本研究成果のポイント
- Ｂ細胞が病原体成分に反応して抗体を産生するためにはＣＩＮ８５が必須
- ＣＩＮ８５がＢ細胞抗原受容体からのシグナルを転写因子ＮＦ－κＢへ伝達
- アレルギーや自己免疫疾患、リンパ腫の病態解明・治療への手がかり
独立行政法人 理化学研究所（理研、野依 良治 理事長）と国立大学法人 大阪大学（鷲田 清一 総長）は、免疫細胞の一種であるＢ細胞注１）が、肺炎球菌などの病原体成分に反応して抗体を産生するためには、抗原のシグナル伝達を担うアダプター分子注２）「ＣＩＮ８５」が必須であることを解明しました。これは、理研 免疫・アレルギー科学総合研究センター（谷口 克 センター長） 分化制御研究グループの黒崎 知博 グループディレクター（兼 大阪大学 免疫学フロンティア研究センター 分化制御研究室 特任教授）と米谷 耕平 研究員らを中心とする共同研究グループの成果です。
Ｂ細胞は、生体を脅かす細菌やウイルスなどの抗原に遭遇すると、抗体注３）を産生して抗原を攻撃し、排除します。そのため、Ｂ細胞が適切に活性化できないと免疫不全に陥ります。その反対に、Ｂ細胞が過剰に活性化するとアレルギーや自己免疫疾患、リンパ腫を引き起こす可能性があります。しかし、Ｂ細胞が活性化する仕組みはいまだに不明な点が多く、この仕組みを明らかにすることが急務とされていました。
研究グループは、Ｂ細胞内に存在し、細胞外からのシグナルの伝達を担うアダプター分子ＣＩＮ８５に注目し、このタンパク質がＮＦ－κＢ注４）という転写因子注５）の活性化に必須であり、ＣＩＮ８５が存在しないと、病原体成分の一種であるⅡ型Ｔ細胞非依存的抗原（ＴＩ－Ⅱ抗原：ティーアイツー抗原）注６）に対して抗体を産生することができなくなることを発見しました。ＣＩＮ８５によるＮＦ－κＢの活性化の機構は、これまで知られていなかった全く新しいメカニズムです。
本研究は、ＪＳＴ 戦略的創造研究推進事業 チーム型研究（ＣＲＥＳＴ）「アレルギー疾患・自己免疫疾患などの発症機構と治療技術」研究領域（菅村 和夫 研究総括）における研究課題「液性免疫制御による新しい治療法の開発」（研究代表者：黒崎 知博）の一環として行われたもので、米国科学雑誌「Ｔｈｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｍｅｄｉｃｉｎｅ」（２０１１年７月４日号）に掲載されるのに先立ち、オンライン版（米国東部時間：２０１１年６月２７日付、日本時間：２０１１年６月２７日）に掲載されます。
＜背景＞
私たちの体は、細菌やウイルスなどの異物（抗原）が侵入すると、体を防御するためにさまざまな反応を示します。Ｂ細胞による抗体の産生はその１つです。Ｂ細胞は、細胞の表面にあるＢ細胞抗原受容体（ＢＣＲ）注７）で抗原を認識すると、細胞内に増殖、分化、活性化を引き起こすシグナルを伝達します。シグナルは多様な経路で伝わり、細胞の運命を決定する転写因子を活性化します。ＢＣＲからのシグナル伝達が欠如すると、Ｂ細胞は活性化できず抗体を作れなくなるため、免疫不全に陥ります。逆に、過剰な活性化はアレルギーや自己免疫疾患、リンパ腫といった疾患を引き起こす原因となります。そのため、ＢＣＲからのシグナル伝達経路を解明することは、これらの疾患の原因を突き止めたり、治療法を開発したりする上でも非常に重要です。
１９９８年に研究グループは、ＢＬＮＫと呼ばれるアダプター分子が、ＢＣＲからのシグナルを伝達するために重要な役割を果たすことを突き止めていました。しかし、このＢＬＮＫが、その後どんな分子の修飾を受けてＢ細胞を活性化させるかについては不明のままでした。そこで、ＢＬＮＫと結合するタンパク質を探索し、Ｂ細胞のシグナル伝達のメカニズム解明に挑みました。
＜研究手法と成果＞
研究グループは酵母を用いた分子生物学の手法により、ＢＬＮＫにＣＩＮ８５と呼ばれる別のアダプター分子が結合することを発見しました。そこで、このＣＩＮ８５がＢ細胞のシグナル伝達において重要な機能を発揮しているのではないかと考え、Ｂ細胞だけでＣＩＮ８５を欠損したノックアウトマウスを作製し、このＣＩＮ８５欠損マウスと野生型マウスを比較しました。
