• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
  • 1. はじめに
  • 2. 抗体産生のしくみ
  • 3. 抗原提示のしくみ
  • 4. Ｔ細胞活性制御のしくみ
  • 5. 免疫系におけるサイトカインの役割
  • 6. 免疫系受容体分子を介した疾患制御のしくみ
  • 7. 自然免疫と獲得免疫を結ぶ新たな研究の展開
  • 8. アポトーシス細胞の貪食と自己免疫の関わり
  • 9. アレルギー・自己免疫疾患制御への取組み
  • 10. 創薬開発に向けた取組み
  • 11. 終わりに
• 

Home 研究成果 6. 免疫系受容体分子を介した疾患制御のしくみ

• 【高井チーム】「自己免疫疾患の増悪に関与する免疫細胞をPirBが抑制する仕組みを解明」Blood　2012
• 【岡崎チーム】「さまざまな自己免疫疾患の発症を制御するタンパク質を発見」JEM 2011
• 【渋谷チーム】「敗血症の発症に関与する免疫細胞膜たんぱく質を発見」JEM 2012

６. 免疫系受容体分子を介した疾患制御のしくみ

　免疫系受容体にはすでに述べたB細胞抗原受容体やT細胞抗原受容体の他にもにも様々な種類の受容体が存在し、それぞれが免疫系の調節に関わっています。これら受容体に結合する物質（リガンド）を特定することは、医薬品の開発に直結しますので、大変重要です。最近は免疫系を活性化させる活性化受容体と抑制化させる抑制化受容体がペアになったペア型受容体など、様々な種類の受容体研究が盛んになり、それらの役割が次々に明らかになってきました。
　高井チームは、抑制性受容体であるPirBが抗原提示細胞に対して抑制的に作用することによって、自己免疫疾患の制御に関わっていることを明らかにしています。岡崎チームは、自らが遺伝子単離したPD-1が抑制性受容体であることから、PD-1と協調して自己免疫疾患の発症に関わる新たな分子LAG-3を同定しています。渋谷チームは、肥満細胞による敗血症の抑制作用に抑制性受容体であるMAIR-1が関わっていることを見出しています。

【高井チーム】「自己免疫疾患の増悪に関与する免疫細胞をPirBが抑制する仕組みを解明」Blood　2012

＜ポイント＞

• 形質細胞様樹状細胞はIFN-αを産生してウイルス排除を担う一方で、自己免疫疾患の発症にも関与している。
• 抑制性受容体のPirBがｐDCの分化やｐDCにおけるIFN-αの産生を抑制することを解明。
• 自己免疫疾患の新規治療法確立に期待。

　形質細胞様樹状細胞（以下pDC）は、ウイルス感染時に活性化し、サイトカインの一つであるIFN-αを大量に産生し、ウイルス排除を担う免疫細胞です。一方、全身性エリテマトーデスなどの自己免疫疾患ではIFN-αが病態形成や増悪の一因と考えられており、pDCの制御機構を明らかにすることは治療戦略上、重要な課題とされています。

　マウスのPaired IgLR（PIR）は活性化シグナルを伝達するPIR-Aと、逆に抑制性シグナルを伝達するPIR-Bのペアからなり、Immunoglobulin (Ig)-like receptor（IgLR）という受容体分子群に属しています（図1）。IgLRは免疫機構の調節に重要な役割を担うことが明らかにされています。高井チームは多様な分子を認識して免疫細胞の活性化を抑制する受容体タンパクであるPirBのさまざまな機能を明らかにしており、PirBが欠損するとB細胞や樹状細胞のシグナル伝達が撹乱され、その免疫応答はTh2型に著しく偏ることが示されました。

図１　IgLR分子群の構造

　高井チームは2012年新たに、PirBがpDCの分化とIFN-α産生の制御に重要な役割を担うことを解明しました。pDCは骨髄細胞からサイトカインFlt3-Lによって誘導されますが、PirBは未熟ｐDCから成熟pDCへの分化過程で発現が上昇し、pDCの分化を抑制していることがわかりました。

　一方、pDCは細胞内ウイルスセンサーであるToll様受容体の刺激によりIFN-αを大量に産生しますが、それには分泌されたIFN-αが、分泌した樹状細胞自身に作用するオートクライン効果が必須であることが報告されています。今回の研究では、PirBがこのオートクライン効果を抑制することにより、pDCのIFN-αの産生を抑制していることを明らかにしました。

