単一細胞分析データマイニングによるHTLV-1持続潜伏感染機構の解明
研究課題情報
- 課題管理番号
- 19fm0208012h0003
- 9つの連携分野プロジェクト
新興・再興感染症制御プロジェクト
- 事業名
感染症研究革新イニシアティブ<J-PRIDE><02>
- タグ(2019)
研究の性格: 新規診断法・検査法・検査体制の開発、確立、検証<診断薬・診断機器開発は除く>
開発フェーズ: 該当なし
承認上の分類: 薬機法分類非該当
対象疾患: 感染症および寄生虫症
- タグ(2018)
研究の性格: 生命・病態解明等を目指す研究
開発フェーズ: 基礎的
承認上の分類: 薬機法分類非該当
対象疾患: 感染症および寄生虫症
- タグ(2017)
研究の性格: 生命・病態解明等を目指す研究
開発フェーズ: 基礎的
承認上の分類: 薬機法分類非該当
対象疾患: 感染症および寄生虫症
- 代表研究機関
- 国立大学法人熊本大学
- 研究代表者
(2019) 佐藤賢文, 国立大学法人熊本大学, ヒトレトロウイルス学共同研究センター・教授
(2018) 佐藤賢文, 国立大学法人熊本大学, エイズ学研究センター 教授
(2017) 佐藤賢文, 国立大学法人熊本大学, エイズ学研究センター 教授
- 研究期間
- 2017年度 - 2019年度
- 課題への総配分額
- 62,050 千円
- 研究概要(2019)
- 以下研究班目的達成のため、本研究班統括,単一細胞データ取得およびウイルス学的解析を行う。・HTLV-1持続潜伏感染成立・維持を規定する重要因子について明らかにする。・HTLV-1 “ウイルス抗原発現—感染免疫”のバランスを客観的に評価する革新的数理解析モデルを開発する。3年度目である今年度は、前年度までに取得したデータの解析を進める。感染細胞、および免疫細胞のシングルセルトランスクリプトーム解析データを元にして、・HTLV-1“ウイルス抗原発現—感染免疫”のバランスを客観的に評価する革新的数理解析モデルを開発する事が目的である。
- 研究概要(2018)
- 健常人5名、無症候性感染者5例、ATL患者5例にて末梢血単核球を用いた解析を行う、単細胞分析データを取得し、免疫学的解析、情報科学的解析、ウイルス学的解析、および臨床情報解析を統合的に進める。
- 研究概要(2017)
研究成果情報
2019
2018
2017
成果の概要
keyboard_arrow_down
HTLV-1の感染者検体を用いた解析は、これまでも多くの研究で行われてきた。しかしながら、従来研究では臨床検体数十万から数百万といった多数細胞集団をまとめた解析であり、細胞集団の平均値しか知り得ることが出来ず、個々の細胞が本来持っている多様性データをとらえることが出来ていなかった。その問題を克服するために、本研究課題では、10xGenomics社のドロップレットシングルセル解析技術を用いて、これまで細胞集団で行われてきたHTLV-1感染者検体のトランスクリプトーム解析を、シングルセルの解像度で行い、HTLV-1持続潜伏感染、さらにはウイルス病原性発現メカニズム解明研究を行うことを主な目的とした。本研究では、HTLV-1感染者20例(無症候性感染者AC5例、ATL患者9例、HAM患者6例)、非感染者コントロール3例のデータ取得を行った。1検体あたり平均6,593細胞、合計15万個を超える数のシングルセルトランスクリプトームデータ取得が行われ、1細胞当たり平均1041遺伝子発現情報が検出された。また、感染細胞がクローン性に増殖してがん化するというHTLV-1に特徴的な病原性発現機構を解析するために、T細胞受容体(TCR)配列情報も同時に取得した。同じ感染クローンは同じTCRを持っている事から、TCRデータを元に各々の感染クローンを識別し、ウイルス感染T細胞がクローン性に増殖していく様子やATLクローンが出現し腫瘍性に増殖していく様子をシングルセルの解像度でとらえる事が可能となる。本研究では解析23症例の全例でTCR情報を取得し、T細胞のクローン性増殖を評価したところ、非感染者や無症候性感染者では特定のクローンの増殖は認められなかったのに対し、ATL症例では一部のT細胞がクローン性に増えている様子がシングルセルの解像度で明らかとなった。つまり、HTLV-1感染によってT細胞が本来待っている運命決定機構をどのように撹乱され、ウイルスの持続潜伏感染を許容し、病原性を発揮しているのかが、本解析で明らかに出来るものと考えて、今後更に解析を進めることで、HTLV-1持続感染、病原性発現機序の解明に繋がる事が期待される。
学会誌・雑誌等における論文一覧
keyboard_arrow_down
