9. 免疫

9. 免疫 自分とよそものを見分ける仕組み 9-1. 外界からからだを守る仕組み 免疫とは われわれを取り巻く環境には ウイルス 細菌 カビ 原虫 寄生虫といっ た病原体や 花粉 ハウスダストといった物質が 異物として数多く存在し ています 免疫とは こうした異物からからだを守る仕組みのことです 免疫は まず異物を 非自己 として認識することから始まり さまざま な細胞や分子が相互に関与しながら これら非自己を排除しようとする複雑 なネットワークを形成しています 9-2. わたしたちは 2 種類の免疫をもつ 自然免疫と獲得免疫 免疫には 体内に侵入した異物を認識してただちに排除する 自然免疫 と 侵入した異物の情報をリンパ球が認識し その情報に基づいて特定の異物を 排除する 獲得免疫 が存在します それぞれの免疫で 主役となる免疫細 胞の種類は異なります ( 次ページ図. 免疫細胞の種類 ) また ここ三十年ほどの間に 自然免疫による異物の認識という段階がな ければ 獲得免疫が始動しないことが分かり 自然免疫と獲得免疫が相互に 補完して私たちの体を守っていることが明らかになりました 研究者コラムエドワード ジェンナー 種痘 ~ 近代免疫学の父 牛の乳搾りをしていて手の傷から牛痘に罹った人は その後天然痘に罹らないという農民の言い伝えから ジェンナーはこれを天然痘の予防に使えないかと考え 1796 年牛痘にかかった女性の水疱から取り出した液体の一部を 8 歳の少年に接種しました 少年は若干の発熱と不快感を訴えましたが 深刻な症状にはなりませんでした その後 細心の注意を払って天然痘を接種したところ 少年は天然痘には罹りませんでした この試みによって 牛痘による天然痘予防法が成功しました 1798 年 この成果を発表し ジェンナーの種痘法は急速に普及し 彼は 近代免疫学の父 と呼ばれるようになりました その後天然痘ワクチンは改良されて 1980 年には WHO( 世界保健機関 ) は天然痘撲滅を宣言しました 93

B 細胞 形質細胞 リンパ系共通前駆細胞 NK/T 細胞前駆細胞 T 細胞 細胞傷害性 T 細胞, ヘルパー T 細胞制御性 T 細胞,NKT 細胞 自己複製 NK 細胞 好酸球 多能性造血幹細胞 顆粒球共通前駆細胞 好塩基球 骨髄系共通前駆細胞 未知の前駆細胞 好中球 樹状細胞 単球 マクロファージ 肥満細胞 ( マスト細胞 ) 巨核球 血小板 赤血球系共通前駆細胞 赤芽球 赤血球 免疫細胞の種類 細菌 病原体特異的成分 細菌 貪食受容体 ファゴソーム TLR1 TLR2 TLR4 TLR5 病原体の DNA や RNA エンドソーム TLR3 TLR7 TLR8 TLR9 ファゴリソソーム インターフェロン サイトカイン 貪食作用の亢進 細胞内シグナル伝達の誘導 マクロファージ 94

自然免疫自然免疫とは 受容体を介して 侵入してきた病原体や異常になった自己の細胞をいち早く感知し それを排除する仕組みです 生体防御の最前線に位置している仕組みともいえます ひとつの分子が 多種類の異物 病原体の分子に反応することができますが 特定の病原体に繰り返し感染しても 自然免疫能が増強することはありません ここで活躍している免疫担当細胞は 主に好中球やマクロファージ 樹状細胞といった食細胞です 抗 TLR/Mincle 抗体 MBL では 自然免疫系の受容体である TLR や Mincle に対する抗体を揃えています Anti-Mincle(Mouse) mab の使用例 病原体を排除する基本的な方法は大きく分けて二つあります 1) 抗菌分子が 直接病原体に作用し 穴をあける 融解するなどして病原体を処理する 2) 食細胞が 病原体を貪食 処理する ( 前ページ図. マクロファージ ) 病原体を直接攻撃する分子には抗菌ペプチド リゾチーム レクチン 補体といった分子があります レクチン 補体などは 病原体に結合することにより 食細胞の貪食作用を促進させる作用も持っています こうして 病原体が貪食されやすくなっ た状態のことを 病原体がオプソニン化された と表現します 自然免疫系では 特定のグループの病原体に共通した分子や構造を認識す る パターン認識受容体 を介して 病原体の侵入を感知します パターン 認識受容体には複数の種類があり 病原体を感知した後 貪食を促すタイプ 細胞内シグナル伝達を起動させるタイプがあります 細胞内シグナル伝達の 結果 サイトカインなどの発現が誘導され 自然免疫系の活性化や適応免疫 系との連携が生じます ( 前ページ図. マクロファージ ) 受容体の種類 認識する物質 受容体の例 スカベンジャー受容体 変性 LDL など SR-A, CD36 など Toll 様受容体 (TRL) 細菌 ウイルス TLR1, TLR2 など ヒトでは 10 種類 NOD 様受容体 (NLR) 細胞内寄生細菌 NOD1, NOD2, Nalp3 など ヒトでは 23 種類 RIG-I 様受容体 (RLR) 細胞内ウイルス RIG-1, MDA-5, Lgp2 サイトカイン 増殖因子関連製品 MBL では サイトカインや増殖因子に対する抗体やキットを揃えています IL-33 ELISA キット 抗体 IL-33 は 様々な白血球に作用し 主に Th2 型のサイトカイン産生を誘導し 主に寄生虫感染に対する防御機構に関与しています IL-37 ELISA キット IL-37 は 自然免疫の過度の炎症反応に対するサプレッサーとして重要な役割を担っていることが示唆されています 関連製品の詳細につきましては MBL ライフサイエンスサイト (http:// ruo.mbl.co.jp/product/ cytokine/) をご覧下さい C 型レクチン受容体 (CLR) 真菌 結核菌 Mincle, Dectin-1, Dectin-2 など 17 種類 95