　PirBを標的としてpDCの作用を抑制することで、自己免疫疾患の発症をコントロールする方法や薬剤の開発が期待されます。

＜原論文情報＞

Mitsuhashi Y. et. al.“Regulation of plasmacytoid dendritic cell responses by PIR-B”
Blood 12(16):3256

【岡崎チーム】「さまざまな自己免疫疾患の発症を制御するタンパク質を発見」JEM 2011

＜ポイント＞

• PD-1という抑制性免疫受容体が欠損すると自己免疫疾患を起こすことが知られていた。
• PD-1と協調して自己免疫疾患の発症に関与する分子LAG-3を同定。
• 免疫疾患やがん、感染症などの新規治療法に期待。

　人口の５％が何らかの自己免疫疾患^注１）にかかっていると言われていますが、その多くについて効果的な根治療法はなく、対症療法による治療が中心となっています。効果的な根治療法の開発には、疾患がどのように発症するのかを解明することが不可欠ですが、ほとんどの自己免疫疾患は多くの遺伝子が関与するため、原因遺伝子を特定することは極めて困難です。また、自己免疫疾患の制御に関与する遺伝子がいくつか報告されているものの、それらがどのように協調して働き、実際に自己免疫疾患の発症を制御しているかはほとんど解明されていません。
　岡崎チームはこれまでにマウスリンパ球の膜表面にあって免疫反応を抑制する「ＬＡＧ－３」と呼ばれるたんぱく質を働かなくしたマウスが、さまざまな自己免疫疾患を発症することを発見し、その解析を行いました。例えば、ＢＡＬＢ／ｃという本来正常な系統のマウスでＰＤ－１を欠損させる（ＢＡＬＢ／ｃ－ＰＤ－１欠損マウス）と、自己免疫性の拡張型心筋症や胃炎を自然発症します（図１）。もし、ＰＤ－１と協調して自己免疫疾患の発症を制御する分子が特定できれば、自己免疫疾患の発症を制御する多因子のネットワークシステムが解明され、新規の診断法・治療法の開発につながるものと期待されています。

図１　免疫補助受容体ＰＤ－１を欠損させたマウスは自己免疫疾患を発症する

　自己免疫疾患を発症した人間やモデル動物では、親和性成熟とクラススイッチ^注２）という２種類の機能変化を受けた抗体が高頻度に検出されます。そこで本研究グループは、自己免疫疾患を発症するＰＤ－１欠損マウスとＮＯＤマウス（ｎｏｎ－ｏｂｅｓｅ ｄｉａｂｅｔｉｃ ｍｏｕｓｅ）^注３）とを、この２種類の機能変化に必須の酵素ＡＩＤ（Ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ－ｉｎｄｕｃｅｄ ｃｙｔｉｄｉｎｅ ｄｅａｍｉｎａｓｅ）^注４）を欠損させたマウス（ＡＩＤ欠損マウス）とそれぞれ交配させると、抗体の機能変化が起こらなくなるので、自己免疫疾患の症状が好転するのではないかと予測しました。しかし実際には、ＰＤ－１・ＡＩＤ二重欠損マウスは、ＰＤ－１欠損マウスでは見られない激しい心筋炎を自然発症し、ＮＯＤ－ＡＩＤ欠損マウスはＮＯＤマウスよりも早期に１型糖尿病^注５）を発症しました（図２）。そこで、ＡＩＤの機能不全が自己免疫疾患を誘導する可能性をさまざまな角度から検証しましたが、その証拠は得られませんでした。

図２　ＡＩＤ欠損は自己免疫疾患を悪化させた

　反対に、ＡＩＤ遺伝子を欠損しているものの、全く自己免疫疾患を発症しないマウスが産まれたことから、これらの影響はＡＩＤの機能不全によるものではなく、ＡＩＤ遺伝子の近くに存在する別の遺伝子の変異、あるいはマウスの系統による差の影響である可能性が高くなりました。そこで、ＡＩＤ遺伝子座の近くに存在し、自己免疫疾患を誘導する遺伝素因を「ａｉｄａ変異」、ａｉｄａ変異を有するマウスを「ａｉｄａマウス^注６）」と命名しました。
　自己免疫疾患を発症する（ａｉｄａ変異を持つ）ＰＤ－１・ＡＩＤ二重欠損（ａｉｄａ）マウスと、自己免疫疾患を発症しない（ａｉｄａ変異を持たない）ＰＤ－１・ＡＩＤ二重欠損マウスの染色体を詳細に比較した結果、ａｉｄａマウスにはＡＩＤ遺伝子の近くに存在するＬＡＧ－３という免疫細胞の表面に発現するたんぱく質の遺伝子に変異があり、その機能が欠失していることを発見しました（図３）。

