多層的シングルセル研究によるHTLV-1関連病態予測サロゲートマーカーの探索とその臨床応用
研究課題情報
- 課題管理番号
- 22wm0325015h0003
- 統合プロジェクト(二期)
疾患基礎研究プロジェクト<第二期>
- 事業名
新興・再興感染症研究基盤創生事業
- タグ(2022)
研究の性格: 生命・病態解明等を目指す研究
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: その他
疾患領域: がん
開発目的: 予防・健康 , 診断
- タグ(2021)
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: その他
疾患領域: がん
開発目的: 予防・健康 , 診断
- タグ(2020)
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: 医薬品
対象疾患: その他
疾患領域: がん , 難病 , 感染症
開発目的: 予防・健康 , 診断
- 代表研究機関
- 国立大学法人熊本大学
- 研究代表者
(2022) 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
(2021) 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
(2020) 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
- 研究期間
- 2020年度 - 2022年度
- 課題への総配分額
- 66,800 千円
- 研究概要(2022)
- HTLV-1慢性持続潜伏感染成立・維持・病原性発現に重要な因子検索するために、HTLV-1感染者の検体を用いて、シングルセル解析を担当する。研究手法としては、主に10x Chromiumシステムを用いたscRNA-seqおよびscATAC-seq解析を行う。対象とする感染者は、無症候性感染者、ATL患者、HAM患者、HTLV-1感染リウマチ患者である。基本的に末梢血液中の単核球を解析するが、HAM患者、HTLV-1感染リウマチ患者においては、それぞれの炎症部位である脳脊髄液および関節液も同時解析する。HAM患者脳脊髄液検体の比較対照検体として、多発性硬化症患者の脳脊髄液検体を解析する予定である。これまでに研究開発代表者が開発してきたHTLV-1特異的DNAプローブや感染細胞の検出感度を高めるCITE-seq用CADM1抗体を活用して、高精度なシングルセルデータを取得し、1次データ解析を行い、情報数理科学解析チームに提供すると共に、臨床医学チームへの結果のフィードバックを行う。シングルセル解析・ウイルス学の専門家として、多分野連携ディスカッションに加わり、本研究班の研究成果の臨床応用に貢献する。また、研究開発代表者として班会議を開催したり、個別のミーティングを設定したりして、多分野融合研究促進を先導する。
- 研究概要(2021)
- HTLV-1慢性持続潜伏感染成立・維持・病原性発現に重要な因子検索するために、HTLV-1感染者の検体を用いて、シングルセル解析を担当する。研究手法としては、主に10x Chromiumシステムを用いたscRNA-seqおよびscATAC-seq解析を行う。対象とする感染者は、無症候性感染者、ATL患者、HAM患者、HTLV-1感染リウマチ患者である。基本的に末梢血液中の単核球を解析するが、HAM患者、HTLV-1感染リウマチ患者においては、それぞれの炎症部位である脳脊髄液および関節液も同時解析する。HAM患者脳脊髄液検体の比較対照検体として、多発性硬化症患者の脳脊髄液検体を解析する予定である。これまでに研究開発代表者が開発してきたHTLV-1特異的DNAプローブや感染細胞の検出感度を高めるCITE-seq用CADM1抗体を活用して、高精度なシングルセルデータを取得し、1次データ解析を行い、情報数理科学解析チームに提供すると共に、臨床医学チームへの結果のフィードバックを行う。シングルセル解析・ウイルス学の専門家として、多分野連携ディスカッションに加わり、本研究班の研究成果の臨床応用に貢献する。また、研究開発代表者として班会議を開催したり、個別のミーティングを設定したりして、多分野融合研究促進を先導する。
- 研究概要(2020)
- HTLV-1慢性持続潜伏感染成立・維持・病原性発現に重要な因子検索するために、HTLV-1感染者の検体を用いて、シングルセル解析を担当する。研究手法としては、主に10x Chromiumシステムを用いたscRNA-seqおよびscATAC-seq解析を行う。対象とする感染者は、無症候性感染者、ATL患者、HAM患者、HTLV-1感染リウマチ患者である。基本的に末梢血液中の単核球を解析するが、HAM患者、HTLV-1感染リウマチ患者においては、それぞれの炎症部位である脳脊髄液および関節液も同時解析する。HAM患者脳脊髄液検体の比較対照検体として、多発性硬化症患者の脳脊髄液検体を解析する予定である。これまでに研究開発代表者が開発してきたHTLV-1特異的DNAプローブや感染細胞の検出感度を高めるCITE-seq用CADM1抗体を活用して、高精度なシングルセルデータを取得し、1次データ解析を行い、情報数理科学解析チームに提供すると共に、臨床医学チームへの結果のフィードバックを行う。シングルセル解析・ウイルス学の専門家として、多分野連携ディスカッションに加わり、本研究班の研究成果の臨床応用に貢献する。また、研究開発代表者として班会議を開催したり、個別のミーティングを設定したりして、多分野融合研究促進を先導する。
研究成果情報
2022
2021
2020
成果の概要