Th1 がサイトカインを産生 IFN-γ によりマクロファージが活性化 マクロファージの活性酸素や分解酵素の産生能が高まり病原体を殺傷 Th1 細胞 Th1 細胞 IFN-γ MHC クラス II IL-2 マクロファージ CTL MHC クラス I エフェクター CTL 異常細胞 樹状細胞が MHC と共に提示するペブチドを T 細胞が認識 CTL が IL-2 により活性化 増殖 CTL は Perforin Granzyme IFN-γ TNF-α などを産生し 異常細胞にアポトーシスを誘導 細胞性免疫 獲得免疫獲得免疫とは 感染した病原体を特異的に見分け それを記憶することで 同じ病原体に出会った時に効果的に病原体を排除できる仕組みです 適応免疫とも呼ばれます 自然免疫に比べると 応答までにかかる時間は長く 数日かかります ここで活躍している免疫担当細胞は 主に T 細胞 ( 細胞障害性 T 細胞 1 ヘルパー T 細胞 2 など ) や B 細胞といったリンパ球です 1 細胞傷害性 T 細胞 (CTL またはキラー T 細胞 ) とは 抗原を認識すると活性化し 同じ病原体に感染した細胞を攻撃 排除する T 細胞です 2 ヘルパー T 細胞とは 抗原を認識すると活性化し 同じ病原体を攻撃できる抗体を産生する B 細胞を選択的に活性化する T 細胞です 獲得免疫の主な特徴は 大きく分けると以下の通りです 1) 特異性と多様性 : 病原体は無数に存在しますが 生体はそれら全てに対してそれぞれに特異的に反応できる分子を持ちます どのような病原体 異物にも反応できますが 自分自身 ( 自己 ) には反応しません これを自己寛容といいます 2) 免疫記憶 : 一度感染した病原体を記憶し 再び同じ病原体に遭遇した際には感染 発症を防ぎ あるいは発症しても軽度で済むことができる迅速で効果的な免疫応答が発揮されます 自然免疫と獲得免疫の相互作用自然免疫において 末梢組織内に存在する樹状細胞は 病原体を貪食して取りこみ それらをペプチドに分解します そして リンパ節や脾臓に移動して 獲得免疫で働く T 細胞に 抗原ペプチドを提示します ( 抗原提示 ) 樹状細胞から提示された抗原に対して反応することのできる T 細胞のうち ヘルパー T 細胞は 自然免疫で病原体を貪食する食細胞に対して その免疫反応を増強させるようにも働きかけています ( 図. 自然免疫と獲得免疫の相互作用 ) 96

オプソニン化 中和抗体 補体の活性化 細菌 抗体 Fc レセプター ウイルス 活性を失ったウイルス 補体には 9 つの主成分がある 3 つの経路があるが 抗体は補体 C1 から次々に補体を活性化していく C1 C4 補体 食細胞 食細胞は Fc レセプターによって細菌表面に結合した抗体に結合し 効率的に貪食 ウイルス感染細胞 正常細胞 細菌 C2 オプソニン化 食細胞の動員膜障害複合体 (MAC) 形成による溶菌 C3 抗体の作用 9-3. わたしたちはなぜ予防注射で感染症から身を守れるのか? 獲得免疫と抗体 獲得免疫は 活躍するヘルパー T 細胞の種類や作用の仕方によって さら に 細胞性免疫 と 液性免疫 に分けられます 細胞性免疫局所的に起こる免疫反応で CTL やマクロファージが直接細胞を攻撃する免疫反応です ( 前ページ図. 細胞性免疫 ) ヘルパー T 細胞の1 種である Th1 細胞 が 樹状細胞が提示する抗原を認識して サイトカインを産生し そのサイトカインによって マクロファージ 細胞傷害性 T 細胞 (CTL) などの細胞が活性化されます 活性化された CTL やマクロファージは 低分子を分泌して 病原体に感染した異常細胞を攻撃 排除します 一部の CTL は メモリー T 細胞となって 異物に対する細胞傷害活性を持ったまま宿主内に記憶されます 液性免疫液性免疫は B 細胞と抗体が中心となる免疫反応です ヘルパー T 細胞 Th2 細胞 の産生するサイトカインにより B 細胞が刺激されると B 細胞が形質細胞へと分化し 大量の抗体を産生し 抗体は体液中を循環して全身に広がります また 刺激された B 細胞の一部は 抗原の情報を記憶しているメモリー B 細胞となって 再度の感染の際には 最初の反応より迅速に そしてより抗原に親和性が高い抗体を大量に産生することができます 抗体の役割には下記のようなものがあります ( 図. 抗体の作用 ) 1) 抗体は病原菌に結合し ( オプソニン化 ) 食細胞の貪食を助けます 2) 抗体には ウイルスや毒素に結合することで感染力や毒性を失わせる作用 ( 中和作用 ) を持つものがあります 3) 抗原と結合した抗体は補体経路を活性化します 補体はオプソニン化 食細胞の炎症部位への誘導 血管拡張 溶菌 細胞傷害などをひきおこ します 97

