ゲノム編集技術を併用したリスク多型機能解析による関節リウマチの病態解明
研究課題情報
- 課題管理番号
- 24ek0410099h0003
- 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
免疫アレルギー疾患実用化研究事業
- タグ(2024)
研究開発目的: 治療に関する研究
研究の性格: その他<上記のいずれも該当しない場合>
ICD-10大分類: 血液および造血器の疾患ならびに免疫機構の障害
対象疾患領域: 生活習慣病<免疫アレルギー疾患、腎疾患を含む> , 感染症
補足確認: 診断 , 治療
- タグ(2023)
研究開発目的: 基礎医学研究
研究の性格: 疾患を特定した基礎医学研究<生命・病態解明研究>
研究モダリティ: in vitro
ICD-10大分類: 筋骨格系および結合組織の疾患
対象疾患領域: 生活習慣病<免疫アレルギー疾患、腎疾患を含む>
補足確認: 予防・保健 , 治療 , 予後・生活の質<QOL>
- タグ(2022)
研究の性格: その他
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: 生活習慣病
開発目的: 予防・健康 , 生活の質<QOL>
- 代表研究機関
- 国立研究開発法人理化学研究所
- 研究代表者
(2024) 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 ヒト免疫遺伝研究チーム・チームリーダー
(2023) 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 ヒト免疫遺伝研究チーム・チームリーダー
(2022) 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 ヒト免疫遺伝研究チーム・チームリーダー
- 研究期間
- 2022年度 - 2024年度
- 課題への総配分額
- 38,350 千円
- 研究概要(2024)
- 関節リウマチは免疫反応により関節組織が障害される有病率の高い自己免疫疾患である。関節リウマチの病態は十分に解明されていないため、2~3割の症例は初期治療に反応せず関節機能障害が進行する。近年、ゲノムワイド関連解析によって関節リウマチのリスク多型が多数報告されている。リスク多型は疾患発症の原因に関わるため、申請者らは、リスク多型の機能を詳細に解析することで関節リウマチの発症原因となる免疫制御異常が明らかになるのではないかと考えた。本年は、エピジェノム・トランスクリプトーム情報を詳細に解析し、rs58107865-LEF1の上流・下流ネットワークを解明する。
- 研究概要(2023)
- 関節リウマチは免疫反応により関節組織が障害される有病率の高い自己免疫疾患である。関節リウマチの病態は十分に解明されていないため、2?3割の症例は初期治療に反応せず関節機能障害が進行する。近年、ゲノムワイド関連解析によって関節リウマチのリスク多型が多数報告されている。リスク多型は疾患発症の原因に関わるため、申請者らは、リスク多型の機能を詳細に解析することで関節リウマチの発症原因となる免疫制御異常が明らかになるのではないかと考えた。本年は、エピジェノム・トランスクリプトーム情報を詳細に解析し、rs58107865-LEF1の上流・下流ネットワークを解明する。
- 研究概要(2022)
- 関節リウマチは免疫反応により関節組織が障害される有病率の高い自己免疫疾患である。関節リウマチの病態は十分に解明されていないため、2−3割の症例は初期治療に反応せず関節機能障害が進行する。近年、ゲノムワイド関連解析によって関節リウマチのリスク多型が多数報告されている。リスク多型は疾患発症の原因に関わるため、申請者らは、リスク多型の機能を詳細に解析することで関節リウマチの発症原因となる免疫制御異常が明らかになるのではないかと考えた。本年は、T細胞のゲノム編集条件の最適化、T細胞の分化誘導条件の最適化、rs58107865の機能評価を目指す。
研究成果情報
2024
2023
2022
成果の概要
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関節リウマチは免疫反応により関節組織が障害される有病率の高い自己免疫疾患である。関節リウマチの病態は十分に解明されていないため、2−3割の症例は初期治療に反応せず関節機能障害が進行する。近年、ゲノムワイド関連解析によって関節リウマチのリスク多型が多数報告されている。リスク多型は疾患発症の原因に関わるため、我々は、リスク多型の機能を詳細に解析することで関節リウマチの発症原因となる免疫制御異常が明らかになるのではないかと考えた。
本年度は、R5年度に我々が開発した新規実験システムであるUNIChro-seq(UNIque molecular identifier counting of regional CHROmatin openness with SEQuencing)の高度化を進めた。UNIChro-seqは、ゲノム編集で導入した多型の機能を高精度・高効率に評価できる実験システムである。R5年度の研究によって、関節リウマチの病態において、LEF1遺伝子がCD4陽性T細胞において重要な役割を有することが示された。ここで確立した実験・解析手法を他の自己免疫疾患のリスク多型に応用した(約40個)。約半数の多型において、十分に高い効率でゲノム編集が成功し、試験管内で人工的に合成されたリスク多型の細胞内における生理的な効果を観測することに成功した。そして、多くの自己免疫疾患のリスク多型は、刺激条件依存性にクロマチン構造に影響を与えることで疾患発症に関与することが示された。本研究課題を通して、我々の実験技術の汎用性が実証され、自己免疫疾患の病態解明が進んだ。
