CRISPR/Cas9系を用いた大腸炎自然発症マウスの原因遺伝子領域の同定と解析

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 26460972
• 研究機関: 熊本大学
• 研究代表者: 入江 厚 熊本大学, 大学院生命科学研究部(医), 講師 (30250343)
• 研究分担者: 今村 隆寿 熊本大学, 大学院生命科学研究部(医), 准教授 (20176499) ; 竹田 直樹 熊本大学, 生命資源研究・支援センター, 助教 (90304998)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: 潰瘍生大腸炎 / HLA-DR / CRISPR/Cas9システム / トランスジェニックマウス / 疾患モデル動物

研究実績の概要

本研究は申請者らが作製したHLA-DR4トランスジェニックマウスのホモ接合体が、重篤な潰瘍性大腸炎の症状を呈し、生後３～４ヶ月以内に死亡する原因を突き止めることを目的とする。これまでにHLA-DR4トランスジーンは第３染色体のテロメア側に、約39kb塩基長の欠落を伴い挿入されていることを明らかにしている。
昨年度までにCRISPR/Cas9システムを用いたゲノム編集法により、同領域をノックアウトしたマウスを作製したが、本トランスジェニックマウスと同様の症状を呈さず、本マウスの大腸炎の発症はHLA-DR4分子の過剰発現が原因と考えられた。
MHCクラスIIトランスアクチベーター（CIITA）を欠損するマウスとの交配により、CIITA欠損背景のHLA-DR4トランスジーンホモ接合体マウスを作製し、二倍体量のトランスジーンと39kb領域の欠損は保持するがHLA-DR4分子を発現しないマウスを作製した。このマウスは大腸炎を発症せず、HLA-DR4の発現が大腸炎発症に必要であることが示唆された。これと符合して、大腸炎発症マウスの大腸上皮細胞にはHLA-DR4分子の過剰な発現が認められた。
HLA-DR4分子の過剰発現に伴い、当該大腸上皮組織では盃細胞の異形と細胞数の減少、粘液量の減少、および小胞体ストレスマーカー分子BiPの発現が観察された。さらに、蛍光（FITC）標識デキストランを経口投与すると、健常マウスと比較して大腸炎マウスでは有意に血中蛍光量の増加が認められた。胎仔期よりタウロウルソデオキシコール酸を投与し続けたマウスでは、この血中蛍光量の増加は抑制された。
以上より本マウスのホモ接合体が呈する大腸炎は、何らかの原因によるHLA-DR4分子の大腸上皮細胞における過剰発現が同細胞に小胞体ストレスを誘導し、粘液の減少、バリア機能の低下による腸内細菌等の侵入が原因と考えられた。

研究成果

• [雑誌論文] 1.Enhancement of active MMP release and invasive activity of lymph node metastatic tongue cancer cells by elevated signaling via the TNF-α-TNFR1-NF-κB pathway and a possible involvement of angiopoietin-like 4 in lung metastasis. (2016)
  • 著者名/発表者名: Tanaka T, Imamura T, Yoneda M, Irie A, Ogi H, Nagata M, Yoshida R, Fukuma D, Kawahara K, Shinohara M, Nakayama H.
  • 雑誌名: Int J Oncol 巻: 49 ページ: 1377-1384
  • DOI: 10.3892/ijo.2016.3653
  • 査読あり
• [雑誌論文] 2.An oncofetal antigen, IMP-3-derived long peptides induce immune responses of both helper T cells and CTLs. (2016)
  • 著者名/発表者名: Hirayama M, Tomita Y, Yuno A, Tsukamoto H, Senju S, Imamura Y, Sayem MA, Irie A, Yoshitake Y, Fukuma D, Shinohara M, Hamada A, Jono H, Yuba E, Kono K, Yoshida K, Tsunoda T, Nakayama H, Nishimura Y.
  • 雑誌名: Oncoimmunology 巻: 5 ページ: e1123368
  • DOI: 10.1080/2162402X.2015.1123368
  • 査読あり
• [学会発表] Endoplasmic reticulum stress causes ulcerative colitis-like severe colitis in the homozygotes of HLA-DR4 transgenic mice. (2016)
  • 著者名/発表者名: IRIE A, MICHIBATA Y, KUBO T, IMAMURA T, TAKEDA N, ARAKI K, SHIBUYA I, SOGO S, NISHIMURA Y
  • 学会等名: 第45回日本免疫学会学術集会
  • 発表場所: 宜野湾
  • 年月日: 2016-12-05 – 2016-12-07
• [学会発表] 大腸上皮細胞の小胞体ストレスがHLA-DR4トランスジェニックマウスのホモ接合体に発症する大腸炎の病因である (2016)
  • 著者名/発表者名: 入江 厚、今村 隆寿、道端 弥生、久保 多津子、竹田 直樹、澁谷 功、十河 真司、荒木 喜美、西村 泰治
  • 学会等名: 第25回日本組織適合性学会大会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2016-10-22 – 2016-10-24
• [学会発表] Aberrant accumulation of HLA-DR and reduced mucin production in colonic epithelial cells of HLA-DR4 transgenic mice and ulcerative colitis patients. (2016)
  • 著者名/発表者名: Irie A, Imamura T, Michibata Y, Kubo T, Takeda N, Shibuya I, Sogo S, Araki K, Nishimura Y.
  • 学会等名: 16th International Congress of Immunology
  • 発表場所: Melbourune, Australia
  • 年月日: 2016-08-21 – 2016-08-26
  • 国際学会
• [図書] 免疫生物学原著第９版 第６章Ｔ細胞への抗原提示 （翻訳） (2017)
  • 著者名/発表者名: 入江 厚、西村 靖治
  • 総ページ数: 未定
  • 出版者: 南江堂
• [備考] 熊本大学大学院生命科学研究部免疫識別学
  • URL: http://www.immgenet.jp/