H 鎖遺伝子 VH1 VH2 VH3 VH D1~25 JH1~6 Cμ H 鎖の可変部 抗原結合部位 L 鎖の可変部 (x100~300) Fab L 鎖の定常部 遺伝子の組換え再構成 VDJ C Fc ドメイン H 鎖の定常部 遺伝子組換えによる免疫グロブリンの多様性 免疫グロブリンの構造 遺伝子再編成獲得免疫では 多種多様な病原体に対してそれぞれ特異的に反応できる T 細胞や B 細胞が同じく多数存在します これは 多様な抗原受容体をもつ T 細胞や B 細胞が存在しているためです T 細胞の抗原受容体を T 細胞受容体 (TCR) B 細胞の抗原受容体を免疫グロブリン (Ig) 1 と呼びます 抗原受容体の多様性は 遺伝子の再編成 によって実現されています ( 図. 遺伝子組換えによる免疫グロブリンの多様性 ) 2 遺伝子の再編成では 胸腺や骨髄で T 細胞や B 細胞が分化する過程で それぞれの細胞の抗原受容体の遺伝子の切り貼りがおこなわれ 抗原受容体に膨大なレパートリーがつくられます 免疫グロブリンは 2 本の重鎖 (H 鎖 ) と 2 本の軽鎖 (L 鎖 ) の計 4 本のポリペプチド鎖が S-S 結合でつながれた分子で 抗原はアミノ酸配列に多様性がある可変領域 (V 領域 ) に結合します H 鎖可変領域 (V H ) の構造 配列は たくさんある V D J の遺伝子群からそれぞれ 1 個の遺伝子が L 鎖可変領域 (V L ) は V J の遺伝子群からそれぞれ 1 個の遺伝子が選ばれて再編成されます 両者の組み合わせで計算上 1 千万種類以上の多様性が生み出されます TCR も 同じような仕組みで抗原認識部位の多様性が生み出されます TCR は免疫グロブリンと異なり 抗原分子そのものに直接結合するのではなく 主要組織適合性複合体 (MHC) 分子上の抗原が分解されたペプチドを認識します 自己反応性細胞の除去遺伝子再編成によって 多種多様な抗原にそれぞれ特異的に反応する免疫 1 免疫グロブリンは放出されると 抗体と呼ばれます 2 免疫グロブリン遺伝子の再編成メカニズムを解明した利根川進博士は 1987 年のノーベル生理学 医学賞を受賞しています 抗免疫グロブリン抗体 MBL では 各種免疫グロブリン ( イムノグロブリン ) に対する抗体を揃えています IEP( 免疫電気泳動 ) に使用可能です 製品ラインナップの詳細につきましては MBL ライフサイエンスサイト (http://ruo.mbl. co.jp/sch/?g=17) をご覧下さい 抗マウス β5t 抗体胸腺皮質上皮 (ctec) におけるポジティブセレクション ( 自己 MHC 拘束 ) に関わる 胸腺特異的プロテアソームの新規サブユニット β5t に対する抗体です < 参考文献 > Murata S, et al. Science 316, 1349-1353 (2007) 細胞が生み出されますが その中から 自己に対して反応してしまうような免疫細胞は 早期に排除されます 1 T 細胞の場合胸腺上皮細胞の細胞表面には主要組織適合性複合体 (MHC) が発現しており そこには自己に由来するペプチド ( 自己抗原 ) が乗っています 2 この MHC と自己抗原の組み合わせに強く結合してしまう T 細胞は 自己を攻撃する恐れがあり アポトーシスで排除されるようにプログラムされています 98 逆に MHC が認識できない T 細胞はやがて死んでいきます

静脈 胸管 輸出リンパ管 心臓 動脈 輸入リンパ管 T 細胞領域 辺縁洞 濾胞樹状細胞 高内皮静脈 B 細胞領域 ( 濾胞 ) 高内皮細静脈 リンパ節 輸入リンパ管 組織毛細血管 胚中心 髄洞 髄策 輸出リンパ管 組織液 リンパ管 T-B 境界領域 リンパ管には静脈と同じように弁が着いていて逆流を防ぎます リンパ節の構造 リンパ液と血液の循環 2 B 細胞の場合 B 細胞も T 細胞と同様に 自己反応性の恐れのあるものは分化の過程で排除されます 骨髄で 未熟な B 細胞の受容体に周囲の細胞の表面分子や体液中の分子が強く結合すると その B 細胞は死んでしまいます 結合がそれほ 1 二次リンパ器官にはリンパ節の他に 脾臓 腸管のバイエル板が含まれます 抗原がリンパの流れに乗ったものはリンパ節で 血液にはいったものは脾臓で 腸管にはいったものはバイエル板で捕捉されます ど強くない場合は もう一度遺伝子再編成がおこなわれます このようにして 選別された T 細胞や B 細胞は 胸腺や骨髄から出てリン パ節に運ばれます リンパ節での免疫細胞の出会い リンパ管は 先端の閉じた管として組織中にはりめぐらされています 毛 細血管からにじみだしてきた組織液はリンパ管壁の細胞の間を通ってリンパ管に流れ込みます ( 図. リンパ液と血液の循環 ) リンパ管にも 弁が付いていて筋肉の運動によって体の中心に向かって流れるようになっています リンパ液は リンパ節のような二次リンパ器官 1 に流れていきます ( 図. リンパ節の構造 ) 二次リンパ器官には 抗原を提示した樹状細胞も移動してきており T 細胞や B 細胞などの免疫細胞が効率よく出会える仕組みになっています 樹状細胞は 輸入リンパ管を通ってリンパ節の T 細胞領域に移動します 抗原特異的な T 細胞が樹状細胞と出会い 活性化されるとエフェクター機能を持つようになります エフェクター細胞となったキラー T 細胞とヘルパー 抗 CD93 抗体 MBL では ヒト臍帯血由来ナイーブTリンパ球 (CD4 + CD45RA + 細胞 ) に反応する CD93 抗体 (mni- 11) を販売しております この抗体は ヒト臍帯血中のリンパ球 ( 特に ナイーブTリンパ球 ) の新たな機能解析 新生児の免疫システムの解明 さらには再生医療分野での応用に有益な抗体であると考えられます 99

