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9月19日 mRNAワクチンで抗体が誘導できなくても、強いキラー細胞が誘導できる(9月14日 Nature Medicine オンライン掲載論文)

2021年9月19日

我が国では、65歳以上の人たちのワクチン接種はほぼ90%に達し、全人口比でも53%を超した。このまま接種が進んで、12歳以上の2回接種が8割を超すという状況が生まれるように思える。しかも、今回ワクチン以外に頼るすべがないことを知った政府も、早々とワクチンの3回接種を決定した。この決定に対して反対する理由はないが、このような決定がどの程度の科学的知識の上になされているのか興味がある。

3回目接種が議論された最大の理由は、ウイルスに対する抗体価が低下するという話だが、よほど遷延的な感染でもない限り、抗体は低下するのが当然だ。一方、ワクチン接種者の重症化率は、抗体低下後も低いことを考えると、キラーT細胞などの細胞性免疫の効果も正確に測定することが必要になる。これら科学的データを踏まえて、社会的にどこまでリスクをとるか、そのためにどのようなワクチンが必要になるのか、我が国独自の方針をオープンに、しかし迅速に議論してほしいものだ。

ワクチン接種による抗体とキラーT細胞の関係を、B細胞を抑える免疫治療中の患者さんで調べたのが、今日紹介するペンシルバニア大学からの論文で、9月14日 Nature Medicineにオンライン掲載された。タイトルは「Cellular and humoral immune responses following SARS-CoV-2 mRNA vaccination in patients with multiple sclerosis on anti-CD20 therapy(抗CD20抗体治療中の多発性硬化症の患者でのSARS-CoV-2 mRNAワクチン接種後の細胞性と液性免疫)」だ。

多発性硬化症は自己免疫病で、ミエリンに対する自己抗体を抑えるためにB細胞を抑えるCD20抗体治療が行われる場合がある。すなわち、抗体ができにくい状態で、ワクチンがどのような効果があるかを調べることができる。この状況を利用して、患者さんおよび健常人20人づつ、ワクチン接種時、1回目接種後10−12日目、2回目接種時、2回目接種後10−12日後、1ヶ月後に末梢血を採取、ワクチンに対する様々な反応を徹底的に調べた研究だ。

膨大な結果なので、詳細は省くが、結果の要点は以下のようにまとめられる。

  1. CD20抗体を投与されている患者さんでは、正常に近い抗体反応を示す方もおられるが、半分以上の方で、ほとんどスパイクや受容体結合部に対する抗体ができない。
  2. 抗体産生を助け、ワクチン接種後リンパ節内の濾胞でB細胞や樹状細胞で密接な相互作用を行うCD4T細胞について、末梢血で詳しく調べると、CD20抗体でB細胞が抑えられた患者さんでは、最もB細胞との関係が深いTfh細胞の低下が見られる。
  3. スパイク分子から用意したペプチドプールによるCD4T細胞の活性化を調べると、ほとんどの患者さんで、少しは低いがほぼ正常レベルの活性化が見られる。
  4. CD20抗体治療を受けている患者さんでは、2回目のワクチン接種後に、健常人より強い活性化CD8T細胞が現れてくる。
  5. スパイク由来ペプチドプールによる活性化を調べると、平均でCD20抗体治療を受けている患者さんの方が高い活性を示す。ただ、ばらつきは大きい。
  6. CD8T細胞の活性化と、スパイクに対する抗体価の関係を調べると、抗体ができない人ではより強いCD8T細胞の活性化が見られる。一方、B細胞と相互作用するTfhは、抗体が誘導できない人では、末梢血にほとんど出てこない。

以上が結果で、B細胞が抑えられることで、抗体の誘導が低下するとともに、直接相互作用するCD4Tfhの誘導が低下する。しかし一方で、キラー細胞の方は抗体を作るB細胞が抑制されている方が、高い反応が見られるので、CD20抗体治療を受けている患者さんでも、ワクチンの効果は期待できることが示された。