図３　当初ＡＩＤ欠損の影響と考えられた自己免疫疾患の悪化は、ＬＡＧ－３遺伝子に偶然導入された突然変異によるものであった

　ＬＡＧ－３遺伝子の変異はＡＩＤ欠損マウスの作製に使用したＥＳ細胞では認められなかったため、系統による差ではなく、ＡＩＤ欠損マウスをＢＡＬＢ／ｃ系統に戻し交配^注７）する過程で偶然起こった突然変異であることが分かりました。その後、ＬＡＧ－３、ＰＤ－１、ＡＩＤの欠損をさまざまに組み合わせて発症する自己免疫症状を解析したところ、ＢＡＬＢ／ｃ系統においてはＬＡＧ－３単独の欠損では自己免疫疾患を発症しませんが、ＰＤ－１欠損と協調して激しい心筋炎を発症させること、ＮＯＤマウスではＬＡＧ－３単独の欠損で１型糖尿病の発症を悪化させることなど、ＬＡＧ－３が与えるさまざまな影響が分かりました。また、ＰＤ－１とＡＩＤを欠損させたところ胃炎や拡張型心筋症を発症しなかったことから、ＰＤ－１欠損マウスが発症する胃炎や拡張型心筋症には、抗体分子の親和性成熟とクラススイッチが必須であることも分かりました。一方、ＰＤ－１・ＬＡＧ－３二重欠損マウスが発症する激しい心筋炎やＮＯＤ－ＬＡＧ－３欠損マウスが発症する１型糖尿病には、抗体分子の親和性成熟とクラススイッチは不要であり、これらのことから、自己免疫疾患の種類によって抗体分子の親和性成熟とクラススイッチの関与が異なることが明らかになりました。このように、当初ＡＩＤの欠損によると考えられていた自己免疫症状の悪化はＬＡＧ－３の欠損によるものでした。
　さらに、Ｔリンパ球の活性化におけるＬＡＧ－３とＰＤ－１の機能を解析し、ＰＤ－１とＬＡＧ－３が協調的に働き、リンパ球の増殖やサイトカインの産生を抑制することも解明しました（図４）。

図４　ＬＡＧ－３はＰＤ－１と協調してＴリンパ球の自己に対する反応を抑制する

　このように、ＬＡＧ－３は自己免疫疾患の発症制御において極めて重要な役割を果たしますが、単独で欠損させただけでは大きな影響が確認されていなかったため、自己免疫疾患における役割ははっきりとしていませんでした。ＬＡＧ－３欠損がＰＤ－１欠損と偶然出会ったことが、今回のＬＡＧ－３分子がＰＤ－１をはじめとした他の免疫制御分子と協調してリンパ球の自己に対する反応を抑制しているという機能の発見につながりました。
　自己免疫疾患は複数の因子が発症に関与する多因子疾患ですが、本来は健常なＢＡＬＢ／ｃという系統のマウスでもＰＤ－１とＬＡＧ－３の両者を欠損させるだけで自己免疫疾患を自然発症したことから、両者の機能をさらに解析することにより自己免疫疾患制御ネットワークシステムの根幹が解明される可能性があります。
　人間にもＬＡＧ－３がありますが、自己免疫疾患における機能はほとんど解析されていません。今後、人間の自己免疫疾患におけるＬＡＧ－３の機能をより詳細に解析すること、ＬＡＧ－３の機能を制御できる薬剤を開発することにより、自己免疫疾患の新規診断・治療につながる可能性があります。また、自己免疫疾患と同様に異常な免疫応答であるアレルギー疾患、一種の自己免疫応答である腫瘍免疫や移植片の拒絶、自己の細胞に感染して毒性を発揮するウイルス感染症などに対しても、効果的な治療法の開発につながるものと期待されます。

＜用語解説＞

＜原論文情報＞

Okazaki T. et. al. “PD-1 and LAG-3 inhibitory co-receptors act synergistically to prevent autoimmunity in mice” J Exp Med. 208(2):395 (2011)
（ＰＤ－１とＬＡＧ－３は協調して自己免疫疾患の発症を制御する）

【渋谷チーム】「敗血症の発症に関与する免疫細胞膜たんぱく質を発見」JEM 2012

＜ポイント＞

• 敗血症は日本で年間３８万人が発症し、死亡率が高い
• 免疫細胞の１つ、肥満細胞の敗血症を抑制する働きをたんぱく質「ＭＡＩＲ－Ⅰ」がコントロール
• ＭＡＩＲ－Ⅰの働きを抑えたマウスでは敗血症の生存率が４０％に増加。革新的な治療薬へ期待

