バイオサイエンス学科／遺伝子生命科学コース

新蔵 礼子（しんくら・れいこ）
Reiko Shinkura

専門分野／免疫学、分子生物学

職位：教授
学位：医学博士（京都大学）

• 京都大学大学院医学研究科外科系専攻博士課程修了
• 社会保険小倉記念病院麻酔科医員、京都大学医学部附属病院麻酔科医員、京都大学大学院医学研究科寄附講座免疫ゲノム医学講師、准教授を経て本学へ

研究テーマ

体細胞突然変異は、抗体を産生するB細胞の免疫グロブリン遺伝子を多様化して、高親和性抗体を産生する機構です。抗体のクラススイッチ現象とともに 感染から身体を守るのに重要な役割を担っています。しかし、体細胞突然変異はゲノムの安定性に対する大きな危険要素にもなり、もしこれがうまくコントロー ルされないと細胞のがん化を引き起こします。体細胞突然変異とクラススイッチには、activation-induced deaminase（AID）が必要です。体細胞突然変異はAIDによるDNA切断が引き金になって抗体遺伝子に変異が導入されますが、本来生物に備わっ ているDNA修復機構を抑え、AIDが関わるとなぜ抗体遺伝子に高率に変異が入る（間違った修復が起こる）のか、その分子機構はまだはっきりわかっていま せん。抗体は十分量産生されるのに体細胞突然変異が起こらないマウス（AIDG23Sマウス）を作製して体細胞突然変異機構の研究をすすめています。

（１） 腸内細菌制御における体細胞突然変異の役割

　 体細胞突然変異が障害されたAIDG23Sマウスでは十分量の抗体が産生されますが、コレラ毒素をうまく中和できず生体防御には抗原に対する親和性を高め るfine tuningつまり体細胞突然変異が必要であることが確認できました。またこのマウスでは腸管のB細胞の過剰増殖が起こっています。おそらく親和性の低い 抗体しか作れないために腸管内の常在細菌をコントロールできないための過剰反応と考えています。AIDG23Sマウスで起こっているB細胞の過剰反応が 種々の免疫異常を起こす可能性について解析をすすめています。

（２） 体細胞突然変異機構の分子レベルでの解析

　AIDをノックアウトすると体細胞突然変異が起こりません。AIDがDNAに積極的に傷をつけることはわかってきましたが、すべての遺伝子に同等 に起こるのではなく、なぜ抗体遺伝子に高率に変異が導入されるのか、AIDG23Sマウスと正常マウスを比較して明らかにしたいと考えています。分子レベ ルで体細胞突然変異を理解することはがんの制御にもつながる重要な課題です。

Topics of research

The immune response has evolved to protect us from pathogenic infectious agents and toxic foreign substances. In the humoral immune response, antigen stimulation induces two distinct genetic alterations in the immunoglobulin (Ig) loci of mammalian B cells: somatic hypermutation (SHM) and class-switch recombination (CSR). SHM introduces point mutations at high frequency in the variable (V) region gene, followed by selection in germinal centers for high-affinity antibody-producing cells against a given antigen. CSR is a region-specific recombination that replaces the heavy chain constant region (CH) gene from Cμ to other 'downstream' CH genes. As a result, B cells change their isotype from IgM to other isotypes such as IgG, IgE or IgA, diversifying their effector function without changing their antigen specificity.

Activation-induced cytidine deaminase (AID) is essential for both SHM and CSR. AID deficiency causes a severe immune deficiency in humans (Hyper IgM syndrome type II) due to the absence of IgH isotypes other than IgM and absence of SHM resulting in severe susceptibility to bacterial infection. AID is required to introduce DNA lesions into V and switch regions. Several important questions remain concerning how AID leads to DNA cleavage and how AID targets the mutator activities to Ig genes but not other genes. Indeed, AID has been demonstrated to be involved in tumor genesis such as B-cell lymphomas, including chromosomal translocations and mutations.

We generated knock-in mice, carrying a point mutation (G23S) in aicda (AIDG23S), which manifests defective SHM but relatively intact CSR. Study of this animal model leads us to understand the physiological importance of SHM in host defense and open the possibility of immunotherapy utilizing mutated Igs. In addition, the tumor genesis study using AIDG23S allows us to address the question how AID shows the target specificity in the process of SHM.

主な業績論文等

1. Wei M, Shinkura R, Doi Y, Maruya M, Fagarasan S and Honjo T. Mice carrying a knock-in mutation of Aicda resulting in a defect in somatic hypermuation have impaired gut homeostasis and compromised mucosal defense. Nat Immunol 12(3), 264-270, 2011.
2. Shivarov V, Shinkura R and Honjo T. Dissociation of in vitro DNA deamination activity and physiological functions of AID mutants. Proc Natl Acad Sci U S A 105, 15866-15871, 2008.
3. Shinkura R, Ito S, Begum NA, Nagaoka H, Muramatsu M, Kinoshita K, Sakakibara Y, Hijikata H and Honjo T. Separate domains of AID are required for somatic hypermutation and class-switch recombination. Nat Immunol 5(7), 707-712, 2004.
4. Shinkura R, Tian M, Smith M, Chua K, Fujiwara Y and Alt FW. The influence of transcriptional orientation on endogenous switch region function. Nat Immunol 4(5), 435-441, 2003.
5. Shinkura R, Kitada K, Matsuda F, Tashiro K, Ikuta K, Suzuki M, Kogishi K, Serikawa T and Honjo T. Alymphoplasia is caused by a point mutation in the mouse gene encoding Nf-kappa b-inducing kinase. Nat Genet 22(1), 74-77, 1999.