まず、野生型マウスとＣＩＮ８５欠損マウスにＴＩ－Ⅱ抗原を投与し、産生する抗体の量を測定しました。ＴＩ－Ⅱ抗原は、肺炎球菌の細胞壁の一番外側の被膜（莢膜(きょうまく)）に存在する、細菌成分に代表される抗原です。測定の結果、野生型では抗原を認識し、抗体を産生しましたが、ＣＩＮ８５欠損マウスでは抗体を産生しませんでした（図１）。このことは、ＣＩＮ８５が抗体産生に必須であることを示しています。
次に、細胞外からのどのような刺激がＣＩＮ８５に作用するのかを突き止めるために、野生型マウスとＣＩＮ８５欠損マウスのＢ細胞を精製し、Ｂ細胞を活性化させるさまざまな活性化因子を加えて試験管内で一緒に培養しました。その結果、野生型マウスのＢ細胞では、加えた全ての活性化因子に反応したのに対し、ＣＩＮ８５欠損マウスのＢ細胞では、ＢＣＲからの刺激に対して反応を示しませんでした（図２）。このことは、ＣＩＮ８５欠損マウスではＢＣＲからのシグナルを伝達できず、免疫反応を引き起こすことができなかったことを示しています。
細胞内にはＢＣＲからのシグナルを多方面へ伝えるさまざまなシグナル伝達経路が存在していますが、ＣＩＮ８５がどのシグナル伝達経路で働いているかを明らかにするために、詳細な生化学的解析を行ないました。その結果、ＣＩＮ８５が欠損していると、転写因子の１つであるＮＦ－κＢが活性化しないことが分かりました（図３）。
さらに、ＣＩＮ８５欠損マウスで認めた異常が、本当にＮＦ－κＢを活性化しないことが原因であると確認するために、ＣＩＮ８５欠損マウスにＮＦ－κＢを強制的に活性化させることのできる活性化型ＩＫＫβという分子を導入しました。その結果、活性化型ＩＫＫβを導入したＣＩＮ８５欠損Ｂ細胞は、低下していたＢＣＲに対する応答性を取り戻し、また、ＴＩ－Ⅱ抗原に対する抗体産生能も回復しました（図４）。
これらの実験結果から、ＣＩＮ８５欠損マウスが示した免疫応答の低下は、ＢＣＲからのシグナル伝達をＣＩＮ８５が担えなくなり、ＮＦ－κＢを活性化させられなくなったためであると証明できました。つまり、Ｂ細胞がＴＩ－Ⅱ抗原に反応し抗体を作り出すためには、ＣＩＮ８５がＢＣＲからのシグナルを転写因子ＮＦ－κＢに伝達する必要があることが分かりました（図５）。
＜今後の期待＞
今回の結果から、ＣＩＮ８５が正しく機能しないと、肺炎球菌などの細菌に対する免疫応答を引き起こせなくなることが判明しました。このことは、免疫不全の原因がＣＩＮ８５の機能不全にあるという可能性を示しています。逆に、もしＣＩＮ８５が過剰に働いてしまうと、Ｂ細胞の異常な活性化を引き起こし、アレルギーや自己免疫疾患、リンパ腫などの疾患を引き起こす可能性も考えられます。特にＮＦ－κＢシグナル伝達経路では、その関連遺伝子の異常がリンパ腫を引き起こすことが知られており、創薬の面からも非常に注目されます。今回、ＣＩＮ８５によるＢＣＲからＮＦ－κＢへのシグナル伝達経路を明らかにしたことにより、ＣＩＮ８５は免疫疾患の創薬開発における新たな標的分子となることが期待されます。
＜参考図＞
図１ ＣＩＮ８５欠損マウスはＴＩ－Ⅱ抗原に対する抗体産生が低下している
抗体産生能を測定するために、野生型マウスあるいはＣＩＮ８５欠損マウスにＴＩ－Ⅱ抗原を投与した。免疫１週間後、２週間後に血清を採取し、抗原に対する抗体量を測定した。野生型マウスは免疫により抗体の産生が認められたが、ＣＩＮ８５欠損マウスでは認められなかった。この結果から、ＣＩＮ８５はＴＩ－Ⅱ抗原に反応する上で必須であることが分かった。
図２ ＣＩＮ８５欠損マウスのＢ細胞はＢＣＲからの刺激に反応できない
細胞外からのどのような刺激に対してＣＩＮ８５が働くのかを突き止めるために、Ｂ細胞をさまざまな活性化因子と共に試験管内で培養し、４８時間後に生き残っている細胞の割合を測定した。野生型マウスのＢ細胞では、未刺激と比較して、全ての活性化因子で生存細胞数の割合が増加しているのに対し、ＣＩＮ８５欠損マウスのＢ細胞では、ＢＣＲ刺激に対する生存細胞数が減少していた。このことから、ＣＩＮ８５はＢＣＲからのシグナルを伝達するのに必須であることが分かった。
図３ ＣＩＮ８５欠損マウスのＢ細胞はＮＦ－κＢの活性化が低下している
