2022 Fiscal Year Annual Research Report
自己免疫疾患のリスク多型機能解析による個別化抗サイトカイン療法の確立
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22H03114
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
石垣 和慶 国立研究開発法人理化学研究所, 生命医科学研究センター, チームリーダー (00790338)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | ゲノム編集 / 抗サイトカイン療法 / 自己免疫疾患 / リスク多型 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
自己免疫疾患は原因不明の難病であるが、抗サイトカイン療法の登場により臨床転帰は改善した。しかし、治療反応性に大きな個人差があるため、個々の患者レベルでは十分な治療効果が得られていない。より多くの患者が抗サイトカイン療法による恩恵を受けるためには、個々の患者毎に最適化された治療戦略（個別化抗サイトカイン療法）を確立することが求められている。
疾患群・健常人群を比較したゲノムワイド関連解析は、十分なサンプル数の確保に成功し、発症リスクに関連する多型（リスク多型）を多数同定し、再現研究によってその頑強性も確認された。申請者らもその同定に貢献してきた。これらのリスク多型は、疾患群・健常人群の比較で同定されたものであり、本来は、疾患群内の層別化を意図して検出されたものではない。しかし、各リスク多型とサイトカインとの対応関係を実験的に紐づけることができれば、個々の患者のリスク多型の遺伝子型情報を基にした個別化抗サイトカイン療法を考案できると期待される。
本研究の目的は、①最新のゲノム編集技術を駆使してリスク多型機能を高効率に評価する新しい実験系を確立し、②リスク多型が機能するサイトカイン刺激条件を網羅的にスクリーニングして、各リスク多型とサイトカインとの対応を明らかにすることである。本研究によって、個々の患者の遺伝子型情報を基にした個別化抗サイトカイン療法という新しい枠組みの治療方法が確立し、個々の患者レベルでの臨床転帰が改善することが期待される。
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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
令和４年度は、ヒト初代免疫細胞におけるリスク多型のゲノム編集を行うことを計画しており、以下の2つの課題を設定していた。両課題ともに100％達成されている。
１）ゲノム編集で導入するリスク多型の選定
公共データベースから入手可能なデータを利用して、一塩基単位の高解像度で正確な部位が同定された自己免疫疾患のリスク多型を選択した。有効な抗サイトカイン療法が存在し、ゲノムワイド関連解析が成功している関節リウマチを解析対象とした。
２）ゲノム編集条件の最適化
近年報告された正確なゲノム編集を実行できる改良版CRISPR-Cas9システム（prime editor）を用いて、ヒト初代免疫細胞のゲノムを編集する実験システムを確立した。関節リウマチのリスク多型は、CD4陽性T細胞の遺伝子発現調整領域に集積しているため、CD4陽性T細胞を解析対象とした。ゲノム編集効率に影響を与える因子の最適化を行った。具体的には、細胞刺激条件、編集に必要なCRISPR-Cas9の細胞内への運搬条件（ウイルスベクター、mRNA）、ガイドRNAの選択、ガイドRNAの細胞内への運搬条件（ウイルスベクター、RNA）、エレクトロポレーションの電圧・パルス長などの各種実験条件を比較検証した。ゲノム編集結果はサンガー法・次世代シーケンサーで評価し、高い効率でゲノム編集が実施できていることを確認した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後、以下の３つの課題を検討している。
１）多彩なサイトカイン刺激条件におけるリスク多型の機能の評価
リスク多型が制御するリスク遺伝子の発現量などを、リスク多型の機能の指標とする。さまざまな炎症性サイトカインを異なる濃度で用いて、CD4陽性T細胞を刺激する。リスク遺伝子の発現量などのオミックス情報を次世代シーケンサーで評価し、リスク多型の編集群・非編集群の間で比較する。
２）複数のタイムポイントにおけるリスク多型機能の評価
遺伝子発現制御は時間変化とともにダイナミックに変化することが知られている。そのため、上述の多彩な刺激条件を複数のタイムポイントで詳細に評価する。
３）公共データベースと上記結果との統合解析を実施することで、リスク多型とサイトカインとの対応関係のリストを作成する。遺伝子多型情報から各種サイトカイン治療への反応を予測するモデルを構築する。そして、患者の遺伝子多型情報に適応し、実臨床における治療反応性の情報との相関を評価する。
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[Journal Article] Distinct transcriptome architectures underlying lupus establishment and exacerbation2022
Author(s)
Masahiro Nakano, Mineto Ota, Yusuke Takeshima, Yukiko Iwasaki, Hiroaki Hatano, Yasuo Nagafuchi, Ryochi Yoshida, Saeko Yamada, Aya Nishiwaki, Haruka Takahashi, Hideyuki Takahashi, Yuko Akutsu, Takeshi Kusuda, Hiroyuki Suetsugu, Kazuhiko Yamamoto, Kazuyoshi Ishigaki , Keishi Fujio
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Journal Title
Cell
Volume: 185
Pages: 3375～3389.e21
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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