本年度は、R5年度に我々が開発した新規実験システムであるUNIChro-seq(UNIque molecular identifier counting of regional CHROmatin openness with SEQuencing)の高度化を進めた。UNIChro-seqは、ゲノム編集で導入した多型の機能を高精度・高効率に評価できる実験システムである。R5年度の研究によって、関節リウマチの病態において、LEF1遺伝子がCD4陽性T細胞において重要な役割を有することが示された。ここで確立した実験・解析手法を他の自己免疫疾患のリスク多型に応用した(約40個)。約半数の多型において、十分に高い効率でゲノム編集が成功し、試験管内で人工的に合成されたリスク多型の細胞内における生理的な効果を観測することに成功した。そして、多くの自己免疫疾患のリスク多型は、刺激条件依存性にクロマチン構造に影響を与えることで疾患発症に関与することが示された。本研究課題を通して、我々の実験技術の汎用性が実証され、自己免疫疾患の病態解明が進んだ。
学会誌・雑誌等における論文一覧
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1. Kock KH, Tan LM, Han KY, Ando Y, Jevapatarakul D, Chatterjee A, Lin QXX, Buyamin EV, Sonthalia R, Rajagopalan D, Tomofuji Y, Sankaran S, Park MS, Abe M, Chantaraamporn J, Furukawa S, Ghosh S, Inoue G, Kojima M, Kouno T, Lim J, Myouzen K, Nguantad S, Oh JM, Rayan NA, Sarkar S, Suzuki A, Thungsatianpun N, Venkatesh PN, Moody J, Nakano M, Chen Z, Tian C, Zhang Y, Tong Y, Tan CTY, Tizazu AM, Loh M, Hwang YY, Ho RC, Larbi A, Ng TP, Won HH, Wright FA, Villani AC, Park JE, Choi M, Liu B, Maitra A, Pithukpakorn M, Suktitipat B, Ishigaki K, Okada Y, Yamamoto K, Carninci P, Chambers JC, Hon CC, Matangkasombut P, Charoensawan V, Majumder PP, Shin JW, Park WY, Prabhakar S. Asian diversity in human immune cells. Cell. 2025 Mar 19:S0092-8674(25)00202-8. doi: 10.1016/j.cell.2025.02.017.
2. Kubo S, Miyazaki Y, Nishino T, Fujita Y, Kono M, Kawashima T, Ishigaki K, Kusaka K, Tanaka H, Ueno M, Satoh-Kanda Y, Inoue Y, Todoroki Y, Miyagawa I, Hanami K, Nakayamada S, Tanaka Y. Peripheral blood immunophenotypic diversity in patients with rheumatoid arthritis and its impact on therapeutic responsiveness. Ann Rheum Dis. 2025 Feb;84(2):210-220. doi: 10.1136/ard-2024-226228. Epub 2025 Jan 2.
3. Kawajiri A, Li J, Koinuma K, Yang Z, Yoon HJ, Yi J, Nagashima H, Ishii M, Gao F, Sato K, Tayama S, Harigae H, Iwakura Y, Ishii N, Sher A, Ishigaki K, Zhu J, Kim KS, Kawabe T. Naturally arising memory-phenotype CD4+ T lymphocytes contain an undifferentiated population that can generate TH1, TH17, and Treg cells. Sci Adv. 2024 Dec 6;10(49):eadq6618. doi: 10.1126/sciadv.adq6618.
4. Tian C, Zhang Y, Tong Y, Kock KH, Sim DY, Liu F, Dong J, Jing Z, Wang W, Gao J, Tan LM, Han KY, Tomofuji Y, Nakano M, Buyamin EV, Sonthalia R, Ando Y, Hatano H, Sonehara K; Asian Immune Diversity Atlas Network; Jin X, Loh M, Chambers J, Hon CC, Choi M, Park JE, Ishigaki K, Okamura T, Fujio K, Okada Y, Park WY, Shin JW, Roca X, Prabhakar S, Liu B. Single-cell RNA sequencing of peripheral blood links cell-type-specific regulation of splicing to autoimmune and inflammatory diseases. Nat Genet. 2024 Dec;56(12):2739-2752. doi: 10.1038/s41588-024-02019-8.
