2013 Fiscal Year Annual Research Report
| Project Area | Analysis and synthesis of multi-dimensional immune organ network |
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| Project/Area Number |
24111004
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| Research Institution | The University of Tokushima |
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Principal Investigator |
高濱 洋介 徳島大学, 疾患プロテオゲノム研究センター, 教授 (20183858)
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| Project Period (FY) |
2012-06-28 – 2017-03-31
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| Keywords | 免疫学 / 胸腺 / 胸腺上皮細胞 / ストローマ細胞 / Tリンパ球分化 / レパトア選択 |
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| Research Abstract |
胸腺は、獲得免疫システムの司令塔として自己と非自己の識別を担うＴリンパ球を分化させるとともに、産生するＴリンパ球の抗原認識特異性が自己生体に有用でしかも寛容であるように選択する。Ｔリンパ球の分化と選択を担う胸腺は主に皮質と髄質から構成されるが、それぞれを特徴づける皮質上皮細胞と髄質上皮細胞の分化と機能、特にそれらを裏打ちする分子機構は未だ明確ではない。我々は皮質上皮細胞に特異的に発現され、CD8陽性キラーＴ細胞の正の選択に必要な胸腺プロテアソームとその構成鎖beta5tを同定するとともに、髄質上皮細胞に高く発現されＴ細胞の自己寛容確立に必須のケモカインCCL21とサイトカイン受容体RANKを見出し、胸腺微小環境の機能を担う分子機構の解析に先鞭をつけている。そこで本研究では、これら胸腺微小環境を特徴づける分子の機能解析と更なる分子同定を推進している。
平成２５年度にはまず、beta5t遺伝子座にCreをノックインしたマウスを作製しEGFPレポーターマウスと交配して解析することにより、髄質上皮細胞は皮質上皮細胞の固有機能を特徴づけるbeta5tを発現する前駆細胞に由来することを明らかにした。このbeta5t陽性前駆細胞から髄質上皮細胞への分化は胸腺の退縮からの回復に際しても起こることを、beta5t遺伝子座にrtTAをノックインしたマウスを用いた解析から示しつつある。退縮胸腺の回復技術開発に有用と考えられる。更に、beta5t欠損マウスをOT-I-TCRトランスジェニックRAG1欠損マウスと交配して解析することで、モノクローナルＴ細胞を対象に正の選択における胸腺プロテアソームの機能解析を進めた結果、beta5tは正の選択におけるTCR下流シグナルに影響することを見出し、皮質上皮細胞に発現される胸腺プロテアソームはTCRと相互作用するMHC会合ペプチドの構造を特徴づけることで正の選択を規定することを明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
beta5t遺伝子座にCreをノックインしたマウスを新規に作製しEGFPレポーターマウスと交配して解析することによって、髄質上皮細胞は皮質上皮細胞の固有機能を特徴づけるbeta5tを発現する前駆細胞に由来することを明らかにした(PNAS 2013)。胸腺の皮質上皮細胞と髄質上皮細胞が由来する共通前駆細胞の性質はこれまで全く知られていなかったため、それが皮質上皮細胞の性質をもつ段階を経ることを独自に明らかにした新知見は重要と考えられる。また、このbeta5t陽性前駆細胞から髄質上皮細胞への分化が胸腺の退縮からの回復に際しても起こることを、beta5t遺伝子座にrtTAをノックインしたマウスを新たに作製することで示しつつある現状（未発表）は、退縮胸腺の回復技術を今後開発していくうえで有用であると展望される。更に、beta5t欠損マウスをOT-I-TCRトランスジェニックRAG1欠損マウスと交配して解析することで、beta5tは正の選択におけるTCR下流シグナルに影響し、皮質上皮細胞に発現される胸腺プロテアソームはTCRと相互作用するMHC会合ペプチドの構造を特徴づけることで正の選択を規定することを明らかにした成果 （論文投稿準備中）は、胸腺皮質における正の選択の分子機構の新知見であり、正の選択の本質理解に大きな示唆を与えると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成２５年度迄の成果を勘案しつつ今後、次の４点を中心に更なる研究を推進する。
(1) 胸腺微小環境の機能を特徴づける分子の同定と機能解析：胸腺の皮質と髄質それぞれを特徴づける皮質上皮細胞と髄質上皮細胞の分子発現解析により同定してきた、皮質上皮細胞に特異的なβ5t や髄質上皮細胞に高発現されるCCL21, XCL1, RANK を手がかりにＴリンパ球分化選択の機構解析を進め、未だ機能不明の分子の同定と機能解析を進める。
(2) 胸腺微小環境の形成を特徴づける分子の同定と機能解析：皮質上皮細胞特異的に発現されるβ5t 遺伝子座 にCre やrtTA をノックインしたマウスを作製してきているので、それらを用いて胸腺上皮細胞の系譜分岐動態を解析する。また、それらの解析から明らかにされた系譜分岐の中間にあたる細胞を対象とする分子発現解析結果をもとに胸腺上皮細胞の分化・分岐を担う転写因子を同定する。
(3) 胸腺と他の器官との連携に関する解析：加齢や感染に応じた胸腺の退縮に、他の免疫器官からの未知シグナルの関与が示唆されている。そこで、胸腺再凝集器官培養系などでの胸腺ストローマ細胞に対する効果測定を指標に、胸腺退縮制御因子を探索する。
(4) 胸腺微小環境の生体内再構築技術の開発：マウス腎臓皮膜下への細胞塊の移植実験系等にて、胸腺上皮細胞亜集団の移植やβ5t やAire など胸腺上皮細胞固有分子の発現によって、皮質または髄質の胸腺微小環境を人為的に生体内に再構築できるか探索する。
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[Journal Article] Thymic medullary epithelium and thymocyte self-tolerance require cooperation between CD28-CD80/86 and CD40-CD40L costimulatory pathways2014
Author(s)
Williams JA, Zhang J, Jeon H, Nitta T, Ohigashi I, Klug D, Kruhlak MJ, Choudhury B, Sharrow SO, Granger L, Adams A, Eckhaus MA, Jenkinson SR, Richie ER, Gress RE, Takahama Y, Hodes RJ.
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Journal Title
J Immunol
Volume: 192
Pages: 630-640
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Traf3 enforces the requirement for T cell crosstalk in thymic medullary epithelial development2013
Author(s)
Jenkinson SR, Williams JA, Jeon H, Zhang J, Nitta T, Ohigashi I, Kruhlak MJ, Zuklys S, Sharrow SO, Adams A, Granger L, Choi Y, Siebenlist U, Bishop GA, Hollander G, Takahama Y, Hodes RJ.
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Journal Title
Proc Natl Acad Sci USA
Volume: 110
Pages: 21107-21112
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Role of macrophage-derived hypoxia-inducible factor (HIF)-1a as a mediator of vascular remodeling2013
Author(s)
Nakayama T, Kurobe H, Sugasawa N, Kinoshita H, Higashida M, Matsuoka Y, Yoshida Y, Hirata Y, Sakata M, Maxfield M, Shimabukuro M, Takahama Y, Sata M, Tamaki T, Kitagawa T, Tomita S.
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Journal Title
Cardiovascular Research
Volume: 99
Pages: 705-715
DOI
Peer Reviewed
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