2017 Fiscal Year Annual Research Report
Investigation of molecular mechanism and therapeutic target of Chronic Mucocutaneous Candidiasis
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16H05355
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
岡田 賢 広島大学, 医歯薬保健学研究科(医), 講師 (80457241)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
津村 弥来 広島大学, 医歯薬保健学研究科(医), 研究員 (80646274)
山本 卓 広島大学, 理学研究科, 教授 (90244102)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | STAT1 / 慢性皮膚粘膜カンジダ症 / CMC / カンジダ / 全エクソーム解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
STAT1機能獲得型（GOF）変異を持つ患者は、慢性皮膚粘膜カンジダ症（CMCD）を発症するのみならず多彩な症状を呈することが知られている。近年、STAT1-GOF変異を持つ患者の一部が重篤な感染症や自己免疫疾患により致死的経過を辿ることが明らかとなり、これらの症例の治療法の確立が求められている。重篤かつ難治性の原発性免疫不全症の根治療法として造血幹細胞移植（HSCT）が広く行われていることから、STAT1-GOF変異を持ち、重篤な臨床経過に対してHSCTを行われた患者の実態調査を行った。その結果、HSCTがSTAT1-GOF変異を持つ患者の根治療法になりうることを明らかとした（Leiding JW & Okada S, et al., J Allergy Clin Immunol., 2018：本研究資金についての謝辞あり）。しかしながら、HSCTを受けた患者の3年全生存率は40%と低く、二次性生着不全、移植関連合併症の頻度が高いことが判明した。これらの結果に基づき、本症における移植適応と移植時期の見直し、前処置の適正化などが必要であると問題提起を行った。
STAT1-GOF変異が生体内で引き起こす現象を明らかとするため、慢性皮膚粘膜カンジダ症（CMCD）患者における好発STAT1変異（R274Q変異）に着目して解析した。in silico解析により、STAT1のcoiled-coilドメインに存在するR274は、DNA結合領域に存在するQ441と近接して存在し、Q441周辺の構造変化を介してSTAT1二量体の形成を阻害することを同定した。さらに、R274Q変異により特異的に誘導される76の遺伝子群を同定し、これらの遺伝子群が治療標的になる可能性を見いだした（Fujiki R, et al. J Biol Chem., 2017：本研究資金についての謝辞あり）。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本研究で提示した各課題における現在までの進展状況を提示する。
i) STAT1-GOF変異によりTh17細胞が減少するメカニズムの解明：患者細胞を用いたTh17細胞への分化実験により、STAT1-GOF変異がTh17分化に抑制的に働くIFN-γ, IFN-α/β, IL-27のシグナル伝達を増強し、その結果Th17細胞の分化障害に至ると考えられる結果を得ている。
ii) 変異によるSTAT1機能亢進の背景にある脱リン酸化障害の分子基盤の解明：STAT1- GOF変異では、STAT1のTyr701部位の過剰なリン酸化を認める。我々は、STAT1-GOF変異ではリン酸化されたTyr701の脱リン酸化が障害されており、過剰なリン酸化に至ると考え研究に取り組んだ。その結果、免疫沈降法によりSTAT1は少なくとも３つの脱リン酸化酵素と結合することを明らかとした。そのためSTAT1-GOF変異は、STAT1と脱リン酸化酵素との結合状態を変化させ、過剰なリン酸化に至るという仮説を立て、研究を継続している。
iii) CMCD患者における新規疾患責任遺伝子の同定：海外研究協力者との共同研究で、CMC患者の全エクソーム解析によりRORC異常症の2家系を新たに同定した。同定した遺伝子変異の機能解析、患者細胞を用いた病態解析を行っており、同定した変異の病的意義の検証をしている。
iv) iPS細胞を用いたSTAT1-GOF変異を持つCMCD患者の治療標的分子の探索：iPS細胞を用いたゲノム編集作業を継続している。
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| Strategy for Future Research Activity |
i) STAT1-GOF変異によりTh17細胞が減少するメカニズムの解明：我々はSTAT1-GOF変異が、Th17分化に抑制的に働くIFN-γ, IFN-α/β, IL-27のシグナル伝達を増強し、Th17細胞の分化障害に至ると考えている。そこで、IFN-γ, IFN-α/β, IL-27の阻害抗体を用いて、Th17細胞の分化増殖障害の回復を試みる。これらの阻害抗体によりTh17細胞の分化増殖障害を軽減できれば、患者の治療に繋がる重要な知見が得られると考えている。
ii) 変異によるSTAT1機能亢進の背景にある脱リン酸化障害の分子基盤の解明：これまでの研究でSTAT1との結合が確認できている３つの脱リン酸化酵素に着目した研究を行う。免疫沈降により、これらの脱リン酸化酵素と変異STAT1との結合状態を検討する。さらに健常者由来の線維芽細胞でこれらの脱リン酸化酵素をノックダウンし、STAT1のリン酸化亢進状態を誘導できるか検討する。
