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平成19年7月6日

科学技術振興機構(JST)
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京都大学
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免疫反応を調節するT細胞の特異的マーカーの発見

(自己免疫病やアレルギーなどの治療法開発に向けて一歩前進)

 JST(理事長 沖村 憲樹)と京都大学(総長 尾池和夫)は、制御性T細胞(注1)を活性化T細胞とを区別する細胞表面マーカーを発見し、これを用いて様々な免疫応答をコントロールできることを明らかにしました。免疫をコントロールすることは自己免疫病やアレルギー、腫瘍、臓器移植、感染症など様々な病態で重要な課題となっています。通常のリンパ球は免疫応答を活性化させますが、免疫反応を抑制する方向に制御する特別なリンパ球として制御性T細胞が存在します。制御性T細胞はリンパ球の約10%を占める、正常な免疫機能の維持に必要不可欠な細胞です。このT細胞は、自己免疫病(注2)やアレルギーといった過剰な免疫反応を抑制する一方で、腫瘍に対する免疫反応などの有益な免疫反応も抑制してしまうことが知られています。また、制御性T細胞が移植臓器の拒絶を防ぐことも知られています。
 従来の免疫をコントロールする方法は、通常のリンパ球の活性化や数を操作するものであります。制御性T細胞を操作する方法の開発は、免疫疾患やがんに対する新しい治療法につながると期待されています。しかし、免疫応答を強める活性化T細胞と免疫応答を抑制する制御性T細胞とを区別するための有用な細胞表面マーカー(注3)が知られていなかったため、免疫応答が開始された後に制御性T細胞だけを操作することはできず、臨床応用する上での問題点となっていました。
 本研究チームは、制御性T細胞がビタミンである葉酸の受容体(4型葉酸受容体)(注4)を恒常的に高発現させていることを見出しました。この特性を利用することで、抗原刺激した細胞群から制御性T細胞のみを取り出すことが可能であり、そのようにして取り出した制御性T細胞を増殖させた後、動物に戻せば皮膚移植片の拒絶を抑制できることを示しました。逆に、腫瘍抗原に反応したT細胞群から制御性T細胞だけを除いて、強い抗腫瘍免疫活性を持つT細胞を調整できることも示しました。また担癌動物に対して、4型葉酸受容体に特異的な単クローン抗体を投与することで、制御性T細胞を特異的に除去することができ、その結果、抗腫瘍免疫応答を亢進させ、進行癌をも拒絶させることが可能であることを示しました。
 今回の研究により、4型葉酸受容体を分子マーカーとして、制御性T細胞を特異的に操作することにより、臓器移植、担癌患者など様々な病態での免疫応答をコントロールできることが明らかになりました。また、制御性T細胞や葉酸を標的とした新しい免疫・細胞療法の可能性が示されました。今回の研究は動物モデルを用いたものであり、ヒトでも4型葉酸受容体をマーカーとすることで、制御性T細胞を特異的に操作できるか、そのような操作がどのような疾患に有効かを研究することが今後の課題です。
 本成果は、JST戦略的創造研究推進事業チーム型研究(CREST)「免疫難病・感染症等の先進医療技術」研究領域(研究総括:岸本忠三)の研究テーマ「制御性T細胞による免疫制御法の開発」の研究代表者・坂口志文(京都大学再生医科学研究所 教授)らのグループによって得られたもので、米国免疫学専門雑誌「Immunity」電子版に2007年7月6日(日本時間)に掲載されます。

【研究の背景】

 身体の中にある免疫系は、生体へ侵襲しようとする様々な微生物、異物を認識し排除するための免疫機能を備えていますが、その機能が適切に制御されないと、自分の細胞や病原性のない花粉などまで過剰に排除しようとします。そのため、正常な免疫系は、こうした過剰な免疫反応によってひきおこされる自己免疫疾患・アレルギー性疾患が発症しないようにするために、特別な制御機構を備えています(図1A)。細胞レベルでこの現象を説明すると、微生物などの非自己の抗原に対しては、活性化されていないナイーブT細胞が抗原刺激を受けてエフェクターT細胞となり、異物を排除するための免疫反応を引き起こします。一方で、自己抗原に対しては、制御性T細胞が免疫反応を抑制的に調節します(図1B)。この制御性T細胞は正常個体リンパ球中の約10%を占める、正常な免疫機能の維持に機能する必要不可欠な細胞です。
 自己免疫病やアレルギーなどでは、制御性T細胞が不十分で、過剰な免疫反応が起きている一方で、がん患者では制御性T細胞が増加し腫瘍免疫などの有益な免疫反応を抑制していることが知られています(図1C)。もし、制御性T細胞の働きを人為的に強めることができれば、自己免疫病やアレルギーなどの有害な免疫反応を抑えられると考えられます。また逆に、がん患者の制御性T細胞の働きを弱めることができれば、腫瘍に対して有益な免疫反応を引き出すことにより、がんの効果的な治療ができると予想されます。
 しかし、これまで制御性T細胞とエフェクターT細胞を区別する細胞表面マーカーがありませんでした。制御性T細胞のマーカーであるCD25分子などは、制御性T細胞と活性化されていないナイーブT細胞とを区別する上では有用なマーカーですが、後段で示す通り、エフェクターT細胞でも発現されます。Foxp3は制御性T細胞に特異的に発現している転写因子ですが、細胞内分子であるという問題がありました。このため、例えば免疫を抑制する場合には、T細胞全体の数や機能を抑制する薬剤が使われ、この結果、その必要のない制御性T細胞も同時に抑制されるという問題が指摘されています。免疫を抑制する制御性T細胞と免疫を活性化するエフェクターT細胞とを区別する方法の確立は、制御性T細胞を標的にした新しい治療法のための重要な課題となっていました。