　免疫受容体^注1）の働きは、免疫細胞の細胞膜に存在し、外界からの刺激や情報をキャッチして細胞内に伝えることです。病原体や異物が体内に侵入すると、多種多様な免疫細胞が互いに連携してこれらを排除しますが、そのためには特定の刺激や情報をそれに対応した免疫受容体がキャッチして免疫反応を起こすことが必要です。本研究グループは、免疫受容体の研究を通して、免疫反応を解明し、免疫疾患の克服を目指してきました。
　その成果の１つとして本研究グループは、肥満細胞^注２）などの細胞膜上に発現する新しい免疫受容体を２００３年に世界に先駆けて発見し、これをＭＡＩＲ－Ⅰ（別名ＣＤ３００ａ）と名付けました（参考文献１）。しかし、この免疫受容体の生体内での働きについては、世界中の多くの研究グループによる精力的な研究にも関わらず、不明なままでした。本研究グループは、ＭＡＩＲ－Ⅰがどのような情報をキャッチするかを明らかにするため、アポトーシス^注３）（長田チームへリンク）で死んだ細胞の細胞膜上に発現するリン脂質、フォスファチジルセリン（ＰＳ）と結合することを突き止め、２０１１年に世界に先駆けて報告しました（参考文献２）。その結果、ＭＡＩＲ－Ⅰはアポトーシスによって生じた死細胞の出現を感知し、免疫反応をコントロールする免疫受容体であることが判明しました（図１）。

図１　ＭＡＩＲ－Ⅰは死細胞上のフォスファチジルセリンと結合する。

　一方、敗血症とは、細菌などの病原体感染が全身に広がり、細菌由来のエンドトキシン（ＬＰＳ）などの毒素が原因となって全身性の炎症反応が生じることで多臓器不全、血圧低下、ショックなどの症状が引き起こされる状態です。通常、感染症に対しては、抗生物質などによる治療を行いますが、敗血症に至ると有効な手立てがなく、高い確率で死に至ります。日本における同疾患の発症は年に３８万人以上と推計され、米国では毎年およそ１００万人の患者が発症し、その２０－３０％が死亡しています。集中治療が必要な患者の死因としては最多の疾患で、新たな治療法の確立が待たれています。
　これまで、肥満細胞が化学物質を放出して敗血症発症の抑制に重要な働きをすることは分かっていましたが（参考文献３）、その仕組みが破綻して敗血症が発症してしまう理由はよく分かっていませんでした。

　本研究グループは、ＭＡＩＲ－Ⅰが生体内でどのような働きをするかを解明するために、ＭＡＩＲ－Ⅰを産生できない遺伝子欠損マウス（欠損マウス）を作りました。ＭＡＩＲ－Ⅰは死細胞を感知すること、ＭＡＩＲ－Ⅰが発現する肥満細胞は敗血症発症に重要な働きをすること（参考文献３）に着目し、ＭＡＩＲ－Ⅰと敗血症発症との関連を調べました。腹膜炎は腹腔と腹部の臓器を覆っている腹膜に何らかの原因で細菌が感染し、死細胞が多数出現して炎症を起こす疾患で、進行すると敗血症になります。野生型マウスと欠損マウスで腹膜炎による敗血症を誘導し（腹膜炎－敗血症モデル^注４））、両者の生存期間を比較しました。その結果、ＭＡＩＲ－Ⅰを産生する野生型マウスでは、腹膜炎発症８０時間後の生存率が約１０％、１００時間後には全て死亡したのに対し、ＭＡＩＲ－Ⅰを産生しない欠損マウスでは腹膜炎発症８０時間後の生存率は約６０％、１００時間後は約４０％で、生き残ったマウスはその後回復して死亡することはありませんでした（図２）。この際、欠損マウスの感染場所である腹腔内では、野生型マウスの腹腔内より細菌を直接死滅させる顆粒球^注５）が増加しており、実際に細菌の数が減少していました（図３）。