抗原 ( 病原体の一部など ) B 細胞 取り込んだ抗原の断片 輸入リンパ管 T 細胞 動脈 高内皮細静脈 形質細胞 抗体 静脈 輸出リンパ管 リンパ節内でのリンパ球の活性化 心臓へ T 細胞の一部はリンパ節から出て胸管から血液に入り 組織に運ばれて機能を発揮します 活性化した一部のヘルパー T 細胞は T-B 境界領域に移動します 抗原を捕捉した B 細胞は T-B 領域で あるいは 高内皮細静脈を介してリンパ節に入り T 細胞領域を通る時に T 細胞と出会う機会を得ます このとき 抗原を捕捉している B 細胞と その抗原に特異的な T 細胞がうまく出会うと 互いに活性化し合います ( 図. リンパ節内でのリンパ球活性化 ) こうした相互作用の結果 さらに分化が進み 親和性の高い成熟した質の優れた抗体を産生するようになります 9-4. 臓器移植をかんたんに行うことができない理由 自己と非自己 MHC (Major Histocompatibility Complex; 主要組織適合性複合体 ) 私たちの細胞の表面には MHC という糖タンパク質がたくさん ( 細胞 1 つ あたり 10 万の単位で ) 発現しています ヒトにおける MHC のことを HLA (Human Leukocyte Antigen; ヒト白血球抗原 ) といいます HLA を規定し ている遺伝子領域は第 6 番染色体短腕にあり タンパク質の構造および機能 の違いから クラス I(HLA-A -B -C など ) クラス II(HLA-DR -DQ -DP など ) クラス III の遺伝子領域に分類されています HLA はヒトのな かで最も多型性 ( 個人差 ) を示す遺伝子で 現在 HLA-A -B -C および -DR で 1 万種を超える遺伝子型が知られています (2015 年 4 月 http:// hla.alleles.org/nomenclature/stats.html) そのため 個体によって細胞表 ジェノサーチ HLA ver.2 Luminex 機器で 短時間で HLA 遺伝子型を判定する試薬です ジェノサーチ HPA ver2 血小板の表面抗原にも様々な遺伝子型があり 血小板輸血のときには拒絶反応を防ぐため正確に判定することが必要です ジェノサーチ HPA ver.2 は血小板の表面抗原の複数の遺伝子領域を ジェノサーチ HLA ver.2 と同じ原理で検査する試薬です 面に発現している HLA 分子は非常に多様性に富んでいます これにより 自己と非自己 ( 外来の細菌やウイルス ) を識別し 免疫反応を開始できます 100 骨髄移植や臓器移植では 白血球の HLA 型が一致しない移植片は非自己と みなされるため HLA 型の一致 不一致が治療効果に大きく影響を与えます

MHC クラス I ペプチド MHC クラス II ペプチド エンドソーム細胞外抗原 エンドソ エキソサイトーシス小胞 エキソサイトーシス小胞 CLIP リソソームと融合してペプチドの合成 ゴルジ体 ゴルジ体 細胞内抗原 MHC クラス Ⅰ 小胞体 MHC クラス II 小胞体 TAP ペプチド β2m インバリアント鎖 プロテアソーム MHC クラス I と細胞内抗原ペプチド MHC クラス II と細胞外抗原ペプチド MHC に抗原ペプチドをのせるすべての有核細胞は MHC クラス I 分子を持っていて 細胞内の抗原物質をペプチドに分解し MHC クラス I 分子とともに提示します また 樹状細胞 マクロファージ B 細胞は MHC クラス II も発現していて 外来性の抗原ペプチドを MHC クラス II とともに提示します これらの細胞を抗原提示細胞と呼んでいます 細胞内抗原タンパク質 ( 例えばウイルスが感染した細胞内で合成したウイルスタンパク質 ) は種々のタンパク質分解酵素をもつプロテアソームでペプチドに分解されます 抗原ペプチドは小胞体膜に存在する抗原処理関連トランスポーター (TAP) により小胞体内に運搬されてクラス I 分子に結合し ゴルジ体を経て細胞表面に運ばれます ( 図.MHC クラス I と細胞内抗原ペプチド ) 細胞外の抗原 ( 細菌 ウイルス粒子 可溶性タンパク質等 ) はエンドサイトーシスやファゴサイトーシスによって細胞内に取り込まれます このような小胞はリソソームと融合し 結果として細胞外抗原由来のペプチドを生成します 新しく合成された MHC クラス II 分子の α 鎖と β 鎖はリボソームから小胞体に移動し 蓋の役目をするインバリアント鎖と会合します 抗原ペプチドが膜融合によって入ってくると インバリアント鎖がはずれ 抗原ペ プチドと結合した MHC クラス II 分子は小胞輸送で細胞表面に運ばれます ( 図. MHC クラス II と細胞外抗原ペプチド ) 101