さらに、濾胞反応を強く誘導するmRNAワクチンに対する反応について、まだまだわからないことが多いこともよくわかった。臨床的効果から見てワクチン慎重論になる必要はないが、希有の機会を捉えて、徹底的に科学的分析を行い、人間の免疫反応を理解し、次に備えることの重要性を、政府も理解してほしい。

カテゴリ:論文ウォッチ

9月18日  ヤムナ民族の勝利の要因(9月15日 Nature オンライン掲載論文)

2021年9月18日

いわゆる青銅器時代に、中央アジアのステップ地帯からヨーロッパ全体に進出して、様々な文化とともに、インド・ヨーロッパ語を伝えたヤムナ文化は、先住民族が、ヤムナ民族で置き換えられることで広がったことが、ゲノム研究からわかっている。

個人的には、言語から土器まで、優れた文化を有している民族が周辺へと進出していくのは当然と思っていたが、この優位が何によりもたらされたのかについては考古学的に議論が続いてきたようだ。民族が置き換わるわけで、基本的には先住民を支配、あるいは滅ぼしながら広がったことになるが、例えばモンゴルや、匈奴の例から、馬の家畜化と利用、牧畜主体の生活が重要な要因ではなかったかと考えられてきた。しかし、東ユーラシアでは馬の利用が紀元前1200年まで見られていないことから、証拠を示す必要があった。

今日紹介するイエナ・マックスプランク人類歴史学研究所からの論文は、タンパク質解析で、ヤムナ民族が馬のミルクを含む乳製品を常食にしていたことを明らかにし、これがヤムナ民族拡大の大きな原動力だったことを示した研究で9月15日Natureオンライン版に掲載された。タイトルは「Dairying enabled Early Bronze Age Yamnaya steppe expansions(酪農が青銅器時代初期のヤムナ民族拡大を可能にした)」だ。

しかしこの1ヶ月でイエナ・マックスプランク研究所の論文を紹介するのが3回目になるが、考古学領域へのめざましい進出ぶりで、活動範囲がアフリカ、アジア、そしてヨーロッパと広がっているのがわかる。まさにヤムナ文化の拡大を彷彿とさせる。

この研究は、歯石の質量分析から、接種していたミルクの種類を特定することを可能にした実験手法の開発と、そして何よりも歯石に注目した着想にあると思う。

研究では中央アジアステップから出土した、新石器時代から青銅器時代の人骨から歯石を削り出し、質量分析法を用いて乳成分のタンパク質(カゼインやラクトグロブリン)が存在するか、どの動物種の乳成分かを調べ、いつから酪農がヤムナ民族に定着したかを調べている。

結果は明瞭で、新石器時代後期(BC4600-4000)のサンプルからは、一例を除いてミルク成分は全く検出できなかったが、初期青銅器時代(BC3300-2500)では、全例で主に羊、山羊、牛を中心に乳成分が検出され、最も酪農が進んでいたと考えられる領域では、馬の乳成分がはっきり検出できることを示している。

結果は以上で、牧畜という生活スタイルが、様々な文化を生み出し、これがヤムナ民族進展の大きな原動力になったという結果だが、初期青銅器時代の一部の地域ではっきりと馬の乳成分が検出されたことは、馬の家畜化がこの時代に進んでいたことを初めて示し、匈奴や蒙古のように、戦闘能力が高まったことも、拡大の要因であった可能性を示している。

ただ、ヤムナ民族のロマンより、イエナマックスプランク研究所の大躍進の方に感心した。

カテゴリ:論文ウォッチ

9月17日 エボラウイルスは人体内で長期間潜伏する(9月15日号 Nature オンライン掲載論文)

2021年9月17日

以前紹介したように、先月26日、梅北2期参加型ヘルスケアプロジェクトでは、WHO武漢研究所の調査メンバーを務められた、国立感染症研究所の前田健先生に、新型コロナウイルスと動物感染について話をしてもらい、YouTubeに収録しました。今日ようやくAASJホームページにも公開しましたので、是非ご覧ください(https://www.youtube.com/watch?v=fZUR8WQUkUM)。