【研究成果の内容】

 本研究チームは、制御性T細胞がビタミンである葉酸の受容体(4型葉酸受容体;FR4)を高発現させていることを見出しました(図2)。重要なことに、抗原刺激後も制御性T細胞は4型葉酸受容体を高発現していました。この特性を利用することで、抗原刺激した細胞群から制御性T細胞とエフェクターT細胞とナイーブT細胞とを区別することが可能でした。CD25と4型葉酸受容体高発現細胞として、抗原に対して強い抑制活性を持つ制御性T細胞のみを取り出すことが可能でした(図2)。このようにして取り出した制御性T細胞は臓器移植に応用可能であり、MHC(注5)不一致の他系統の皮膚片を移植した動物に戻した場合に、皮膚移植片の拒絶を抑制できることを示しました(図2)。これらの結果は、免疫応答が起きている細胞集団から制御性T細胞だけを取り出すことができれば、その制御性T細胞は刺激抗原に対して強い抑制活性を有していることを示すものです。過剰な免疫応答の起きている移植臓器の拒絶や自己免疫病の治療への制御性T細胞の有効性を示す結果でもあります。
 次に、4型葉酸受容体に対する抗体を用いて、制御性T細胞を特異的に除去し、腫瘍免疫を増強することが可能であるかを検討しました。腫瘍を接種した動物からリンパ球を取り出し、腫瘍抗原に反応したT細胞群を投与するという方法は、ヒト悪性黒色腫患者など有効性の示されている免疫療法です。同様の方法で腫瘍抗原に反応したT細胞群を調べると5%程度の制御性T細胞分画を含むことが分かりました。腫瘍抗原に反応したT細胞群から4型葉酸受容体が高発現させた細胞だけを除くと、より強い抗腫瘍効果を持つ細胞を得ることができました(図3)。また、4型葉酸受容体に特異的な抗体を投与することで、制御性T細胞を特異的に除去することができます。腫瘍接種直後にこの抗体を投与すると全例で腫瘍を拒絶できました。また、腫瘍接種8日後、一旦腫瘍が生着した後に抗体を投与した場合でも半数以上の例で腫瘍を拒絶し長期生存させることが可能でした。(図4)。
 今回の研究は、免疫応答が起きている時の制御性T細胞とエフェクターT細胞を区別し、その性質を調べ、いかに免疫応答をコントロールできるかを示したものです。抗原刺激があると、活性化したエフェクターT細胞が誘導されるだけでなく、その抗原に対して強い抑制活性を持つ制御性T細胞も誘導されます。この強い制御性T細胞を用いて免疫応答を抑制することができ、また強い制御性T細胞を除くことでより強い腫瘍免疫を誘導することが可能であることを示しました。

【今後の展開】

 今回の研究により、4型葉酸受容体を分子マーカーとして、制御性T細胞を特異的に操作することにより、臓器移植やがん患者など様々な病態での免疫応答をコントロールできることが明らかになりました。また、制御性T細胞や葉酸を標的とした新しい免疫・細胞療法の可能性が示されました。今回の研究は動物モデルを用いたものであり、ヒトでも4型葉酸受容体をマーカーとすることで、制御性T細胞を特異的に操作できるか、その様な操作がどのような疾患に有効かを研究することは今後の課題です(図5)。すべてのリンパ球の活性化や数を一律に低下させる免疫抑制剤や、腫瘍抗原で制御性T細胞を含む全リンパ球を活性化させる方法が今の治療方法ですが、制御性T細胞を他の細胞と区別してその数や活性化をコントロールする方法が次の世代の有効な治療法となると考えられ、葉酸受容体を標的とする方法はその有力な候補です。

図1 制御性T細胞は様々な免疫応答を抑制する
図2 葉酸受容体4(FR4)発現を用いた制御性T細胞の分離
図3 制御性T細胞の特異的な除去による腫瘍免疫の増強
図4 4型葉酸受容体抗体を投与による腫瘍の治療
図5 人での4型葉酸受容体
<用語解説>

【論文名】

"Control of immune responses by antigen-specific regulatory T cells expressing the folate receptor"
(葉酸受容体を発現した抗原特異的な制御性T細胞による免疫応答の操作)
doi: 10.1016/j.immuni.2007.04.017

【研究領域等】

この研究テーマが含まれる研究領域、研究期間は以下の通りです。

戦略的創造研究推進事業 チーム型研究(CREST)
研究領域 「免疫難病・感染症等の先進医療技術」
(研究総括:岸本 忠三(大阪大学大学院生命機能研究科 教授))
研究課題名: 「制御性T細胞による新しい免疫制御法の開発」
研究代表者: 坂口 志文 京都大学再生医科学研究所 教授
研究期間 平成15年度〜平成20年度

【お問い合わせ先】

坂口 志文(さかぐち しもん)
京都大学 再生医科学研究所
〒606-8507 京都府京都市左京区聖護院川原町53
TEL:075-751-3888 FAX:075-751-3820
E-mail:

瀬谷 元秀(せや もとひで)
独立行政法人科学技術振興機構
戦略的創造事業本部 研究推進部 研究第一課
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