Molecular pathological analysis of infectious disease development using gain-of-function STAT1 knock-in mice.

2019 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17K10112
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 津村 弥来 広島大学, 医系科学研究科(医), 研究員 (80646274)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岡田 賢 広島大学, 医系科学研究科(医), 教授 (80457241)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: Stat1ノックインマウス / 慢性皮膚粘膜カンジダ症 / STAT1機能獲得型変異

Outline of Annual Research Achievements

慢性皮膚粘膜カンジダ症（CMCD）は、皮膚・粘膜に難治性・反復性のカンジダ感染を呈する原発性免疫不全症である。CMCD患者の半数でSTAT1の機能獲得型変異を認め、IFN-γに対しSTAT１のリン酸化亢進を呈する。またIL-17産生障害がカンジダへの易感染性を呈する原因とされるが、その分子病態には不明な点が多い。本研究では、ヒトと相同性のあるSTAT1機能獲得型変異を導入したノックインマウス（KIマウス）を作製し、本症患者との類似性及び機能解析に有用であるかを検討した。
(1)表現型の確認: KIマウスの小腸粘膜固有層リンパ球（SI-LPL）中のCD4+ T細胞では、抗原・サイトカイン刺激がない定常状態でSTAT1蛋白の発現亢進、IFN-γによるSTAT1のリン酸化亢進を示した。また同マウスではSI-LPLにおけるTh17細胞の絶対数減少及びIL-17産生低下を認めた。これはTh17細胞分化に必須であるRORγtの発現低下による分化障害によるものと考えられた。
(2)カンジダへの易感染性の検証:カンジダ経胃投与3週後のKIマウスのSI-LPL CD4+ T細胞ではIL-17A産生低下及びRORγt発現抑制を認めた。小腸上皮細胞においてIL-17A産生低下に起因する抗菌ペプチドであるβ-defensin 3の発現低下を認め、小腸粘膜上皮細胞にはカンジダが検出された。Th17細胞分化障害によるIL-17A産生障害により、カンジダの排除機構が破綻しているものと考えられた。さらにTbx21の発現上昇を認め、Tbx21にコードされるT-betはRORγtの抑制因子であることから、Th17細胞の分化障害に関与していると考えた。
以上より、今回樹立したKIマウスでTh17免疫応答障害を示すことが明らかとなり、今後さらなるCMCDの病態解明、治療法の開発に有用であることが示された。

Research Products

• [Journal Article] Downregulation of endothelial nitric oxide synthase (eNOS) and endothelin-1 (ET-1) in a co-culture system with human stimulated X-linked CGD neutrophils (2020)
  • Author(s): Nakamura-Utsunomiya Akari、Tsumura Miyuki、Okada Satoshi、Kawaguchi Hiroshi、Kobayashi Masao
  • Journal Title: PLOS ONE Volume: 15 Pages: e0230665
  • DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0230665
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Human gain-of-function STAT1 mutation disturbs IL-17 immunity in mice (2019)
  • Author(s): Tamaura Moe、Satoh-Takayama Naoko、Tsumura Miyuki、Sasaki Takaharu、Goda Satoshi、Kageyama Tomoko、Hayakawa Seiichi、Kimura Shunsuke、Asano Takaki、Nakayama Manabu、Koseki Haruhiko、Ohara Osamu、Okada Satoshi、Ohno Hiroshi、Kobayashi Masao
  • Journal Title: International Immunology Volume: 32 Pages: 259～272
  • DOI: https://doi.org/10.1093/intimm/dxz079
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 本邦初の常染色体劣性遺伝STAT1完全欠損症 (2020)
  • Author(s): 坂田園子、岡田賢、松林正、玉浦萌、津村弥来、唐川修平、岡野翼、今井耕輔、森尾友宏、Jean-Laurent Casanova、小林正夫
  • Organizer: 第3回日本免疫不全・自己炎症学会総会・学術集会
• [Presentation] Exophiala dermatitidisによる全身性黒色真菌感染症を発症したCARD9欠損症の一例 (2019)
  • Author(s): 今中雄介、岡田賢、長岡里枝、谷口真紀、下村麻衣子、津村弥来、唐川修平、土居岳彦、小林正夫
  • Organizer: 第47回日本臨床免疫学会総会
• [Presentation] A mouse model of human disease caused by gain-of-function STAT1 mutation (2019)
  • Author(s): Moe Tamaura，Naoko Satoh，Miyuki Tsumura，Takaharu Sasaki， Shunsuke Kimura，Tomoko Kageyama，Seiichi Hayakawa， Takaki Asano，Satoshi Goda，Manabu Nakayama，Haruhiko Koseki， Osamu Ohara，Satoshi Okada，Hiroshi Ohno，Masao Kobayashi
  • Organizer: 第81回日本血液学会学術集会
• [Presentation] The first intronic mutations which caused autosomal recessive complete STAT1 deficiency (2019)
  • Author(s): Sonoko Sakata,Satoshi Okada,Tadashi Matsubayashi,Moe Tamaura,Miyuki Tsumura,Tsubasa Okano,Kosuke Imai, Jacinta Bustamante,Tomohiro Morio,Jean-Laurent Casanova, Masao Kobayashi
  • Organizer: The 2019 Focused Meeting og the European Society for Immunodeficiencies
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] A mouse model of human disease caused by gain-of-function STAT1 mutation (2019)
  • Author(s): Moe Tamaura, Naoko Satoh-Takayama, Miyuki Tsumura, Takaharu Sasaki, Satoshi Goda, Tomoko Kageyama, Seiichi Hayakawa, Shunsuke Kimura, Takaki Asano, Manabu Nakayama, Haruhiko Koseki, Osamu Ohara, Satoshi Okada, Hiroshi Ohno , Masao Kobayashi
  • Organizer: The 2019 Focused Meeting og the European Society for Immunodeficiencies
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ELANE変異アレル破壊による遺伝子治療の検討 (2019)
  • Author(s): 岡田賢、今中雄介、津村弥来、落合博、中田慎一郎、小原收、山本卓、小林正夫
  • Organizer: 第122回日本小児科学会学術集会