この中で、新型コロナウイルスを含む多くの感染性ウイルスが、我々の周りの動物の中で潜伏して、ヒトに感染する機会をうかがっていることを詳しくお話しいただいています。

ただ、流行が収束して患者さんの発生がなくなった後も、場合によっては人間の中でウイルスが潜伏し、次の流行を引き起こす可能性もウイルスによっては示唆されている。この場合、流行後に、感染者集団を、PCRや抗体検査で長期間モニターすることが重要で、例えば、高いレベルで抗体が維持されることが起こったりすると、持続的感染が疑われる。

新型コロナウイルスの場合も、鼻粘膜でウイルスが増殖しているのに、下部気道では全く感染が見られず、しかも抗体治療を受けるまで105日間ウイルスを排出していた高齢者の話を、以前紹介したが(https://aasj.jp/news/watch/14412)、多くの人が無症状で経過することを考えると、科学的に不可能と片付けないで、人体内での潜伏の可能性を調べることも重要かと思う。

感染様式はコロナウイルスとは全く異なり、人体での潜伏の可能性が高いのがエボラウイルスで、今日紹介するフランスモンペリエ大学とギニアのコナクリ大学からの論文は、今年初めにギニアで発生したエボラウイルス感染の小さなクラスターが、2016年に収束した前回の大流行後、人体に潜伏し続けたウイルスによる可能性を示した研究で、9月15日Natureにオンライン掲載された。タイトルは「Resurgence of Ebola virus in 2021 in Guinea suggests a new paradigm for outbreaks(ギニアで起こった2021年のエボラウイルス感染再発生は新しいアウトブレークのパラダイムを示唆する)」だ。

新型コロナウイルスが猛威を振るっている今年1月、診断がつかないまま亡くなった女性(看護師)の葬儀に参列した夫を含む16人(うち12人死亡)の感染が確認され、アラートが発せられた。実際には、診断が確定していない7例も存在するが、WHOのワクチン提供を含む迅速な対応で、これ以上拡大せず、6月には収束が宣言されている。

この12人から、ウイルスが単離され、大体8割ぐらいのカバー率でウイルスゲノムが解読され、これまでの流行と比較された。

前回の流行からすでに5年が経過しており、当然コウモリなどの動物により維持されたものが再流行したと最初は考えられたが、ウイルスゲノムを調べると、前回ギニアで流行したザイールウイルスと比べて、12カ所(エボラウイルスのサイズは大体1.9Kb)しか変異が見つからなかった。すなわち、動物体内で分裂を繰り返していた可能性はほとんど考えられず、ウイルスが増殖せずに長く人体に潜伏していた可能性を強く示唆する結果だった。

最初の感染源となった女性の履歴を調べると、5年前の流行では感染していないが、親族25人が感染していることが確認されている。一方、この女性が働いていた病院や地域の人にはエボラ感染が見られないことから、新たに感染した可能性は少ない。以上の結果、この女性の体内でウイルスが潜伏していた可能性が高いと結論している。

実際、男性の精巣や女性の乳腺で持続感染が起こることが知られており、潜伏しやすい組織もあるのではと著者らは考えているようだ。とすると、同じような潜伏ケースがもっと多くの人にも存在する可能性があり、以前の感染者のモニタリングを続けることの重要性を示している。

ウイルスは様々な細胞メカニズム依存的に増殖する。また、自然免疫から逃れる何重もの仕組みを持っている。とすると、ホストゲノムに挿入されなくとも、潜伏という状態が起こることは考えられる。今後のパンデミックに備える意味でも、人体での潜伏メカニズムの研究が進むことを期待する。

カテゴリ:論文ウォッチ

9月16日 外傷後の慢性神経炎症を治療する(9月10日号 Science 掲載論文)

