JP7267562B2 - 免疫調節作用を有する単球およびその使用方法 - Google Patents
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Description
単球集団から、Ym1遺伝子またはそのホモログを発現する細胞を選択することを含む、前記方法。
Ym1タンパク質またはそのホモログに特異的に結合する抗体またはその抗原結合フラグメントを含む、前記マーカー。
(1)前記[1]に記載の単球を含む単球集団に、候補化合物を投与する工程
(2)前記単球集団においてYm1遺伝子を発現する細胞の割合を測定する工程
(3)前記候補化合物が、前記Ym1遺伝子を発現する細胞の割合を変化させた場合に、前記候補化合物を単球の炎症抑制作用または創傷治癒促進作用を調節する化合物として同定する工程、
を含む前記方法。
(1)単球前駆細胞集団に、候補化合物を投与する工程
(2)前記単球前駆細胞集団から単球集団を分化させる工程
(3)前記分化した単球集団においてYm1遺伝子を発現する細胞の割合を測定する工程
(4)前記候補化合物が、前記Ym1遺伝子を発現する細胞の割合を変化させた場合に、前記候補化合物を単球の炎症抑制作用または創傷治癒促進作用を調節する化合物として同定する工程、
を含む前記方法。
本明細書において、複数の数値の範囲が示された場合、それら複数の範囲の任意の下限値および上限値の組み合わせからなる範囲も同様に意味する。
Ym1は、骨髄細胞系列(myeloid cell linage)
において発現することが知られており、代替的活性化M2マクロファージのマーカーとして一般的に使用されている(Nat.Rev.Immunol.,2003,Vol.3,pp.23-35)。
本発明において、免疫調節作用を有する単球集団を製造する際には、Ym1遺伝子またはそのホモログを発現する細胞を選択する。ここで、Ym1遺伝子またはそのホモログを発現する細胞を選択する際には、例えば当該遺伝子のコードするタンパク質と、標識タンパク質を融合した融合タンパク質をコードする遺伝子を利用することができる。当該遺伝子は、CRISPR/Cas9システムなどの公知のシステムを利用することにより、ゲノム上の当該遺伝子を置換することで単球細胞または単球前駆体細胞に導入することができる。当該標識を確認することでYm1遺伝子またはそのホモログを発現する細胞を選択し得る。
本発明の単球集団のなかから免疫調節作用を有する単球を検出する用途に用いられる判定用マーカーは、抗Ym1タンパク質またはそのホモログに特異的に結合する抗体を含む。
本発明のYm1遺伝子またはそのホモログを発現する単球の炎症抑制作用または創傷治癒促進作用を解析するための実験動物として、例えばYm1遺伝子に、標識タンパク質をコードする遺伝子を融合した融合遺伝子を導入した動物を用いることができる。
上述の遺伝子改変実験動物は、さらにYm1遺伝子またはそのホモログを発現する細胞を除去し得るように改変されていてもよい。
本発明の単球の炎症抑制作用または創傷治癒促進作用を調節する化合物をスクリーニングする方法は、ある実施態様において、(1)Ym1遺伝子またはそのホモログを発現する、免疫調節作用を有する単球集団に、候補化合物を投与し、(2)前記単球集団においてYm1遺伝子を発現する細胞の割合を測定し、(3)前記候補化合物が、前記Ym1遺伝子を発現する細胞の割合を変化させた場合に、前記候補化合物を単球の炎症抑制作用または創傷治癒促進作用を調節する化合物として同定する工程を含む。
リポ多糖類(LPS;大腸菌、O111:B4)は、Sigmaから購入した。7-Amino-Actinomycin D(7-AAD)、PerCP/Cy5.5 ストレプトアビジン、ブリリアントバイオレット421ストレプトアビジン、およびFOXP3 フィックス/パーマ用緩衝液セットはBiolegendから購入した。4’、6-ジアミジノ-2-フェニルインドール(DAPI)はDojindoから購入した。Diff-Quik染色セットはシスメックスから購入した。エチジウムモノアジドブロマイド(EMA)はThermo Fisher Scientificから購入した。
CLEA Japan、Inc.からC57BL/6J(7~12週齢)マウスを得た。全てのマウスを特定の病原体のない条件下(SPF)で飼育した。
単球単離のために、Ym1-Venusマウス由来の骨髄細胞を、抗CD16/32抗体とインキュベートした後、ビオチン化抗Lin(CD4、CD8、NK1.1、B220、およびter119)抗体カクテルとインキュベートし、その後、抗ビオチンマイクロビーズ(Miltenyi、Germany)とインキュベートした。
選別された細胞からの全RNAを、RNeasy MiniまたはMicro Kit(QIAGEN、The
Nederlands)、FavorPrep全RNA抽出カラム(Favrgen、Taiwan)またはTRIzol LS(サーモフィッシャーサイエンティフィック、マサチューセッツ州)を用いて、製造者のプロトコールに従って行った。
