2021 Fiscal Year Research-status Report
Virus infection induces neuroinflammation by autoimmune T cells in the multiple sclerosis model
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20K07455
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| Research Institution | Kindai University |
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Principal Investigator |
角田 郁生 近畿大学, 医学部, 教授 (00261529)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 多発性硬化症 / 実験的自己免疫性脳脊髄炎 / ウイルス感染 / 動物モデル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
中枢神経系（CNS）の炎症性疾患である多発性硬化症（multiple sclerosis, MS） の発症頻度には地域差があることから、その発症には免疫素因のみならず、特にウイルス感染が関わることも示唆されている。MS は、免疫素因のある個体がウイルスに暴露された時に発症に至ると推察されるが、ウイルス感染がいかに CNS炎症の引き金になるかは解明されていない。本研究では、ミエリン特異的 T 細胞受容体を過剰発現させたトランスジェニックマウスである2D2 マウスを「免疫素因を有する個体」のモデルとして使用し、ウイルス感染がCNS炎症の引き金となる機序を明らかにすることを目的とする。CNS炎症を誘導するウイルスおよびウイルス由来 PAMPs の同定を目的とし、2D2 マウス腹腔内に 複数のウイルスあるいはウイルスゲノム（一本鎖RNA、二本鎖 RNA）を投与したところ、RNA ウイルスであるタイラーウイルス（Theiler's murine encephalomyelitis virus, TMEV)投与群でCNS に炎症細胞浸潤と免疫関連遺伝子の発現、なかでもIgAの発現と相関していた。IgAの発現は、一部の腸内細菌の変動と相関していた。令和3年度は、CNS内でのIgA発現に関わる因子の研究を進めた。IgAは粘膜免疫の主役であり、この誘導には、腸管粘膜の細菌叢が重要な役割を果たす。我々は、腸内細菌の産生する因子の中で、リピド A がIgA産生の誘導することが報告されているため、IgAのマウスへの投与を行った。IgA投与により、TMEV投与群では、臨床症状に変化が認められ、この臨床症状の軽減は腸内細菌叢のAlistipes属とMuribaculaceae (S24-7)科の細菌の変動に関連していた。
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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
我々は、ウイルス感染誘導性の中枢神経（CNS）炎症には、IgAを主体とする腸管免疫と腸内細菌叢が関与していることを解明し、因子の絞り込みに成功した。さらに細菌叢由来の因子としてリピドAとこれに関与する複数の腸内細菌の同定にも成功した。腸内細菌叢を、１）糞便、２）小腸内容物、３）小腸粘膜の三つの部位に分けて解析したところ、糞便より小腸の細菌叢がCNS炎症を反映することが示唆された。CNS炎症をもっとも促進したウイルスはタイラーウイルス（TMEV）であるが、TMEVは、従来より腸管感染ウイルスとして知られており、これにより、脳ー腸管ー免疫が如何に関連して、CNS炎症にいたるかを解明する鍵となる有力なツールであることが明らかとなり、次年度では上記に絞り込んだ研究をすすめていく方向性の確認ができた。現在、IgAノックアウトマウスを二系統のマウスで作成・繁殖中であり、これにより、これまでに、Descriptiveな実験で得られた結果をMechanisticな実験で検証する体制が整った。
なお、研究成果は、学会と学術誌で発表し、さらに教室のホームページとブログにより情報発信を行った。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまで、IgAの測定は、血液のみで行ってきたが、今後は、糞便サンプル、気管支肺胞洗浄液 (bronchoalveolar lavage fluid: BALF)、鼻腔洗浄液も測定対象に加え、どのサンプルがCNSの炎症病変の変動に相関するかを解析する。BALFと鼻腔洗浄液のIgAが重要であると判明した場合には、鼻咽腔粘膜免疫（NALT、nasal-associated-lymphoid-tissue)よりもリンパ球を採取し、IgA産生細胞をEnzyme-Linked ImmunoSpot (ELISpot)アッセイにて定量し、CNS炎症との関連を検討する。
IgAの役割をさらに解明するために、現在IgAノックアウト（KO)マウスを繁殖中であり、繁殖後に、これを使用した実験を行う。具体的にはIgA KOマウスを2D2マウスと交配させ、IgAが産生されない状況で、CNSの炎症病変がどのように変化するかについて検証する。また、この際に、腸内細菌叢の大きな変化が予想されるが、これらのCNS炎症との相関も解明していく。
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| Causes of Carryover |
次年度使用額が生じた理由：並行しておこなっている関連研究からの支出により、出費削減できた。また、コロナ禍の影響もあり、令和3年度の研究は、遺伝子改変マウスの作成と繁殖に時間をかけて行い、また、ストックサンプルの解析と蓄積されていた未解析データのコンピュータ解析を優先的に行ったため、次年度使用額が生じた。
使用計画：令和３年度以降の研究経費の多くは、作成した遺伝子改変マウスの更なる繁殖と、これを使用した介入実験の遂行およびデータ解析に必要な物品にあてられる予定である。主な計画として、
1）遺伝子改変マウスのCNS内遺伝子発現変化（RNAシーケンシング）と細菌叢解析（16S rRNAシーケンシング）の測定とコンピュータ解析
2）NALTを含むリンパ組織のElispotアッセイ
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