T-Select MHC Tetramer T 細胞受容体 抗原特異的 T 細胞 Th17 IL-6+TGF-β Th2 IL-4 B 細胞 IL-4 IL-5 IL-10 IL-13 IL-12 抗体 Th1 MHC 分子 β2m IL-17 CD4 + T TGF-β Treg IL-10 TGF-β IL-2 IFN-γ TNF-α ペプチド 蛍光標識物 MHC class II MDSC CTL 病原体 TLR 樹状細胞 S100A8/A9 CD8 + T パーフォリングランザイム IFN-γ TNF-α CD1d NKT MHC class I 標的細胞 細胞死 MHC と T 細胞 T 細胞は T 細胞受容体 (TCR) だけでなく 補助受容体である CD8 CD4 と共に MHC 分子に接触します 細胞傷害性 T 細胞 (CTL) は表面に CD8 を発現しており クラス I MHC 分子と結合します CTL は ウイルス感染細胞などの標的細胞を認識することでパーフォリンやグランザイムを放出し 直接アポトーシスを誘導して傷害します ヘルパー T 細胞 (Th 細胞 ) は表面に CD4 を発現し クラス II MHC 分子を表面に発現した細胞と結合します Th1 細胞は IL-2 や IFN-γ を産生し CTL やマクロファージ NK 細胞を活性化します Th2 細胞は IL-4 などのサイトカインを産生し B 細胞を活性します Th17 細胞は IL-17 を産生し 炎症に関与します 制御性 T 細胞 (Treg) は TGF-β や IL-10 を産生し いったん始まった免疫応答を能動的に終結させる機能をもっていると考えられています がんワクチンがん細胞では 細胞内でがんに特異的なタンパク質がペプチドまで分解され がん細胞表面にある MHC クラス I 分子と共にがん抗原ペプチドとして提示されます それを認識するがん抗原ペプチド特異的な細胞傷害性 T 細胞 (CTL) が活性化され がん細胞を攻撃します しかし CTL の数と力 ( 免疫力 ) が十分でない場合 がんは増殖と転移を続けて悪性化します がんワクチン療法は 抗原ペプチドを患者の血管内に投与し がんに特異的な CTL を強力に誘導することでがんを治療する方法です がんワクチン療法の効果を T-Select MHC tetramer MBL の MHC テトラマーは MHC とペプチドの複合体を 4 量体 ( テトラマー ) 化することで TCR との安定的な結合状態を維持し 抗原特異的 T 細胞を検出できるツールです T-Select MHC Tetramer は FITC PEあるいはAPC(allophycocyanin) といった蛍光物質で標識されているため フローサイトメーターを用いて 抗原特異的 T 細胞の検出が可能です がんワクチン療法の研究などに使用されています さらに 健常人の末梢血からがん抗原特異的 CTL を誘導することにも成功しています T-Select MHC class II Tetramer MBLでは ヒトおよびマウスの MHC クラス II のテトラマーを開発 販売しています 抗原特異的な CD4 + T 細胞を検出できる本試薬は 液性免疫や細胞性免疫の関係する様々な分野において重要な解析ツールとなることが期待されます 更に強めるため がん抗原ペプチドを提示する樹状細胞などの抗原提示細胞 を用いた工夫や 遺伝子治療との併用などの研究が進められています 102

パイエル板 抗原 ( 病原体の一部など ) 樹状細胞 M 細胞 IgA B 細胞領域 胚中心 IgA IgM B 細胞抗原 ( 病原体の一部など ) T 細胞 IgA 産生形質細胞 腸上皮 T 細胞領域 輸出リンパ管 活性化ヘルパー T 細胞 B 細胞 腸管免疫 胸管 血流 9-5. 腸管は最大の免疫器官 腸管免疫 近年 免疫学において 最も注目されている分野の一つが 腸管免疫 です 腸管免疫の特徴として 免疫細胞の数が多いこと ( 特に IgA 産生細胞と CD4 + 細胞が重要な役割を果たします ) と 感染症に対する防御のために 免疫を活性化する一方 栄養成分を摂取するために腸内細菌や食物に対して は免疫を抑制すること などが挙げられます 腸管免疫関連抗体 MBL では 腸管免疫に関連する M 細胞関連抗体を開発 販売しております 詳細は MBL ライフサイエンスサイト (http://ruo.mbl.co.jp/ news/immunology_news/1.html) をご覧下さい ヒトの腸管には 500 種類以上 約 100 兆個の腸内細菌が生息し 消化されなかった食物繊維などを発酵によって代謝しています 腸内細菌は 一定の構成比を保った腸内細菌叢 ( 腸内フローラ ) を形成しており もう一つの臓器 と呼ばれることもあります 最近の研究で 腸内細菌が 腸管における免疫系の成熟 (T 細胞の分化の完了 ) や その機能維持に寄与していることが分かり その詳細なメカニズムが明らかになってきています 例えば マウスを使った実験では 腸内細菌の代謝産物の一つである酪酸が 制御性 T 細胞の分化誘導を促進していることが報告されています 酪酸には ヒストン脱アセチル化酵素の阻害作用があることが知られており 酪酸によって 未成熟な T 細胞の DNA のうち 制御性 T 細胞への分化誘導に重要なFoxp3 遺伝子領域のヒストンのアセチル化が促進され 遺伝子の発現がオンに切り替わることで制御性 T 細胞へと分化することが明らかになりました 消化管の慢性炎症であるクローン病や潰瘍性大腸炎は 近年の食生活の欧米化に伴って 日本でも患者数が毎年増加しています これら炎症性腸疾患の患者の腸内フローラに異常が認められることから 自己免疫抗体検査と合わせて 腸内フローラを調べることによって 発症メカニズムの解明 治療法の確立が期待されています また 腸管の内壁に散在する M 細胞は腸内の消化物から様々な物質を取り込み 粘膜直下の免疫細胞に渡す役割を担っています ( 図. 腸管免疫 ) M 細胞の抗原伝達機構の解明や 経口摂取ワクチン ( 食べるワクチン ) の開発が 行われています 103

