • 学会等名: 第95回日本内分泌学会学術総会
• [学会発表] 自己免疫性下垂体炎の新たな展開 疾患iPS細胞を用いた自己免疫性下垂体疾患のin vitro疾患モデルの樹立 (2022)
  • 著者名/発表者名: 蟹江 慶太郎, 伊藤 剛, 井口 元三, 松本 隆作, 浦井 伸, 坂東 弘教, 山本 雅昭, 福岡 秀規, 小川 渉, 金子 新, 高橋 裕
  • 学会等名: 第95回日本内分泌学会学術総会
• [学会発表] ヒト疾患特異的人工多能性幹細胞(iPS細胞)からのバソプレシン(AVP)神経の分化誘導による家族性中枢性尿崩症(FNDI)のin vitroヒト疾患モデル (2022)
  • 著者名/発表者名: 尾崎 創, 須賀 英隆, 三輪田 勤, 井口 元三, 高橋 裕, 有馬 寛
  • 学会等名: 第47回日本神経内分泌学会学術集会
• [学会発表] 間脳下垂体疾患の病態についての最新の知見 疾患iPS細胞を用いた自己免疫性下垂体疾患のin vitro疾患モデルの樹立 (2022)
  • 著者名/発表者名: 蟹江 慶太郎, 伊藤 剛, 井口 元三, 坂東 弘教, 山本 雅昭, 福岡 秀規, 金子 新, 高橋 裕
  • 学会等名: 第47回日本神経内分泌学会学術集会
• [備考] 免疫チェックポイント阻害薬関連下垂体炎の発症機序の解明
  • URL: https://www.kobe-u.ac.jp/research_at_kobe/NEWS/news/2021_05_24_01.html