1. Baba M, Furuya M, Motoshima T, Martin L, Funasaki S, Wenjuan M, Hong-Wei S, Hasumi H, Ying H, Kato I, Kadomatsu T, Satou Y, Nicole MN, Baktiar OK, Lilia I, Joseph DK, Luh AWK, Hasumi Y, Sugiyama A, Kurahashi R, Nishimoto K, Oyama M, Nagashima Y, Kuroda N, Araki K, Eto M, Yao M, Kamba T, Suda T, Oike Y, Laura SS and W. Marston L. TFE3 Xp11.2 translocation renal cell carcinoma mouse model reveals novel therapeutic targets and identifies GPNMB as a diagnostic marker for human disease. Molecular Cancer Research, 2019 .(8):1613-1626. doi: 10.1158/1541-7786.MCR-18-1235.
2. Iwase S, Miyazato P, Katsuya H, Islam S, Tan BJY, Ito J, Matsuo M, Takeuchi H, Ishida T, Matsuda K, Maeda K and Satou Y. HIV-1 DNA-capture-seq is a useful tool for the comprehensive characterization of HIV-1 provirus. Scientific Reports, 2019 .9(1):12326. doi: 10.1038/s41598-019-48681-5.
3. Katsuya H, Islam S, Tan BJY, Ito J, Miyazato P, Matsuo M, Inada Y, Iwase SC, Uchiyama Y, Hata H, Sato T, Yagishita N, Araya N, Ueno T, Nosaka K, Tokunaga M, Yamagishi M, Watanabe T, Uchimaru K, Fujisawa JI, Utsunomiya A, Yamano Y, Satou Y. The Nature of the HTLV-1 Provirus in Naturally Infected Individuals Analyzed by the Viral DNA-Capture-Seq Approach. Cell Reports, 2019 .29(3):724-735.e4. doi: 10.1016/j.celrep.2019.09.016.
4. Miyazato P, Matsuo M, Tan BJY, Tokunaga M, Katsuya H, Islam S, Ito J, Murakawa Y, Satou Y. HTLV-1 contains a high CG dinucleotide content and is susceptible to the host antiviral protein ZAP. Retrovirology, 2019 .16(1):38. doi: 10.1186/s12977-019-0500-3.
5. 本田崇人, 松原靖子, 川畑光希, 櫻井保志. 大規模時系列テンソルによる多角的イベント予測. 情報処理学会論文誌データベース. 2020, 13, 8-19.
6. MATSUBARA Y, SAKURAI Y. Dynamic Modeling and Forecasting of Time-evolving Data Streams. Proceedings of the 25th ACM SIGKDD International Conference on Knowledge Discovery and Data Mining, 2019, 458-468, doi:10.1145/3292500.3330947.
7. KAWABATA K, MATSUBARA Y, SAKURAI Y. Proceedings of the ACM International Conference on Information and Knowledge Management,2019, 1733-1742, doi:10.1145/3357384.3358002.
8. HONDA T, MATSUBARA Y, NEYAMA R, ABE M, SAKURAI Y. Proceedings of 2019 IEEE International Conference on Data Mining, 2019, doi:10.1109/ICDM.2019.00040.