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本事業における新たな取り組みであるHAM症例末梢血および脳脊髄液(関節液)の10x システムシングルセル解析を更に進めた。HAM患者脳脊髄液で増えている細胞はCD8陽性T細胞であり、T細胞受容体解析結果から脳脊髄液で増えているCD8陽性T細胞はウイルス抗原特異的細胞障害性T細胞(CTL)であることが判明した。それはウイルス病原性の主なメカニズムであることが疑われたため、調整費予算措置を受け、さらに検体症例数を増やし、研究を推進した。次に、末梢血と脳脊髄液中で特定のウイルス抗原特異的細胞障害性T細胞クローンが性質の変化を認めるかどうかについて、バイオインフォーマティクス解析を行ったところ、CTL機能や細胞遊走に関わる遺伝子の発現に変化を認めたころから、ウイルス特異的CTLのHAM病態への関与についてより詳細な解析を継続中である(未発表データ)。
取得されたウイルス特異的CTLのTCRの特徴をつかむために、T細胞株にそれぞれのTCRを導入し、抗原ペプチドの結合性について検討したところ、クローン毎に幅広い多様性が存在する事が判明した。
現在、シングルセル解析施行検体について、ハイパラメーターフローサイトメーターによる解析の具体的な計画を立てて次年度解析実行の予定(山本)。その結果をもとに、シングルセルデータ・臨床情報の数理科学解析を行い(岩見)、HTLV-1感染疾患の早期かつ高精度診断に有用なサロゲートマーカーを同定する予定であり、今後も研究を継続することでHAM病態解明を行い、疾患のサロゲートマーカーの特定を進めていく予定である。
取得されたウイルス特異的CTLのTCRの特徴をつかむために、T細胞株にそれぞれのTCRを導入し、抗原ペプチドの結合性について検討したところ、クローン毎に幅広い多様性が存在する事が判明した。
現在、シングルセル解析施行検体について、ハイパラメーターフローサイトメーターによる解析の具体的な計画を立てて次年度解析実行の予定(山本)。その結果をもとに、シングルセルデータ・臨床情報の数理科学解析を行い(岩見)、HTLV-1感染疾患の早期かつ高精度診断に有用なサロゲートマーカーを同定する予定であり、今後も研究を継続することでHAM病態解明を行い、疾患のサロゲートマーカーの特定を進めていく予定である。
学会誌・雑誌等における論文一覧
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1. Victoria M, Susan S, Jaideep S, Cameron P, Stefan N, Satou Y, Patrick L G, Amanda R P. HTLV-1 intragenic viral enhancer influences immortalization phenotype in vitro, but is dispensable for persistence and disease development in animal models. Frontiers in Immunology. 2022. 13:954077. doi: 10.3389/fimmu.2022
2. Tan BJY, Ono M, Satou Y. Single-cell transcriptome analysis of Treg, In: Ono M. (eds) Regulatory T Cells.Methods in Molecular Biology (Methods and Protocols). Ono M. (eds) Regulatory T Cells. pp259-278.
3. Tan BJY, Kenji S, Masahiro O and Satou Y. HTLV-1 persistence and leukemogenesis: A game of hide-and-seek with the host immune system.Frontiers in Immunology. 13:991928. doi: 10.3389/fimmu.2022.991928
4. Md Belal H, Kobayashi T, Makimoto S, Matsuo S, Nishikaku K, Tan BJY, Akhinur R, Samiul R, Sugata K, Ohnuki N, Saito M, Inenaga T, Imakawa K and Satou Y.Clone Dynamics and Its Application for the Diagnosis of Enzootic Bovine Leukosis. Journal of Virology. https://doi.org/10.1128/jvi.01542-22
5. Akiyama T, Yasuda T, Uchihara T, Yasuda-Yoshihara N, Tan BJY, Yonemura A, Semba T, Yamasaki J, Komohara Y, Ohnishi K, Wei F, Fu L, Zhang J, Kitamura F, Yamashita K, Eto K, Iwagami S, Tsukamoto H, Umemoto T, Masuda M, Nagano O, Satou Y, Saya H, Tan P, Baba H, Ishimoto T.Stromal Reprogramming through Dual PDGFRα/β Blockade Boosts the Efficacy of Anti-PD-1 Immunotherapy in Fibrotic Tumors. CANCER RESEARCH. 83 (5): 753–770. 10.1158/0008-5472.CAN-22-1890
6. Takahama S, Ishige K, Nogimori T, Yasutomi Y, Appay V, Yamamoto T*. Model for predicting age-dependent safety and immunomodulatory effects of STING ligands in non-human primates. Mol Ther Methods Clin Dev. 2022 Dec 14;28:99-115. doi: 10.1016/j.omtm.2022.12.008.