9-6. 自分が自分を攻撃する 自己免疫疾患 自己免疫疾患とは 免疫細胞が自己の物質を攻撃してしまうことで起こる 疾患の総称です 全身の組織に炎症が起こる 全身性自己免疫疾患 と 特 定の臓器を攻撃する抗体によって臓器の機能がおかされる 臓器特異的自己 免疫疾患 に大別されます 両者は 発症機序も異なると考えられており 前者は体中のどこにでもあるような抗原に免疫反応が起こり 発症します 一方 後者は それぞれの臓器の中の特定の組織中の抗原に対して自己免疫 制御性 T 細胞関連抗体 MBL では 自己免疫疾患と関わる 制御性 T(Treg) 細胞関連抗体を開発 販売しています マウス生体への投与で抗腫瘍活性を示す機能抗体や 転写因子 Foxp3 をはじめとする Treg マーカー分子に対する抗体も多数揃えています 反応が起こり 発症します どちらの場合も 標的となった臓器や組織に慢性的な炎症が起こってリンパ球や食細胞が浸潤し 組織が破壊されます 自己の物質に対しては 免疫系は反応を起こさないように出来ているにも関わらず なぜ自己免疫が働いてしまうのでしょうか? 多くの自己免疫疾患で 発症機序や病態は未だ不明のままですが 以下のような発症機序が明らかになっています 一つは 自己に対して反応してしまう免疫細胞を除去する仕組みが上手く機能しない場合です これは基本的に遺伝子の先天的な変異によって起こります 例えば 免疫性多腺性内分泌不全症 (Autoimmune polyendocrinopathycandidiasis-ectodermal dystrophy; APECED) は 全身の腺組織に自己免 IgG サブクラス BS-NIA IgG4 MBL では自己免疫性膵炎の診断基準に採用されている血中 IgG4 の測定試薬を販売しています 疫反応が起こります この原因遺伝子は AIRE で AIRE が欠損すると末梢特異的遺伝子の胸腺での発現が失われるために自己免疫反応性 T 細胞の除去がうまく行われません 二つ目は 免疫システムでバグが起こる場合です 例えば 普段 免疫系から隔絶されている組織 ( 脳神経系 眼 精巣など ) の抗原 ( 隔絶抗原 ) を誤って攻撃してしまう場合や 普段はタンパク質分子の内部に隠れている部位を抗原として誤って攻撃してしまう場合 病原体と似ている自己の抗原を誤って攻撃してしまう場合などがあります また 制御性 T 細胞の機能が失われることにより 自己免疫疾患が発症する場合もあります X 連鎖多腺性自己免疫不全症 (Immune dysregulation polyendocrinopathy, X-linked:IPEX) は 種々の自己免疫性炎症疾患を発症しますが この原因遺伝子は制御性 T 細胞 (Treg) の分化に重要なFoxp3 遺伝子です 制御性 T 細胞の機能が失われると T 細胞の恒常的な活性化が起こります 104 自己免疫疾患検査フロ-チャートポスター 下敷き 自己免疫疾患の診断基準と治療指針 第 7 版監修順天堂大学医学部附属順天堂医院膠原病 リウマチ内科教授髙崎芳成先生

MBL と自己免疫疾患 自己免疫疾患と 血液中に現れる自己抗体には 密接な関連性がみとめられることから 自己抗体の検出は 自己免疫疾患 の診断の補助として非常に有用です 多くの自己免疫疾患の診断基準に 疾患特異的な自己抗体の検出項目がとりあげられ ています MBL では 創業以来 免疫学 分子生物学の成果を取り入れ 多数の自己免疫疾患の自己抗体検査試薬を開発してきました MBL 製品は 国内外の多くの病院 検査センタ 大学で使用されています ベットサイドで手軽に行える簡便な検査から 全自動機器によって短時間で多項目を同時に検査できる試薬まで 様々なニーズに応えられる試薬を揃えています MBL 臨床検査薬サイト http://ivd.mbl.co.jp/ でも検査試薬 疾患の特徴 測定原理などをご紹介しています 間接蛍光抗体法による抗核抗体検査試薬 フルオロ HEPANA テスト ヒト咽頭がん由来の HEp-2 細胞を固定して貼り付けたスラ 抗セントロメア抗体 抗 Jo-1 抗体 イドグラスに 患者血清を反応させると HEp-2 細胞内の 抗原分子に自己抗体が結合し 蛍光色素標識二次抗体で検 出すると様々な染色パターンが得られます 染色パターンに よって自己抗体の種類を推測できるので 自己免疫疾患の一 次スクリーニング検査として使用されてきました MBL の フルオロ HEPANA テストは染色パターンが明確で 発売と 同時に国内外の多くの病院 施設で使用され 自己免疫疾患 診断の補助に貢献してきました HEp-2 細胞は核が大きく 種々の細胞周期の細胞が含まれているため タンパク質の分 布 発現 機能の解明 さらに未知のタンパク質の発見と分 子生物学の研究にも使われています 対応抗原 セントロメアタンパク質 CENP-B, CENP-A, CENP-C 間期核は 40 80 個の微細な顆 粒状の染色を認める M 期クロモ ソーム部に顆粒が 配列するのが特 徴である 対応抗原 ヒスチジル trna 合成酵素 細胞質に細かな顆粒状染色がみられ る 自己免疫疾患と感染症の症状に関わるデスモグレイン 天疱瘡は皮膚および粘膜を標的とする臓器特異的自己免 MBLでは 抗Dsg1抗体および 抗Dsg3抗体の検査試薬を 開発 販売しております 疫疾患の一つです 粘膜および皮膚の弛緩性水疱とびら ん面を特徴とする尋常性天疱瘡 PV と小水疱と落屑 を伴う紅斑を特徴とする落葉状天疱瘡 PF に分類さ れます PV 抗原 PF 抗原はそれぞれデスモグレイン 3 Desmoglein 3 Dsg3) デスモグレイン 1 Desmoglein 1 Dsg1) と命名されています また 皮膚では Dsg1 が Dsg3 よりも高発現していますが 粘膜では Dsg1 の 方が Dsg3 よりも明らかに発現レベルが低くなっていま す MBL では抗 Dsg1 抗体および抗 Dsg3 抗体の検査 試薬を開発 販売しております これらの検査試薬は 天疱瘡の診断または経過観察中の治療効果判定を目的と した測定に使用されています さらに 抗 Dsg1 抗体 抗 Dsg3 抗体を高い感度および特異的に測定することに ET より 天疱瘡の病型の血清学的鑑別が可能になりました 一方 ブドウ球菌性熱傷様皮膚症候群 Staphylococcal Scaled Skin Syndrome: SSSS や水疱性膿痂疹 と Dsg1 びひ Bullous impetigo は 黄色ブドウ球菌が産生 する外毒素 exfoliative toxin により引き起こされる水疱性疾患です 外毒素がこれらの疾患の水疱形成に関与することは 1970 年にすでに報告されていましたが その発症機序は長い間 解明されていませんでした 近年になり 慶應義塾大学 の天谷雅行教授らによって 外毒素が Dsg1 の 381 番目のグルタミン酸の直後を切断するセリンプロテアーゼ活性をもち SSSS の皮膚症状を引き起こす可能性が示されました 自己免疫性皮膚疾患である天疱瘡と感染症である SSSS において 標 的分子が同一であったことは 臨床的に非常に興味深い知見です 105

