食細胞シグナル伝達異常症由来iPS細胞の樹立と骨リモデリングの解析

2013 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 25870468
• 研究種目: 若手研究(B)
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 津村 弥来 広島大学, 医歯薬保健学研究院, 研究員 (80646274)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: 食細胞異常 / 骨リモデリング / 破骨細胞 / 原発性免疫不全症 / iPS細胞

研究概要

メンデル遺伝型マイコバクテリア易感染症（MSMD）は、細胞内寄生菌に対し選択的に易感染性を呈する原発性免疫不全症で、IFN-γ/ IL-12シグナル伝達経路関連分子群の遺伝子変異により発症することが知られている。申請者たちは、STAT1やIFN-γR1のドミナントネガティブ変異を同定し、細胞内寄生菌易感染性の分子機序について研究し報告した。MSMD患者の臨床症状の集積から、STAT1およびIFNGR1異常症の患者で、慢性多発性骨髄炎や骨溶解などの骨病変の所見が多くみられることを見いだした。骨リモデリング主役細胞の一つである破骨細胞は、CD14陽性単球由来であり、マクロファージなどの食細胞と細胞系列を同じくすることが知られる。このことは、破骨細胞が食細胞と共通したシグナル伝達経路を有している可能性を示唆し、STAT1シグナル伝達経路の異常が破骨細胞への分化あるいは機能に何らかの影響を及ぼしていることが考えられる。
本研究は、食細胞機能異常症でみとめられる変異が骨のリモデリングに及ぼす影響とその分子基盤について解析することが目的である。従来法である末梢血からの破骨細胞分化誘導はCD14陽性単球の十分数の確保が困難であり、誘導率も５％以下と不安定である。これらの問題点を解決するため初年度は、正常iPS細胞からCD14陽性単球へ分化誘導し、十分な細胞を確保するとともに破骨細胞へと効率よく分化誘導する実験系を確立させた。さらに誘導した破骨細胞をTRAP染色、骨吸収能、主要制御因子NFATc1の遺伝子発現などの機能評価の検討を進めた。

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

正常iPS細胞からのin vitro破骨細胞分化誘導および破骨細胞の機能評価を検討し、基本的なアッセイ系を確立できた。また今後患者由来の破骨細胞と比較検討する上で、細胞内の分子基盤を明らかにするための実験系(IFN-γの刺激法、IFN-γ誘導性STAT1下流遺伝子発現の検討法、破骨細胞内主要分子の蛋白発現への影響を検討する系など)が確立されつつあり、本研究遂行の見通しができている。

今後の研究の推進方策

次年度は、現在樹立中である食細胞機能異常症iPS細胞由来の破骨細胞と比較検討し、IFN-γ刺激に対する分子応答がどのように違っているのか詳細に解析し、骨病変をもたらす背景を明らかにしたい。

研究成果

• [雑誌論文] Simple diagnosis of STAT1 gain-of-function alleles in patients with chronic mucocutaneous candidiasis. (2014)
  • 著者名/発表者名: Mizoguchi Y, Tsumura M, Okada S, Hirata O, Minegishi S, Imai K, Hyakuna N, Muramatsu H, Kojima S, Ozaki Y, Imai T, Takeda S, Okazaki T, Ito T, Yasunaga S, Takihara Y, Bryant VL, Kong XF, Cypowyj S, Boisson-Dupuis S, Puel A, Casanova JL, Morio T, Kobayashi M.
  • 雑誌名: Journal of Leukocyte Biology 巻: 95 ページ: 667-676
  • DOI: 10.1189/jlb.0513250
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Naive and memory human B cells have distinct requirements for STAT3 activation to differentiate into antibody-secreting plasma cells. (2013)
  • 著者名/発表者名: .Deenick EK, Avery DT, Chan A, Berglund LJ, Ives ML, Moens L, Stoddard JL, Bustamante J, Boisson-Dupuis S, Tsumura M, Kobayashi M, Arkwright PD, Averbuch D, Engelhard D, Roesler J, Peake J, Wong M, Adelstein S, Choo S, Smart JM. 他11名
  • 雑誌名: The Journal of Experimental Medicine 巻: 210 ページ: 2739-2753
  • DOI: 10.1084/jem.20130323
  • 査読あり
• [雑誌論文] Signal transducer and activator of transcription 3 (STAT3) mutations underlying autosomal dominant hyper-IgE syndrome impair human CD8(+) T-cell memory formation and function. (2013)
  • 著者名/発表者名: Ives ML, Ma CS, Palendira U, Chan A, Bustamante J, Boisson-Dupuis S, Arkwright PD, Engelhard D, Averbuch D, Magdorf K, Roesler J, Peake J, Wong M, Adelstein S, Choo S, Smart JM, French MA, Fulcher DA, Cook MC, Picard C, Durandy A, Tsumura M, Kobayashi M, Uzel G, Casanova JL, Tangye SG, Deenick EK.
  • 雑誌名: Journal of Allergy and Clinical Immunology 巻: 132 ページ: 400-411
  • DOI: 10.1016/j.jaci.2013.05.029
  • 査読あり
• [雑誌論文] Heterozygosity for the Y701C STAT1 mutation in a multiplex kindred with multifocal osteomyelitis. (2013)
  • 著者名/発表者名: Hirata O, Okada S, Tsumura M, Kagawa R, Miki M, Kawaguchi H, Nakamura K, Boisson-Dupuis S, Casanova JL, Takihara Y, Kobayashi M.
  • 雑誌名: Haematologica 巻: 98 ページ: 1641-1649
  • DOI: 10.3324/haematol.2013.083741
  • 査読あり