単核貪食細胞群の分化機構に関する研究

2013 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 24390246
• 研究機関: 横浜市立大学
• 研究代表者: 田村 智彦 横浜市立大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (50285144)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: 発生・分化 / 遺伝子 / 発現制御

研究概要

単球・マクロファージ（Mo/Mφ）や樹状細胞（DC）はいずれも、単核貪食細胞群に共通の前駆細胞であるMφ-DC precursors (MDP)から分化する。本課題では、転写因子IRF8の機能解析を通じて単核貪食細胞系の初期分化機構を理解する。なお，IRF8欠損マウスは慢性骨髄性白血病（CML）様の病態を呈し、ヒトCMLではIRF8の発現が消失していることから、本研究は、ひいてはCML病態の新しい理解や治療法開発に繋がると期待される。H25年度までの成果のうち主なものを記す。
（１）IRF8はCMLにおいてBCR-ABLに打ち勝ってDC分化を救済する：CMLモデルマウスを用いて、BCR-ABLがIRF8発現抑制によってDC分化を阻害していること、その分化阻害はIRF8の遺伝子導入によって回復すること、さらには分化が回復したDCは、通常のDCにくらべ細胞障害性T細胞の誘導能が高いことなどを明らかにした。これらはIRF8発現の回復がCMLの新規治療法の鍵となる可能性を示すものであり、Cancer Research誌に発表した。
（２）IRF8はC/EBPαの活性阻害によって単核貪食細胞前駆細胞における好中球分化を抑制する：まずIRF8の発現がMDPにおいて急激に上昇することを見出した。次に、MDPはIRF8が欠損するとDCやMo/Mφに充分に分化できず蓄積するのみならず、正常の場合は分化できない好中球を大量に産生することがわかった。さらにマイクロアレイによる遺伝子発現プロファイリングとバイオインフォマティクス解析を行ったところ、好中球分化を促進する転写因子C/EBPαの機能亢進が推測された。複数の手法によってIRF8はC/EBPαと直接結合することでC/EBPαのDNAへの結合を阻害することを実証した。
（３）その他、本研究課題は新学術研究ゲノム支援に採択され、MDPなどの単核貪食細胞前駆細胞群について、ごく微量の細胞数からChIP-seqを行なう手法を確立し、それらにおけるenhancer landscapeの概要を明らかにしつつある。

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

当初の計画であった（１）IRF8はどの系譜，どの段階の造血前駆細胞で発現するのかの解析（２）IRF8欠損マウスではMDPなどの造血前駆細胞の割合や数にどのような変化があるかの解析（３）IRF8はMDPの分化能制御にどのような役割を持つのかの解析（４）造血前駆細胞におけるIRF8の標的遺伝子群の同定、のいずれもが順調に進んだ。さらにはCML病態と治療におけるIRF8の役割についても明らかにすることができた。

今後の研究の推進方策

当初の計画通り（１）H25年度に引き続いての造血前駆細胞におけるIRF8の標的遺伝子群の同定（２）MDPにおけるIRF8の作用機序として，好中球分化を司る転写因子C/EBPα活性の抑制が関わるかのさらなる解析を行ない、論文化を目指す。（３）さらに、これまでに計画を前倒しして得られている知見と新学術研究ゲノム支援によって得られた貴重なデータを基に、当初の計画である野生型並びにIRF8欠損マウスのMDPのみならず多種類の前駆細胞におけるクロマチン制御も含めた全ゲノム規模の解析により、単核貪食細胞群の分化についての包括的理解を目指す。

次年度の研究費の使用計画

H25年度は、研究が大変順調に進んだため、条件検討のための実験が比較的少なく済んだ。また、他のプロジェクトでも共通して使用する試薬を一度に発注して値引きを得るなど、研究費の有効活用にも努めた。一方、研究が予定よりも順調に進んだことや新学術研究ゲノム支援によってH26年度に計画が可能となった多種類の前駆細胞におけるゲノム規模での解析は当初予定よりもやや多く経費のかかる解析を含むため、次年度使用額を少しでも多くする必要もあった。
これまでの研究が計画が予定よりも順調に進んだことからH26年度に計画が可能となったゲノム規模の解析において、次年度使用額を合わせることによって、多種類の前駆細胞の純化のための抗体・磁気ビーズ類、マイクロアレイ消耗品や次世代シーケンサー消耗品を購入でき、それによって、質の高い成果を得るために非常に重要な解析を行なうことができる。