選別した細胞を溶解し、それらの全RNAをTRIzol LS試薬で抽出した。全RNAの40ナノグラムを、イルミナ多重シーケンシングのためのSureSelect Strand-specific RNA Library Prep Kit(Agilent Technologies、CA)を用いたRNA-Seq分析のためのDNAライブラリー調製に供した。配列決定は、HiSeq 1500シーケンサー(Illumina)により50bpのシングルエンド読み出しモードにて行った。読み取り配列のマッピング後のさらなる解析には、百万分読み出しあたりのエキソン1キロベースあたりのフラグメント数(FPKM)を使用した。
選別された単球を、LPS(大腸菌、O111:B4,1μg/ ml、Sigma、MO)によって24時間刺激した。培地中のIL-6、IL-12、TNFα、IL-10、およびYm1の濃度を、ELISA MAX標準キット(IL-6、IL-12、TNFα、およびIL-10、BioLegend、CA)または発明者が常法に従って準備したELISAシステム(Ym1)で定量した。
選別された単球を、LPS(大腸菌、O111:B4,1μg/ ml、Sigma、MO)によって24時間刺激した。培地中のIL-6、IL-12、TNFα、IL-10、およびYm1の濃度を、ELISA MAX標準キット(IL-6、IL-12、TNFα、およびIL-10、BioLegend、CA)または発明者が常法に従って準備したELISAシステム(Ym1)で定量した。
マウスに2.0%DSS(MW 36,000-50,000、MP Biomedicals、CA)を飲料水に加えて5日間経口投与し、その後の通常の飲料水を与えた。DSSの投与から12日間毎日または隔日で体重をモニターした。いくつかの実験では、DSS投与の8日後および10日後に、DTの25ng/g体重のジフテリア毒素(DT)を腹腔内注射した。好中球の枯渇のために、50μgの抗Ly6G抗体(クローン1A8、Bio X Cell、NH)を、8および10日目に静脈注射した。
抗Ym1抗体を作製するために、アルメニアのハムスター(Charles River Japan)に対して、HEK293T細胞で産生され、TiterMax Gold(TiterMax、GA)中で乳化した組換えYm1-FLAGタンパク質を足底に皮下投与して免疫した。リンパ節細胞を、PEG1500(Roche、Germany)を用いてNSObcl2骨髄腫細胞(PNAS,1994, Vol.91,pp.5548-5551)に融合した。ハイブリドーマ細胞を、10%FBS、HAT(Sigma、MO)および1%BM-Condimed(Roche、Germany)を含むD-MEM中で選択した。ハイブリドーマ上清をELISAにかけ、組換えYm1-FLAGタンパク質を特異的に検出するハイブリドーマを選択した。ハイブリドーマ培地中のハムスターIgGをnProtein A Sepahrose 4 Fast Flow(GE Healthcare)で精製した。
96ウェルのハーフ・エリア・プレート(Greiner、Germany)を、PBS中の10μg/mlのハムスター抗Ym1抗体(上述の方法により作成されたクローン10G10-1)により4℃で一晩被覆した。ブロッキング緩衝液(5%スキムミルク(MEGMILK SNOW BRAND、日本)および0.2%Tween(Wako、Japan)を含むPBS)で1時間ブロッキングした後、ブロッキング緩衝液で10倍に希釈した単球培養液を各ウェルに加え、室温で2時間インキュベーションを行った。次いで、プレートを25μg/mLのビオチニル化されたハムスターIgG抗Ym1抗体(本発明者らの実験室で生成されたクローン7D4)で2.5時間インキュベートし、HRP-ストレプトアビジンで30分間インキュベーションした。最後に、基質溶液(TMB Microwell Peroxidase Substrate System, KPL, MD)を各ウェルに添加して、30分過酸化を誘導した。2M硫酸で反応を停止させた後、マイクロプレートリーダー(BioRad、CA)で450nmでの光学密度を測定した。
ナイーブYm1-Venusマウスの骨髄由来の選別されたcMoP(96ウェルプレート中3000細胞/ウェル)を様々なサイトカインの組み合わせ(10%M-CSF(CMG14-12培地)、50ng/ml G-CSF(Chugai、Japan)、20ng/ml組換えマウスGM-CSF(BioLegend、CA)または10ng/mlのIL-3(Peprotech、NJ))により培養した。細胞を10%FBS、1%ペニシリン-ストレプトマイシン(Wako)、および10mM HEPES添加したD-MEM中で培養した。72時間培養した後、細胞をフローサイトメトリーにより分析した。
データは、分散分析(ANOVA)に続く多重比較、または、Prism(GraphPad Software、CA)を用いた、対応のある、または、対応のないt検定によって解析された。P値<0.05の場合に有意であると考えた。