2021年9月16日

脳や脊髄外傷のやっかいな点は、傷害された局所神経組織だけでなく、それと神経結合を有している領域、特に視床に慢性の炎症がおこり、2次的な変性が進むことだ。結果、物忘れや、気分障害など、睡眠異常など多様な障害が続く。おそらく、ボクサーにやプロスポーツ選手に見られるパンチドランカーも、背景には外傷後の慢性炎症があると考えられている。

今日紹介するカリフォルニア大学サンフランシスコ校からの論文は、皮質を傷害した後に視床で誘導される慢性炎症状態誘導に、ミクログリア由来のC1q補体成分が主要な役割を演じていることを示し、治療への糸口をつけた研究で9月10日号のScienceに掲載された。タイトルは「Complement factor C1q mediates sleep spindle loss and epileptic spikes after mild brain injury(補体因子C1qは軽度の脳傷害による睡眠紡錘波の欠損を媒介する)」だ。

昨年、ミクログリアが分泌するC1q補体因子がシナプス除去に関わっていることを示した中国からの論文を紹介したが(https://aasj.jp/news/watch/12355)、補体は様々な状況で、神経発生やその異常に関わっている。この研究は、最初からC1qが外傷後に視床に誘導される慢性炎症に関わるのではと考えて行われた、いわば決め打ちの研究だ。

まずラット脳皮質が1mmぐらいの深さで傷害される圧迫による外傷を加え、その結果、反対側の視床毛様体核の細胞の喪失、特にGABA作動性の介在神経の欠損が誘導されることを確認する。そして、このようにして誘導した視床ではC1qの蓄積が起こるとともに、興奮性シナプス後電流(EPSC)の数と振幅の低下が見られる。

次に、どの細胞がC1qを分泌するのかをscRNAseqで調べると、期待通りミクログリアだけが合成、分泌し、一方C1の下流で活性化しシナプスに働くC4bを発現する細胞はオリゴデンドロサイト、アストロサイトであることがわかった。すなわち、グリア細胞での炎症反応を経て、介在神経が変化し、おそらく活性酸素を介して神経細胞死が誘導されるというシナリオが示された。

このように視床に炎症を誘導したラットでは、REM睡眠時に見られる紡錘波の頻度が低下し、さらに癲癇様のスパイク電位が見られる。睡眠時紡錘波の低下は、記憶の固定化を妨げることから、当然認知機能傷害を誘導することになる。

この研究では、最後にC1qの蓄積を抗体により除去することで、この異常が治療できるか調べている。結果は期待通りで、外傷後に髄腔内に抗体を注射すると、EPSCの回復と、癲癇様スパイクの消失が見られる。

結果は以上で、パンチドランカーの場合は難しいかもしれないが、一過性の脳障害の後おこる視床の慢性炎症については、抗体治療により改善させられる可能性が示された。現在、アルツハイマー病治療を目指し、抗体の脳内移行を高める研究も進んでおり、外傷後の慢性炎症に悩む患者さんを助ける切る札になるのではと期待している。

カテゴリ:論文ウォッチ

9月15日 ワクチン接種後に発症した脳静脈血栓症の解析 (8月6日 The Lancet オンライン掲載論文)

2021年9月15日

我が国のワクチン接種完了者はついに50%を突破し、今や米国を追い抜こうとしている。何千万という人が接種を受けると、様々な副反応が発生するのが当然で、それを正確に分析するのが医学の勤めだ。

我が国ではアデノウイルスベクターを用いるワクチンが使用されないのではと思っていたら、8月終わりぐらいから使用が始まったので、今日は英国の43施設から共同で8月6日、The Lancetにオンライン発表された、アストラゼネカワクチン接種後に起こった静脈血栓症の詳しい解析報告について、紹介することにした。タイトルは「Cerebral venous thrombosis after vaccination against COVID-19 in the UK: a multicentre cohort study (英国でcovid-19ワクチン接種後に見られた脳静脈血栓症:他施設コホート研究)」だ。