抗原に特異的な抗体がつくられる感作抗原 ( アレルゲン ) 抗原抗体反応によって症状が誘発抗原 ( アレルゲン ) 架橋 Th2 細胞 IL-4 など B 細胞 形質細胞 Fc レセプター IgE 化学伝達物質 ( ヒスタミン, ロイコトリエンなど ) の放出 肥満細胞ヘルパー T 細胞のうち Th2 と呼ばれる細胞は IL-4n などを産生し IgE 産生 B 細胞へのクラススイッチを促します アレルギー症状気道収縮, 炎症反応 IgE と肥満細胞によるアレルギの発生機序 9-7. 過剰な攻撃 アレルギー アレルギーでは 花粉や食べ物 薬剤に対して 過剰な免疫反応が起こり じんましん鼻水 下痢 蕁麻疹などの症状が出て ときには命を失うこともあります このアレルギー反応は IgE 抗体によって引き起こされます IgE 抗体は血中 の好塩基球や皮下や組織にいる肥満細胞の表面にある Fc 受容体に結合してお り この IgE に抗原が結合すると好塩基球と肥満細胞から細胞内の顆粒が放 出されます ( 図.IgE と肥満細胞によるアレルギーの発生機序 ) 顆粒中には ヒスタミンやセロトニンなどの炎症を起こす物質が大量に含まれており 血 管の拡張や平滑筋の収縮を引き起こします それが鼻水 蕁麻疹 嘔吐 下 痢の症状となります 抗原が大量に血中に入った場合は 全身の血管が拡張 することによって急激な血圧低下 呼吸困難というアナフィラキシーショッ クの症状を引き起こし 死に至る場合もあります IgE は 1960 年代にア レルギー患者さんの血中にアレルギーを誘導する物質に結合する分子がある ことが発見され その分子は新しいタイプの抗体である IgE であることがわ かりました IgE は 血中には微量にしか含まれていません IgE は 消化管 に線虫などの寄生虫が感染したときには重要な役割を果たします 寄生虫に 特異的な IgE が肥満細胞を刺激し 寄生虫の腸管内定着を防ぎます 最近は 腸内に寄生虫を持つ人は少なくなり 寄生虫に対する IgE より花粉に対する IgE の相対的な量が増え 花粉に対する肥満細胞の反応が活発化されたとも 考えられています 9-8. 抗体医薬の開発も行われています 感染症 感染は病原体が宿主に侵入し 病原体の感染力が宿主の免疫防御能力を上 研究者コラム北里柴三郎 予防医学の礎を築く 1885 年よりドイツのベルリン大学へ留学し 細菌培養法の基礎を確立したコッホ ( 炭疽菌 結核菌 コレラ菌を発見 ) に師事しました 1889 年に世界で初めて破傷風菌だけを分離して培養する純粋培養法を開発し 1890 年には破傷風菌抗毒素を発見しました さらに 血清療法という 菌体を少量ずつ動物に注射しながら血清中に抗体を産生させる画期的な手法を開発しました これにより 破傷風の予防が可能になったのです 1890 年には血清療法をジフテリアに応用して同僚であったベーリングと連名で 動物におけるジフテリア免疫と破傷風免疫の成立について という論文を発表しました 1892 年帰国し 1894 年にはペストの蔓延していた香港に政府によって派遣され 病原菌であるペスト菌を発見しました 回ったときに成立します 免疫能や栄養状態によっては感染しても病原体を 106