ＣＩＮ８５欠損マウスが伝達するシグナル経路を同定するために、Ｂ細胞にＢＣＲから刺激を加え、細胞内のタンパク質の活性化を測定した。野生型は刺激５分後に、ＮＦ－κＢの活性化を示すｐ－ＩκＢαリン酸化（黒いバンド）を認めたが、ＣＩＮ８５欠損では認められなかった。このことは、ＣＩＮ８５がＮＦ－κＢを活性化させるために必須な役割を果たしていることを示している。
図４ ＣＩＮ８５欠損マウスで低下した免疫応答は活性化型ＩＫＫβで回復する
ＣＩＮ８５欠損マウスの表現型が、ＮＦ－κＢ経路のシグナル伝達の障害によるものであることを確認するために、直接ＮＦ－κＢを活性化させることのできる活性化型ＩＫＫβをＣＩＮ８５欠損マウスに導入して観察した。ＣＩＮ８５欠損マウスで認めた生存細胞数と抗体量の減少は、活性化型ＩＫＫβにより野生型と同程度にまで回復したことから、ＣＩＮ８５がＢＣＲからのシグナル伝達をＮＦ－κＢに伝えていることを示している。
図５ ＣＩＮ８５はＢＣＲからのシグナルをＮＦ－κＢに伝達する
- 左： 野生型では抗原によるＢＣＲからのシグナルがＣＩＮ８５を通じてＮＦ－κＢに伝達され抗体産生を引き起こす。
- 中： ＣＩＮ８５欠損ではＢＣＲからのシグナルがＮＦ－κＢに伝達されず抗体産生が起きない。
- 右： ＣＩＮ８５欠損に活性化型ＩＫＫβを導入すると、ＣＩＮ８５が存在しなくてもＮＦ－κＢ活性化され、抗体産生が回復する。
ＣＩＮ８５の働きが活性化型ＩＫＫβで代償できたことから、ＣＩＮ８５がＮＦ－κＢを活性化していることが分かった。
＜補足説明＞
- 注１） Ｂ細胞
- 免疫細胞の一種で、表面にあるＢ細胞抗原受容体（ＢＣＲ、注７参照）と呼ばれるタンパク質で病原体などの抗原を認識し、抗体を産生する。
- 注２） アダプター分子
- 細胞表面の受容体と細胞内のシグナルとを橋渡しする役割を持つ分子のこと。アダプター分子自体は酵素活性を持たないが、種々のタンパク質結合構造を持ち、この構造にシグナル伝達分子が結合することで、細胞内シグナルネットワークに情報が伝わる。
- 注３） 抗体
- Ｂ細胞が分泌するタンパク質で、抗原に結合し生体防御に働く。抗体が結合した抗原は破壊され、体から排除される。
- 注４） ＮＦ－κＢ
- ｎｕｃｌｅａｒ ｆａｃｔｏｒ ｋａｐｐａ Ｂの略で、核内転写因子の一種。活性化されると核内に移行し、染色体上の特異的なＤＮＡモチーフに結合し、さまざまな遺伝子の転写を開始する。ＮＦ－κＢは、免疫及び炎症反応、あるいは腫瘍形成の制御に重要な役割を果たす。
- 注５） 転写因子
- 遺伝子の働きをオンにしたりオフにしたりする機能を持つタンパク質。ＤＮＡの転写を制御する領域に結合し、遺伝子発現のタイミングや量を調節する。
- 注６） Ⅱ型Ｔ細胞非依存的抗原（ＴＩ－Ⅱ抗原）
- 多くの抗原に対しては、Ｔ細胞が寄与して抗体産生が誘導されるが、ＴＩ－Ⅱ抗原に対しては、Ｔ細胞の寄与がなくてもＢ細胞は活性化することができる。細菌の莢膜（きょうまく）に存在する多糖に代表されるように、繰り返し配列を持つことが特徴。
- 注７） Ｂ細胞抗原受容体（ＢＣＲ）
- Ｂ細胞が細胞表面にもつ受容体。１つ１つのＢ細胞のＢＣＲはそれぞれ異なった抗原特異性を持ち、無数ともいえる抗原に反応できる。
＜お問い合わせ先＞
＜研究に関すること＞
黒崎 知博（クロサキ トモヒロ）
独立行政法人 理化学研究所 免疫・アレルギー科学総合研究センター 分化制御研究グループ グループディレクター
国立大学法人 大阪大学免疫学フロンティア研究センター 分化制御研究室 特任教授
Tel：045-503-7085 Fax：045-503-7018
独立行政法人 理化学研究所 横浜研究推進部 企画課
Tel：045-503-9117 Fax：045-503-9113
＜ＪＳＴの事業に関すること＞
石井 哲也（イシイ テツヤ）
独立行政法人 科学技術振興機構 イノベーション推進本部 研究領域総合運営部
Tel：03-3512-3524 Fax：03-3222-2064
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