iii) CMCD患者における新規疾患責任遺伝子の同定：STAT1正常のCMCD患者における全エクソーム解析を継続し、新規責任遺伝子の同定を試みる。新規責任遺伝子の同定を介してカンジダに対する粘膜免疫のメカニズムを明らかとする。並行して、既に同定しているRORC異常症の2家系の詳細な病態解析を行い、研究成果を発表する。
iv) iPS細胞を用いたSTAT1-GOF変異を持つCMCD患者の治療標的分子の探索：iPS細胞を用いたゲノム編集作業を継続する。他の3課題が当初の想定以上に順調に進んでいる一方で、iPS細胞のゲノム編集に難渋している。研究分担者と密に連絡を取りながら、効率的なゲノム編集作業を心がける。
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[Journal Article] Hematopoietic stem cell transplantation in patients with gain-of-function signal transducer and activator of transcription 1 mutations2018
Author(s)
Leiding JW, Okada S, Hagin D, Abinun M, Shcherbina A, Balashov DN, Kim VHD, Ovadia A, Guthery SL, Pulsipher M, Lilic D, Devlin LA, Christie S, Depner M, Fuchs S, van Royen-Kerkhof A, et al.
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Journal Title
J Allergy Clin Immunol.
Volume: 141
Pages: 704～717.e5
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Inborn Errors of RNA Lariat Metabolism in Humans with Brainstem Viral Infection2018
Author(s)
Zhang SY, Clark NE, Freije CA, Pauwels E, Taggart AJ, Okada S, Mandel H, Garcia P, Ciancanelli MJ, Biran A, Lafaille FG, Tsumura M, Cobat A, Luo J, Volpi S, Zimmer B, Sakata S, Dinis A, Ohara O, et al.
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Journal Title
Cell.
Volume: 172
Pages: 952～965.e18
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Alanine-scanning mutagenesis of human signal transducer and activator of transcription 1 to estimate loss- or gain-of-function variants2017
Author(s)
Kagawa R, Fujiki R, Tsumura M, Sakata S, Nishimura S, Itan Y, Kong XF, Kato Z, Ohnishi H, Hirata O, Saito S, Ikeda M, Baghdadi JE, Bousfiha A, Fujiwara K, Oleastro, Yancoski J, Perez L, Danielian S, Ailal F, Takada H, Hara T, Puel A, Boisson-Dupuis S, Bustamante J, Casanova JL, Ohara O, Okada S, Kobayashi M
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Journal Title
J Allergy Clin Immunol.
Volume: 140
Pages: 232～241
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Abnormal hematopoiesis and autoimmunity in human subjects with germline IKZF1 mutations2017
Author(s)
Hoshino A, Okada S, Yoshida K, Nishida N, Okuno Y, Ueno H, Yamashita M, Okano T, Tsumura M, Nishimura S, Sakata S, Kobayashi M, Nakamura H, Kamizono J, Mitsui-Sekinaka K, Ichimura T, et al.
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Journal Title
J Allergy Clin Immunol.
Volume: 140
Pages: 223～231
DOI
Peer Reviewed
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