感染症に対する抗体医薬 回復に関わった抗体 ( 中和抗体 ) 融合 + 回復 未発症 B 細胞 SPYMEG 罹患 抗体産生細胞 中和抗体を産生するハイブリドーマを確立 エピトープ解析 重篤化 感染症の機序解明ワクチン開発 抗体調製 治療抗体への応用 感染症に対する抗体医薬 排除したり 病原体を体内に保ったまま発症しないこともあります 病原体 は様々な臓器に感染し 炎症を起こすので 症状や所見は臓器毎に異なりま すが 一般的には発熱 全身倦怠感 CRP(C- 反応性タンパク質 ) 産生 赤 血球沈降速度 ( 血沈 赤沈 ) の亢進 白血球異常がみられます 9-9. 抗体を用いた検査薬の開発も行われています 生活習慣病 生活習慣病として厚生労働省のホームページに糖尿病 脳卒中 心臓病 脂 質異常症 高血圧 肥満があげられており 生活習慣病は日本人の死亡原因 の 2/3 を占めています (http://www.mhlw.go.jp/topics/bukyoku/kenkou/ s e i k a t u / ) 糖尿病 小腸からブドウ糖が血管に取り込まれて血中ブドウ糖濃度が上がると 膵 臓 β 細胞からインスリンが分泌されます 組織の細胞表面のインスリン受容 体にインスリンが結合すると 体細胞はブドウ糖を吸収して血糖値を下げま す しかし 生活習慣の影響で血糖値が上がっても膵臓 β 細胞がインスリン 感染症関連製品 MBL では 1980 年代に新生児感染症で上昇する 3 種類の血漿タンパク質をベッドサイドで微量の血液から迅速に検査できる APR ラテックスを開発しました 新生児の場合 早期に発見することが予後に大きく影響することから 現在も改良品 APR-D ラテックスが多くの病院で使われています EB ウイルス (Epstein-Barr virus) 検出試薬 クラミジア ニューモニエ感染検査試薬も販売しています 最近では ヒトヒュージョンパートナー SPYMEG を利用し デング熱 インフルエンザウイルスの治療用抗体 ワクチンの開発に取り組んでいます を分泌できくなったり 細胞のインスリン受容体の数が減ったり あるいは働かなくなると糖尿病になります (2 型糖尿病 ) また 自己免疫反応によって膵臓のメタボリック β 細胞が壊されてもインスリンの産生量が低下し 糖尿病は発症します (1 型糖尿病 ) 脳卒中脳卒中は大きく脳梗塞と脳出血に分けられます 脳梗塞は 脳の血管が細くなったり, 血栓で詰まって起こります 脳出血では 高血圧や加齢によっ 107

108 srage CML 抗 CML 抗体 V C C V C C RAGE CRP S100A12 PCSK9 動脈硬化 肝臓 膵臓 脂肪細胞 肥満 糖尿病 AIM アディポネクチン RBP4 ビスファチン FABP4 マクロファージ Chitotriosidase 紺 : PCSK9(LDL 受容体の分解を促進 ) 水色 : 終末糖化産物関連赤 : アディポカイン ( アディポネクチン ビスファチン ) 緑 : 脂質代謝関連茶 : 炎症関連 RAGE: Receptor of AGE AIM: Apoptosis inhibitor of macrophage CML: N ε -(carboxymethyl)lysine FABP4: Fatty acid binding protein 4 RBP4: Retinol binding protein 4 生活習慣病関連分子 て脳の血管がもろくなって細い血管が破れて起き 周囲の神経細胞が死んで 麻痺や失語症などの症状がでます 肥満 食べすぎたり 運動不足であまったエネルギーは中性脂肪として脂肪細胞 に蓄えられます 肥満とは 医学的に体脂肪や内蔵脂肪が一定以上に多くなっ た状態のことです からだの脂肪のうち内臓に溜る脂肪が問題だといわれて いますが それは内臓脂肪から分泌されるアディポカインという物質が高血 圧や脂質異常症 動脈硬化 糖尿病などを引き起こす原因となるからです 脂質異常症 脂質異常症は 血液中の脂質 具体的にはコレステロールや中性脂肪が多 過ぎる病気のことです 中でも LDL( 悪玉 ) コレステロールが多過ぎると 動脈硬化を引き起こしやすくなります 心臓病 心臓病には 心臓の筋肉に一時的に血液が行かなくなることによって胸痛 の発作が起こる狭心症と 冠動脈の内腔がふさがって血流が一定時間以上途 絶え その血流で養われていた一部の心筋が壊死してしまう心筋梗塞があり ます 高血圧 血管を流れる血液の圧力が高くなると血管壁に負荷がかかり 動脈が傷み やすくなります また 高い圧力で血液を送り出す心臓の負担が大きくなり ます 生活習慣病関連物質の測定と創薬支援 MBL ネットワーク会社の株式会社サイクレックスは 生活習慣病の原因解明や創薬研究のための試薬 CircuLex シリーズを開発しています 高コレステロール血症に関係する PCSK9 測定試薬は PCSK9 とコレステロール受容体の結合を阻害する物質を試験管内で評価できるキットで 高コレステロール血症治療薬のスクリーニング 開発に有用です また 脂肪細胞から放出されるアディポカインの測定試薬 脂質代謝関連試薬 老化と長期の糖尿病患者に現れるタンパク質の構造的 機能的な変化に関与していると考えられている終末糖化産物 Advanced glycosylation end products (AGEs) の測定キット AGE 自己抗体の測定キットなど 生活習慣病全般にわたる製品を揃え 創薬研究に貢献しています 遺伝子検査 ジェノマーカー MBL ネットワーク会社 G&G サイエンス株式会社の ジェノマーカー は 様々な生活習慣病に関連する 10 から 20 カ所の一塩基多型 (SNP: スニップ 通常見られる塩基配列の個人差 ) を体質のマーカーとして測定し 疾患リスク= 病気に罹りやすいかどうか を評価する検査です 既に ジェノマーカー は国内の 300 施設以上の医療機関に導入され 発症前に生活習慣病の予防をする オーダーメイド医療 や 先制医療 の基礎情報として役立てられています 詳しくは G&G サイエンスウェブページ http://www.genomarker.jp/ inspection/ をご覧ください