研究成果

• [雑誌論文] The transcription factor IRF8 counteracts BCR-ABL to rescue dendritic cell development in chronic myeloid leukemia (2013)
  • 著者名/発表者名: Watanabe T., Hotta C., Koizumi S., Miyashita K., Nakabayashi J., Kurotaki K., Sato G., Yamamoto M., Nakazawa M., Fujita H., Sakai R., Fujisawa S., Nishiyama A., Ikezawa Z., Aihara M., Ishigatsubo Y., Tamura T.
  • 雑誌名: Cancer Research 巻: 73 ページ: 6642-6653
  • DOI: 10.1158/0008-5472.CAN-13-0802
  • 査読あり
• [雑誌論文] WHSC1 links transcription elongation to HIRA-mediated histone H3.3 deposition (2013)
  • 著者名/発表者名: Sarai N., Nimura K., Tamura T., Kanno T., Patel M.C., Heightman T.D., Ura K., Ozato K.
  • 雑誌名: EMBO Journal 巻: 32 ページ: 2392-2406
  • DOI: 10.1038/emboj.2013.176
  • 査読あり
• [雑誌論文] BRD4 coordinates recruitment of pause-release factor P-TEFb and the pausing complex NELF/DSIF to regulate transcription elongation of interferon stimulated genes (2013)
  • 著者名/発表者名: Patel M.C., Debrosse M., Smith M., Dey A., Huynh W., Sarai N., Heightman T.D., Tamura T., Ozato K
  • 雑誌名: Molecular and Cellular Biology 巻: 33 ページ: 2497-2507
  • DOI: 10.1128/MCB.01180-12
  • 査読あり
• [雑誌論文] Egr-2 transcription factor is required for Blimp-1 mediated IL-10 production in IL-27 stimulated CD4(+) T cells (2013)
  • 著者名/発表者名: Iwasaki Y., Fujio K., Okamura T., Yanai A., Sumitomo S., Shoda H., Tamura T., Yoshida H., Charnay P., Yamamoto K.
  • 雑誌名: European Journal of Immunology 巻: 43 ページ: 1-11
  • DOI: 10.1002/eji.201242942
  • 査読あり
• [学会発表] The IRF8-KLF4 transcription factor cascade critically regulates the development of inflammatory monocytes
  • 著者名/発表者名: Kurotaki D., Osato N., Nishiyama A., Yamamoto M., Ban T., Sato H., Nakabayashi J., Umehara M., Nakazawa M., Miyake N., Matsumoto N., Ozato K., Tamura T.
  • 学会等名: The Joint International Meeting of the Japanese Society for Interferon and Cytokine Research and Macrophage Molecular and Cellular Biology 2013
  • 発表場所: 都市センターホテル（東京都）
• [学会発表] The transcription factor IRF8 is required for the development of basophils
  • 著者名/発表者名: Sasaki H., Kurotaki D., Sato H., Morse H.C. III, Ozato K., Tamura T.
  • 学会等名: The Joint International Meeting of the Japanese Society for Interferon and Cytokine Research and Macrophage Molecular and Cellular Biology 2013
  • 発表場所: 都市センターホテル（東京都）
• [学会発表] 転写因子IRF8は単球-樹状細胞前駆細胞においてC/EBPαの機能を阻害し、好中球分化能の喪失をもたらす
  • 著者名/発表者名: 黒滝大翼，山本道雄，宇野和宏，西山 晃，中林 潤，中澤正年，Herbert C. Morse III，Keiko Ozato，田村智彦
  • 学会等名: 第24回日本生体防御学会学術総会
  • 発表場所: くまもと森都心プラザ（熊本県）
• [学会発表] M期での転写メモリーとストレス応答におけるBRD4の役割
  • 著者名/発表者名: Nishiyama A, Kurotaki D, Tamura T.
  • 学会等名: 第86回日本生化学会大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県）
  • 招待講演
• [学会発表] The transcription factor IRF8 overrides BCR-ABL to rescue dendritic cell development in chronic myeloid leukemia.
  • 著者名/発表者名: Watanabe T., Hotta C., Koizumi S., Miyashita K., Nakabayashi J., Kurotaki D., Sato R. G., Yamamoto M., Nishiyama A., Aihara M., Ishigatsubo Y., Tamura T.
  • 学会等名: 2013 Inaugural Meeting of the International Cytokine and Interferon Society
  • 発表場所: Hyatt Regency San Francisco（米国）