次に、生殖系列キメラマウスをインジェクション法により作製した。高いES細胞寄与を有するキメラマウスをC57BL/6Jマウスと交配させて、+/Ym1Vinusマウスを作製した。作成した+/Ym1 VinusマウスをC57BL/6Jマウスと5世代以上戻し交配し、野生型(+/+)およびヘテロ接合Ym1-Vinus(+/Ym1Vinus)同腹仔を解析に使用した。
LPS注射は炎症性サイトカインの血清濃度を増加させた。注目すべきことに、炎症の後記において、Ym1-Venus+Ly6Chigh単球亜群が劇的に増加することが見いだされた(図1A~C)。Ly6Chigh単球におけるYm1-Venus+単球亜群は、LPS投与後、24時間の時点において10%増加し、48時間の時点において約50%増加した。この末梢血および脾臓で観察された結果と符合して、骨髄中のLy6Chigh単球におけるYm1-Venus+単球亜群も劇的に増加した(図1D)。これらのYm1-Venus+Ly6Chigh単球は、Flt3-CD11c-単球亜群に属し、ナイーブマウスの骨髄でも同様のことが観察された(図1E)。
定量PCR解析により、Ym1-Venus+Ly6Chigh単球におけるYm1のmRNA発現量増加が確認された。
Ym1-Venus陽性単球およびYm1-Venus陰性単球の機能的な差異を確認するために、LPSで刺激されたマウスの骨髄から生成された各単球群を、エクスビボでLPSにより再刺激した。図2A(G)に示すように、Ym1-Venus陽性単球は、Ym1-Venus陰性単球よりも低い炎症誘発性サイトカインのレベルを示す一方で、より高いレベルの抗炎症性サイトカインIL-10を産生する。単球はエクスビボで再刺激されない限り、検出可能なレベルのサイトカインを産生しなかった。マウスにYm1-Venus+Ly6Chigh単球を移植すると、LPS注入後の血清IL-6濃度が減少したことから、Ym1-Venus+Ly6Chigh単球が免疫調節表現型を有していることが示された(図2B(H))。
炎症結腸におけるYm1-Venus陽性単球の増殖時期と遺伝子発現プロファイルに基づいて、我々は炎症結腸においてこれらの細胞が炎症の解消および組織再生に関与していると考えた。
これらの結果は、Ym1陽性細胞がマウス結腸炎症モデルにおいて、炎症の解消および損傷組織の回復に寄与することを証明している。
我々は次に、Ym1+Ly6Chigh単球が由来する前駆細胞の種類を探索した。我々は、LPS投与マウスの骨髄中において、cMoPの少数の集団がYm1-Venusを発現することを見出した(R2画分の6%、図4A)。このことは、Ym1+細胞がcMoPに由来することを示唆している。CD45+ナイーブYm1-Venusマウス骨髄から、cMoPあるいはGPを、LPS投与を受けたD45.1+コンジェニックマウスに移入し、48時間後にレシピエントマウスの血液細胞を解析した。図4Bに示すように、cMoPの移入はYm1+Ly6Chigh単球の発生を誘導したのに対して、GPの移入はこれを誘導しなかった。
Claims (7)
- Ym1遺伝子またはそのホモログを発現する、炎症抑制作用または創傷治癒促進作用を有する単球。
- 免疫調節作用を有する単球集団を製造する方法であって、
単球集団から、Ym1遺伝子またはそのホモログを発現する細胞を選択することを含む、前記方法。 - Ym1タンパク質またはそのホモログに特異的に結合する抗体またはその抗原結合フラグメントを用いて、単球集団のなかから免疫調節作用を有する単球を検出する方法。
- Ym1遺伝子またはそのホモログを発現する単球の炎症抑制作用または創傷治癒促進作用を解析するための実験動物であって、Ym1タンパク質またはそのホモログタンパク質と標識タンパク質が融合した融合タンパク質をコードする遺伝子を有することにより、単球におけるYm1タンパク質またはそのホモログタンパク質の発現を検出することが可能となっている前記実験動物。
- Ym1遺伝子またはそのホモログを発現する細胞を除去し得るように改変されたゲノムを有する実験動物の、Ym1遺伝子またはそのホモログを発現する単球の炎症抑制作用または創傷治癒促進作用を解析するための使用。
- 単球の炎症抑制作用または創傷治癒促進作用を調節する化合物をスクリーニングする方法であって
(1)請求項1に記載の単球を含む単球集団に、候補化合物を投与する工程
(2)前記単球集団においてYm1遺伝子を発現する細胞の割合を測定する工程
(3)前記候補化合物が、前記Ym1遺伝子を発現する細胞の割合を変化させた場合に、前記候補化合物を単球の炎症抑制作用または創傷治癒促進作用を調節する化合物として同定する工程、
を含む前記方法。 - 単球の炎症抑制作用または創傷治癒促進作用を調節する化合物をスクリーニングする方法であって
(1)単球前駆細胞集団に、候補化合物を投与する工程
(2)前記単球前駆細胞集団から単球集団を分化させる工程
(3)前記分化した単球集団においてYm1遺伝子を発現する細胞の割合を測定する工程
(4)前記候補化合物が、前記Ym1遺伝子を発現する細胞の割合を変化させた場合に、前記候補化合物を単球の炎症抑制作用または創傷治癒促進作用を調節する化合物として同定する工程、
を含む、前記方法。
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