無害外来抗原に対する胸腺依存的中枢性免疫寛容の惹起

2022 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 21K19391
• 研究機関: 国立研究開発法人理化学研究所
• 研究代表者: 秋山 泰身 国立研究開発法人理化学研究所, 生命医科学研究センター, チームリーダー (50327665)
• 研究期間 (年度): 2021-07-09 – 2024-03-31
• キーワード: 自己免疫 / 胸腺 / 樹状細胞 / 腸管

研究実績の概要

本研究は、胸腺外の様々な組織に局在する樹状細胞(cDC2)は、各組織で自己抗原や無害な外来抗原を定常的に貪食して胸腺に移動し、胸腺内でT細胞に抗原提示することで、食物や常在細菌などの無害な抗原に対する免疫寛容を誘導するとの仮説を検証することを目的としている。本年度は、胸腺内のcDC2が、どの組織から流入するのか検討するため光変換可能な蛍光タンパク質（カエデタンパク質）を用い、腸管あるいは皮膚に照射した後、光変換されたcDC2の移動を検証した。皮膚の照射後、近接したリンパ節にはcDC2が移動していたが、胸腺への移動は極めて効率が悪いことが判明した。一方、腸管に照射した場合には、胸腺へ移動したcDC2の検出が認められなかった。また昨年度実施した胸腺内樹状細胞（cDC）のシングルセル遺伝子発現解析とシングルセルATAC解析データに加えて、他のグループで取得されていた、腸管粘膜固有層のcDCのシングルセル遺伝子発現データを統合し、胸腺と腸管で共通して存在するcDC2サブセットと、そのサブセットで特異的に発現する遺伝子を決定した。また当該cDC2のサブセットで特異的に発現する遺伝子の中で、その遺伝子産物が細胞表面に発現する因子を選び、細胞表面マーカー候補とした。一部の細胞表面マーカーの発現は、胸腺樹状細胞の一部で確認できた。これらの結果は、胸腺内cDC2は複数のサブセットに分かれ、その中には腸管と胸腺で共通したcDC2が存在することを示唆している。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

胸腺内に存在するcDC2の細胞表面マーカーの特定など、その遺伝子発現特性の解析については順調に進んでいる。一方、末梢組織での樹状細胞の存在比率の低さや開腹したマウスへの照射時間の制限により、カエデタンパク質を発現する遺伝子組換えマウスによる樹状細胞移動の実験条件検討に予想以上の時間を要し、解析に遅れを生じている。

今後の研究の推進方策

現在使用している、光変換蛍光タンパク質を全身で発現するカエデマウスから、樹状細胞で特異的に光変換蛍光タンパク質を発現するマウスに変更することで、バックグラウンドの低減を試み、胸腺に移動した樹状細胞の検出を目指す。またカエデマウスによる検出が困難であるとの結論に至った場合は、末梢組織よりcDC2を回収して、他のマウスへ移入する実験により、cDC2の移動能を検討する。さらに腸管から樹状細胞への抗原取り込みを利用した、腸管樹状細胞のラベルとその移動の検証を行う。

次年度使用額が生じた理由

光変換蛍光タンパク質を利用した樹状細胞移動に関する実験が当初の計画より遅延し、本年度に使用予定の試薬類の購入を翌年度以降に延期したため。今後は、異なる系統のマウスや腸管などに存在する樹状細胞の移入実験を行うこと、移動能を検討し、さらにシングルセル解析を利用した検討も実施する予定であり、翌年度分の助成金と合わせて、これらの実験の実施に必要な試薬類や組み換えマウスの購入を行う予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Sample Preparation and Integrative Data Analysis of a Droplet-based Single-Cell ATAC-sequencing Using Murine Thymic Epithelial Cells (2023)
  • 著者名/発表者名: Ishikawa Tatsuya、Ishii Hiroto、Miyao Takahisa、Horie Kenta、Miyauchi Maki、Akiyama Nobuko、Akiyama Taishin
  • 雑誌名: BIO-PROTOCOL 巻: 13 ページ: e4588
  • DOI: 10.21769/BioProtoc.4588
• [雑誌論文] Integrative analysis of scRNA-seq and scATAC-seq revealed transit-amplifying thymic epithelial cells expressing autoimmune regulator (2022)
  • 著者名/発表者名: Miyao T, Miyauchi M, Kelly ST, Terooatea TW, Ishikawa T, Oh E, Hirai S, Horie K, Takakura Y, Ohki H, Hayama M, Maruyama Y, Seki T, Ishii H,Yabukami H, Yoshida M, Inoue A, Sakaue-Sawano A, Miyawaki A, Muratani M, Minoda A, Akiyama N, Akiyama T.
  • 雑誌名: eLife 巻: 11 ページ: :e73998
  • DOI: 10.7554/eLife.73998
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Aire Controls Heterogeneity of Medullary Thymic Epithelial Cells for the Expression of Self-Antigens (2022)
  • 著者名/発表者名: Nishijima Hitoshi、Matsumoto Minoru、Morimoto Junko、Hosomichi Kazuyoshi、Akiyama Nobuko、Akiyama Taishin、Oya Takeshi、Tsuneyama Koichi、Yoshida Hideyuki、Matsumoto Mitsuru
  • 雑誌名: The Journal of Immunology 巻: 208 ページ: 303～320
  • DOI: 10.4049/jimmunol.2100692
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Machine Learning Approaches to TCR Repertoire Analysis (2022)
  • 著者名/発表者名: Katayama Yotaro、Yokota Ryo、Akiyama Taishin、Kobayashi Tetsuya J.
  • 雑誌名: Frontiers in Immunology 巻: 13 ページ: 858057
  • DOI: 10.3389/fimmu.2022.858057
  • 査読あり / オープンアクセス