• [学会発表] The IRF8-KLF4 transcription factor cascade is essential for the development of monocytes
  • 著者名/発表者名: Kurotaki D., Osato N., Nishiyama A., Yamamoto M., Ban T., Sato H., Nakabayashi J., Umehara M., Nakazawa M., Miyake N., Matsumoto N., Ozato K., Tamura T.
  • 学会等名: 2013 Inaugural Meeting of the International Cytokine and Interferon Society
  • 発表場所: Hyatt Regency San Francisco（米国）
• [学会発表] The transcription factor IRF8 is required for the development of basophils
  • 著者名/発表者名: Sasaki H., Kurotaki D., Sato H., Morse HC III., Ozato K., Tamura T.
  • 学会等名: 2013 Inaugural Meeting of the International Cytokine and Interferon Society
  • 発表場所: Hyatt Regency San Francisco（米国）
• [学会発表] IRF8 inhibits the activity of C/EBPs to restrain neutrophil development in monocyte-DC progenitors.
  • 著者名/発表者名: Kurotaki D., Yamamoto M., Uno K., Nishiyama A., Nakabayashi J., Morse H.C. 3rd., Ozato K., Tamura T.
  • 学会等名: 第75回日本血液学会学術集会
  • 発表場所: ロイトン札幌（北海道）
• [学会発表] 単球分化において転写因子IRF8がKlf4プロモーターと遠位エンハンサーの長距離間の相互活性化を誘導する
  • 著者名/発表者名: 西山 晃，黒滝大翼，田村智彦
  • 学会等名: 第36回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸国際会議場（兵庫県）
• [学会発表] IRF8 inhibits the activity of C/EBP to restrain the neutrophil differentiation program in monocyte-dendritic cell progenitors
  • 著者名/発表者名: Kurotaki D., Yamamoto M., Nishiyama A., Uno K., Ichino M., Sasaki H., Ban T., Yoshinari M., Nakazawa M., Ozato K., Tamura T.
  • 学会等名: 第36回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸国際会議場（兵庫県）
• [学会発表] IRF8 restrains monocyte-dendritic cell progenitors from differentiating into neutrophils by inhibiting C/EBPα activity
  • 著者名/発表者名: Kurotaki D., Yamamoto M., Nishiyama A., Uno K., Sasaki H., Ozato K., Tamura T.
  • 学会等名: 55th American Society of Hematology Annual Meeting and Exposition
  • 発表場所: Ernest N. Morial Convention Center（米国）
• [学会発表] The transcription factor IRF8 is a key transcription factor for basophil development
  • 著者名/発表者名: Kurotaki D., Sasaki H., Osato N., Sasaki I., Kaneda C., Sato H., Nishiyama A., Kaisho T., Aburatani H., Morse H.C. 3rd., Ozato K., Tamura T.
  • 学会等名: 55th American Society of Hematology Annual Meeting and Exposition
  • 発表場所: Ernest N. Morial Convention Center（米国）
• [学会発表] The transcription factor IRF8 is required for basophil development
  • 著者名/発表者名: Sasaki H., Kurotaki D., Osato N., Sasaki I., Kaneda C., Nishiyama A., Kaisho T., Morse H.C. III., Ozato K., Tamura T.
  • 学会等名: 第42回日本免疫学会学術集会
  • 発表場所: 幕張メッセ（千葉県）
• [学会発表] IRF8 Inhibits the Activity of C/EBPα to Restrain Monocyte-Dendritic Cell Progenitors from Differentiating into Neutrophils
  • 著者名/発表者名: Yamamoto M., Kurotaki D., Nishiyama A., Uno K., Ichino M., Nakazawa M., Ozato K., Tamura T
  • 学会等名: 第42回日本免疫学会学術集会
  • 発表場所: 幕張メッセ（千葉県）
• [学会発表] dynamic and long-range chromatin control of Klf4 transcription by IRF8 in monocyte differentiation
  • 著者名/発表者名: Nishiyama A., Kurotaki D., Tamura T.
  • 学会等名: 第42回日本免疫学会学術集会
  • 発表場所: 幕張メッセ（千葉県）
• [備考] 横浜市立大学大学院医学研究科免疫学教室ホームページ
  • URL: http://www-user.yokohama-cu.ac.jp/~immunol/
• [備考] プレスリリース
  • URL: http://www.yokohama-cu.ac.jp/univ/pr/press/131111_amedrc.html