図２　ＭＡＩＲ－Ⅰ遺伝子欠損マウスでは敗血症による生存率が改善する。

図３　ＭＡＩＲ－Ⅰ遺伝子欠損マウスでは感染局所での顆粒球の数が増加し、細菌の数が減少する。

　欠損マウスで敗血症発症後の生存率が高かったメカニズムを明らかにするために、野生型マウスと欠損マウスから肥満細胞を取り出し、敗血症を引き起こす原因となる毒素ＬＰＳ、およびＭＡＩＲ－Ⅰと結合するＰＳを細胞表面に持つ死細胞と一緒に培養しました。その結果、欠損マウス由来の肥満細胞は野生型マウス由来の肥満細胞より、顆粒球を動員する働きのあるケモカイン（たんぱく質）を多量に産生していました（図４）。さらに、ＭＡＩＲ－Ⅰの働きを抑えるたんぱく質ＭＦＧ－Ｅ８^注６）を加えると、欠損マウス由来と野生型マウス由来の肥満細胞からのケモカインやサイトカインの産生量は同等になりました（図５）。このことから、肥満細胞に存在するＭＡＩＲ－Ⅰは死細胞のＰＳと結合し、顆粒球を動員する働きのあるケモカインの産生を抑制していることが分かりました。

図４　ＭＡＩＲ－Ⅰ遺伝子欠損マウス由来の肥満細胞からは多量のケモカインやサイトカインが産生されている。

図５　ＭＡＩＲ－Ⅰとフォスファチジルセリンの結合をブロックすると野生型マウスでもケモカインやサイトカインの産生が増加する。

　そこで、本研究グループは肥満細胞のＭＡＩＲ－Ⅰと死細胞のＰＳの結合をブロックできれば、敗血症を抑えることが可能ではないかと考えました。そのために、野生型マウスで、腹膜炎を起こす直前と、腹膜炎発症１８時間後にＭＡＩＲ－Ⅰに対する中和抗体^注７）を腹腔内に投与しました。比較実験として投与した対照抗体においても生存率が若干向上したものの、中和抗体を投与したマウスでは対照抗体を投与したマウスに比べて約３５％から約８０％へと増加しました（図６）。同様にＭＡＩＲ－Ⅰと死細胞のＰＳへの結合をブロックするＭＦＧ－Ｅ８を投与すると、腹膜炎発症８０時間後の生存率が約１０％から約４０％へと約４倍に上昇しました（図７）。

図６　ＭＡＩＲ－ⅠＭＡＩＲ－Ⅰ中和抗体の投与により敗血症による生存率が改善する。

図７　ＭＡＩＲ－Ⅰとフォスファチジルセリンの結合をブロックすると敗血症による生存率が改善する。

　敗血症は手術に伴って起こるなど、その発症が予見される場合も多いことから予防法の確立は重要です。本研究成果により、世界中で毎年１００万人以上が死亡する敗血症の予防や治療にはＭＡＩＲ－Ⅰの働きを抑える中和抗体またはＭＦＧ－Ｅ８が有効な治療薬として期待されます。
　また、肥満細胞は抗原抗体反応の結果としてヒスタミンなどの化学物質を放出することで、アレルギー反応を引き起こす原因にもなります。アレルギー反応が起こっている部位では、多くの細胞がアポトーシス死を起こしており、ＭＡＩＲ－Ⅰは過剰なアレルギー反応を抑える上で重要な役割をしている可能性も示唆されます。その点で、ＭＡＩＲ－Ⅰはアレルギーの治療や予防のターゲットにもなることが期待されます。

＜特記事項＞

　本研究は、京都大学　長田 重一　教授、大阪大学　菊谷 仁　教授らの協力を得て行われました。

＜原論文情報＞

１．Yotsumoto, K., Y. Okoshi, K. Shibuya, S. Yamazaki, S. Tahara-Hanaoka, S. Honda, M. Osawa, A. Kuroiwa, Y. Matsuda, D.G. Tenen, A. Iwama, H. Nakauchi, and A. Shibuya. 2003. “Paired activating and inhibitory immunoglobulin-like receptors, MAIR-I and MAIR-II, regulate mast cell and macrophage activation.” J Exp Med 198:223-233.
２．Nakahashi-Oda, C., S. Tahara-Hanaoka, S.I. Honda, K. Shibuya, and A. Shibuya. 2011. “Identification of phosphatidylserine as a ligand for the CD300a immunoreceptor.” Biochem Biophys Res Commun
３．Echtenacher, B., D.N. Mannel, and L. Hultner. 1996. “Critical protective role of mast cells in a model of acute septic peritonitis.” Nature 381:75-77.

＜用語解説＞

＜論文タイトル＞

　Nakahashi-Oda C. et. al.“Apoptotic cells suppress mast cell inflammatory responses via the CD300a immunoreceptor.” J Exp Med. 209(8):1493 (2012)
（アポトーシス細胞は、ＣＤ３００ａ免疫受容体を介して肥満細胞の炎症反応を抑制する）