5. Oguchi A, Suzuki A, Komatsu S, Yoshitomi H, Bhagat S, Son R, Bonnal RJP, Kojima S, Koido M, Takeuchi K, Myouzen K, Inoue G, Hirai T, Sano H, Takegami Y, Kanemaru A, Yamaguchi I, Ishikawa Y, Tanaka N, Hirabayashi S, Konishi R, Sekito S, Inoue T, Kere J, Takeda S, Takaori-Kondo A, Endo I, Kawaoka S, Kawaji H, Ishigaki K, Ueno H, Hayashizaki Y, Pagani M, Carninci P, Yanagita M; ITEC Consortium‡; Parrish N, Terao C, Yamamoto K, Murakawa Y; ITEC Consortium Members. An atlas of transcribed enhancers across helper T cell diversity for decoding human diseases. Science. 2024 Jul 5;385(6704):eadd8394. doi: 10.1126/science.add8394.
6. Inamo J, Suzuki A, Ueda MT, Yamaguchi K, Nishida H, Suzuki K, Kaneko Y, Takeuchi T, Hatano H, Ishigaki K, Ishihama Y, Yamamoto K, Kochi Y. Long-read sequencing for 29 immune cell subsets reveals disease-linked isoforms. Nat Commun. 2024 May 28;15(1):4285. doi: 10.1038/s41467-024-48615-4.
7. Hitomi Y, Ueno K, Aiba Y, Nishida N, Kono M, Sugihara M, Kawai Y, Kawashima M, Khor SS, Sugi K, Kouno H, Kohno H, Naganuma A, Iwamoto S, Katsushima S, Furuta K, Nikami T, Mannami T, Yamashita T, Ario K, Komatsu T, Makita F, Shimada M, Hirashima N, Yokohama S, Nishimura H, Sugimoto R, Komura T, Ota H, Kojima M, Nakamuta M, Fujimori N, Yoshizawa K, Mano Y, Takahashi H, Hirooka K, Tsuruta S, Sato T, Yamasaki K, Kugiyama Y, Motoyoshi Y, Suehiro T, Saeki A, Matsumoto K, Nagaoka S, Abiru S, Yatsuhashi H, Ito M, Kawata K, Takaki A, Arai K, Arinaga-Hino T, Abe M, Harada M, Taniai M, Zeniya M, Ohira H, Shimoda S, Komori A, Tanaka A, Ishigaki K, Nagasaki M, Tokunaga K, Nakamura M. A genome-wide association study identified PTPN2 as a population-specific susceptibility gene locus for primary biliary cholangitis. Hepatology. 2024 Oct 1;80(4):776-790. doi: 10.1097/HEP.0000000000000894.
学会・シンポジウム等における口頭・ポスター
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1. Polygenic risk of rheumatoid arthritis regulates the abundance of circulating regulatory T cells. 浅原健一郎, 石垣和慶, American Society of Human Genetics Annual Meeting 2024. 2024年11月9日 Denver, U.S. 口頭
国外 / 口頭
2. New quantitative and qualitative analytical framework of scRNAseq data reveals the pathophysiology of systemic lupus erythematosus. 中野正博, 石垣和慶, The 53rd Annual Meeting of the Japanese Society for Immunology. 2024年12月5日, 長崎, 日本. 口頭
国内 / 口頭
3. Unravelling the gene regulatory networks driving the polygenetic risk of human complex diseases, 髙橋悠, 石垣和慶, The 53rd Annual Meeting of the Japanese Society for Immunology. 2024年12月5日, 長崎, 日本. 口頭
国内 / 口頭
4. New directions of T cell receptor research~ beyond classical views ~. 石垣和慶, The 53rd Annual Meeting of the Japanese Society for Immunology. 2024年12月5日, 長崎, 日本. 口頭
国内 / 口頭
5. T細胞受容体による免疫制御. 石垣和慶. 第45回日本炎症・再生医学会. 2024年7月18日、福岡、日本. 口頭
国内 / 口頭
6. Immunogenetics to understand the etiology of autoimmunity. 石垣和慶. 第68回日本リウマチ学会総会・学術集会. 2024年4月20日、神戸. 日本. 口頭
国内 / 口頭
7. New quantitative and qualitative analytical framework of scRNAseq data reveals the pathophysiology of SLE. 中野正博, 石垣和慶, American Society of Human Genetics Annual Meeting 2024. 2024年11月7日 Denver, U.S. ポスター
国外 / ポスター
8. Unravelling the gene regulatory networks driving the polygenetic risk of human complex diseases. 髙橋悠, 石垣和慶, American Society of Human Genetics Annual Meeting 2024. 2024年11月7日 Denver, U.S. ポスター
国外 / ポスター