7. Kumata R†, Iwanami S†, Mar K.B., Kakizoe Y, Misawa N, Nakaoka S, Koyanagi Y, Perelson A.S., Schoggins J.W., Iwami S, Sato K. Antithetic effect of interferon-α on cell-free and cell-to-cell HIV-1 infection, PLOS Computational Biology. 2022, 18, 4, e1010053, doi:10.1371/journal.pcbi.1010053. (†Equal contribution)
8. Nishiyama T, Takada T, Takeuchi H, Iwami S. Maternal embryonic leucine zipper kinase (MELK) optimally regulates the HIV-1 uncoating process,. Journal of Theoretical Biology. 2022, 545, 111152, doi:10.1016/j.jtbi.2022.111152.
9. Ejima K†, Kim K.S.†, Bento A.I.,†, Iwanami S, Fujita Y, Aihara K, Shibuya K, and Iwami S, Estimation of timing of infection from longitudinal SARS-CoV-2 viral load data: mathematical modelling study. BMC Infectious Diseases. 2022, 22, 656, doi:10.1186/s12879-022-07646-2. (†Equal contribution)
10. Jeong Y.D. †, Ejima K†, Kim K.S.†, Joohyeon W, Iwanami S, Fujita Y, Jung IH, Aihara K, Shibuya K, Iwami S, Bento A.I. and Ajelli M, Designing isolation guidelines for COVID-19 patients with rapid antigen tests. Nature Communications. 2022, 13, 4910, doi:10.1038/s41467-022-32663-9. (†Equal contribution)
学会・シンポジウム等における口頭・ポスター
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1. Single cell analysis to elucidate mechanisms underlying oncogenesis and chronic inflammation caused by HTLV-1. Yorifumi Satou. Oxford-Kumamoto Universities Joint Conference.2022/4/4. 国外.口頭
国外 / 口頭
2. Simplified detection method for the clonality of Bovine leukemia virus-infected cells and early diagnosis of Enzootic Bovine Leukosis. Md Belal Hossain, Tomoko Kobayashi, Misaki Matsuo, Nagaki Ohnuki, Akhinur Rahman, Yorifumi Satou.The 20th International Conference on Human Retrovirology HTLV and related viruses. 2022/5/8-11.国外. ポスター
国外 / ポスター
3. HTLV-1 infection promotes excessive T cell activation and transformation into adult T cell leukemia / lymphoma. Tan BJY, Sugata K, Reda O, Matsuo M, Uchiyama K, Miyazato P, Hahaut V, Yamagishi M, Uchimaru K, Suzuki Y, Ueno T, Suzushima H, Katsuya H, Tokunaga M, Uchiyama Y, Nakamura H, Sueoka E, Utsunomiya A, Ono M, Yorifumi Satou. The 20th International Conference on Human Retrovirology HTLV and related viruses.2022/5/8-11.国外. 口頭
国外 / 口頭
4. Advanced sequencing technologies reveal new insights into oncogenic mechanism induced by HTLV-1. Yorifumi Satou. The 20th International Conference on Human Retrovirology HTLV and related viruses. 2022/5/8-11. 国外. 口頭
国外 / 口頭
5. ヒト T 細胞白血病ウイルスによるウイルス病原性発現メカニズム〜シングルセル研究による新たな展開〜. 佐藤 賢文.フォーラム2022衛星薬学・環境トキシコロジー.2022/8/30-31. 国内.口頭
国内 / 口頭
6. Single cell analysis to elucidate mechanisms underlying oncogenesis caused by HTLV-1. 第20回あわじ感染と免疫国際フォーラムThe 20th Awaji International Forum on Infection and Immunity.2022/9/7-9. 国内.口頭
国内 / 口頭
7. Single-cell analysis to elucidate mechanisms underlying oncogenesis caused by HTLV-1. Yorifumi Satou. ENS de Lyon. 2022/9/12. 国外. 口頭
国外 / 口頭
8. Immune profiling of HTLV-1-specific CTLs in peripheral blood and cerebrospinal fluid of HAM/TSP patients for novel biomarker discovery. Benjy JY Tan, Kenji Sugata, Mitsuharu Ueda, Yoshihisa Yamano and Yorifumi Satou. Single Cell Genomics 2022. 2022/10/18. 国外. ポスター
国外 / ポスター
9. Integrated single cell analysis of HTLV-1 specific CD8 T cells inperipheral blood and cerebrospinal fluid from HAM patients. Kenji Sugata, Tan BJY,Yoshihisa Yamano, Yorifumi Satou. 23rd Kumamoto AIDS Seminar 2022. 2022/10/31-11/2. 国内. 口頭
国内 / 口頭
10. Clone dynamics and its application for the diagnosis in Enzootic Bovine Leukosis. Hossain B、Kobayashi T、Makimoto S、Matsuo M、Nishikaku K、第8回日本HTLV-1学会学術集会. Rahman A、Sugata K、Masumichi Saito、Toshiaki Inenaga、Kazuhiko Imakawa、 Yorifumi Satou. 2022/11/4-5. 国内. ポスター
国内 / ポスター
「国民との科学・技術対話社会」に対する取り組み
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1. 山野嘉久. これからの難病医療と産学連携. RDD medU-netフォーラム(世界希少・難治性疾患の日), 2023年3月19日, オンライン開催.
不明