9. 松尾美沙希、宮里パオラ、佐藤賢文「HTLV-1感染細胞クローン選択におけるウイルス組み込み部位の意義 ~レトロウイルスHTLV-1とヒトゲノムの相互作用に関する最近の話題~」 ウイルス 第69巻 第1号 2019年
学会・シンポジウム等における口頭・ポスター
keyboard_arrow_down
1. HTLV-1感染病態解明へ向けた感染者血液のシングルセルトランスクリプトーム解析,佐藤賢文,日本臨床ウイルス学会,2019/5/26,国内,口頭
国内 / 口頭
2. ウイルスDNA-capture-seqによるHTLV-1感染者プロウイルスの網羅的解析,佐藤賢文,生命科学4プラットフォーム 説明会・成果シンポジウム,2019/6/4,国内,口頭
国内 / 口頭
3. The nature of HTLV-1 provirus in naturally infected individuals analyzed by viral DNA-capture-seq approach. 勝屋弘雄,イスラムサイフル,タンベンジー,伊東潤平,宮里パオラ,内山良一,畑裕之,佐藤和雄,八木下尚子,新谷奈津美,上野孝治,野坂生郷,徳永雅仁,山岸誠,渡邉俊樹,内丸薫,藤澤順一,宇都宮與,山野嘉久,佐藤賢文,第59回日本リンパ網内系学会総会,2019/6/28,国内,口頭
国内 / 口頭
4. HTLV-1ウイルスハンサーはウイルス遺伝子および宿主遺伝子発現の亢進を誘導する,松尾美沙希,上野孝治,宮里パオラ,勝屋弘雄,Benjy Tan Jek Yang,Saiful Islam,徳永雅仁,野坂生郷,宇都宮與,藤澤順一 ,佐藤賢文,第1回コアメンバー全体情報交換会&JST-MIRAI戦略会議,2019/7/7,国内,口頭
国内 / 口頭
5. ウイルスDNA カプチャーシークエンスはウイルス関連ヒト悪性腫瘍の病原性解明に有用である:HTLV-1 を例として,勝屋弘雄,イスラムサイフル,タンベンジー,伊東潤平,宮里パオラ,内山良一,畑裕之,佐藤和雄,八木下尚子,新谷奈津美,上野孝治,野坂生郷,徳永雅仁,山岸誠,渡邉俊樹,内丸薫,藤澤順一,宇都宮與,山野嘉久,佐藤賢文,第17 回日本臨床腫瘍学会学術集会,2019 年7 月19 日,国内,口頭
国内 / 口頭
6. HTLV-1ウイルスハンサーはウイルス遺伝子および宿主遺伝子発現の亢進を誘導する,松尾美沙希,上野孝治,宮里パオラ,勝屋弘雄,Benjy Tan Jek Yang,Saiful Islam,徳永雅仁,野坂生郷,宇都宮與,藤澤順一 ,佐藤賢文,SRC2019,2019/7/29,国内,口頭
国内 / 口頭
7. HTLV-1感染病態解明へ向けた感染者血液のシングルセルトランスクリプトーム解析について,佐藤賢文,第6回日本HTLV-1学会学術集会,2019/8/23,国内,口頭
国内 / 口頭
8. HTLV-1ウイルスハンサーはウイルス遺伝子および宿主遺伝子発現の亢進を誘導する,松尾美沙希,上野孝治,宮里パオラ,勝屋弘雄,Benjy Tan Jek Yang,Saiful Islam,徳永雅仁,野坂生郷,宇都宮與,藤澤順一 ,佐藤賢文,第6回日本HTLV-1学会学術集会,2019/8/23,国内,ポスター
国内 / ポスター
9. Exploring the Transcriptome Differences between Asymptomatic Carriers & ATL at Single Cell Level,Tan B.J.Y, Katsuya H, Miyazato P, Uchiyama Y, Sakurai Y, Nakamura H, Sueoka E, Utsunomiya A, Satou Y,第6回日本HTLV-1学会学術集会,2019/8/23,国内,ポスター
国内 / ポスター
10. Possible role of ZC3HAV1 protein in the post-transcriptional regulation of HTLV-1 RNAs,Miyazato Paola, Tan Benjy JY, Tokunaga Michiyo, Katsuya Hiroo, Matsuo Misaki, Ito Junpei, Murakawa Yasuhiro, Satou Yorifumi,第6回日本HTLV-1学会学術集会,2019/8/23,国内,口頭
国内 / 口頭