すでにアデノウイルスベクターを用いたcovid-19(ad-V)で、VITT(ワクチンによる免疫性血栓性血小板減少症)と呼ばれる特有の副反応が発生することを紹介し(https://aasj.jp/news/watch/15740)、早期に発見して濃縮免疫グロブリン投与などを行えば、治療可能であることを紹介した。

ただ、血栓性の病変が脳静脈に広がれば話は別で、命に関わる。もともと脳静脈に血栓が起こること自体まれで、血液の出口が詰まるため、急速な脳浮腫が発生する。動脈が詰まる脳梗塞と異なり、凝固異常症が背景に存在し、経口避妊薬の副反応として起こるケースは一般にもよく知られている。

この研究に参加した英国の施設では、今年の4月から約2ヶ月間に、ワクチン接種後、脳静脈血栓症で入院した99例の患者さんについて、VITTを併発している群70例と、併発していない群20例に分けて、臨床的に検討している。

  1. VITTを併発した前例はアストラゼネカAd-V接種群で、mRNAワクチンでは発生しない。一方、VITTを併発しない群では、mRNA接種後のケースも見られるが、もともと脳静脈血栓のリスク因子を持っている場合が多く、血栓はワクチンとは因果関係がないことが統計的に確認できる。
  2. VITT併発群では、ワクチン接種から血栓症発症まで7−12日経過しており、平均9日。
  3. VITT併発例では、死亡例、あるいは後遺症が残る例が、33/90と高く、他の原因による脳静脈血栓症と比べても、生命の危険を伴う重症副反応であることを示している。
  4. その意味で、ワクチン接種後1週間以降から発生する頭痛を見れば、VITT併発脳静脈血栓かどうかを早期に診断することが重要だが、検査値は患者さんごとに大きく振れており、血小板数が正常の半分以下、PF-4に対する抗体の存在、D-dimer上昇といった基準にこだわらず、何らかの凝固異常があればVITT可能性有りとして治療することが重要。
  5. VITT併発群では多くの患者さんで、脳静脈だけでなく、脳外静脈にも血栓が見られ、腹痛などを併発することが多い。
  6. 濃縮グロブリン投与とともに、ヘパリン以外の抗凝固剤の投与が治療としては有効で、外科的な脳圧除去術を施行した群は、後遺症発生が全例防がれた。

さらに詳しい内容については、是非論文を読んで欲しいと思うが、Ad-V接種後1週間以降1ヶ月以内で、頭痛、嘔吐を訴える患者さんは、VITT併発脳静脈血栓症を疑い、命に関わるので、CTを含む適切な検査と治療を行える施設に搬送し、外科的介入も含めた治療を行うことが重要であるというメッセージだ。

もちろんVITTの発生自体は極めてまれだが、我が国でもおそらく100万人以上の単位でアストラゼネカワクチンが使用されると想定されるので、常に対応を準備しておくことが医療側の義務で、間違っても見落とすことは許されない。

カテゴリ:論文ウォッチ

9月14日 エクソームデータからガン免疫状態を探る(9月8日 Nature オンライン掲載論文)

2021年9月14日

残念ながら、我が国のガンゲノム検査は、オンコパネルというガン関連遺伝子の狙い撃ち型検査になってしまったが、できるだけ情報を集め患者さんを治療するという点では、ガン遺伝子配列を解析するエクソーム検査や全ゲノム検査が望ましい。というのも、ガンの予後は、ガン遺伝子やガン抑制遺伝子だけで決まるわけではなく、ガンの根治達成にはガン免疫の力を借りることが必須であると、多くの医師が考えていることからもわかる。とすると、ガンの突然変位数やネオ抗原数、またガンに浸潤するリンパ球などの情報も欲しいのだが、オンコパネルでは不可能だ。

今日紹介するUniversity College of Londonからの論文は、ガン組織のエクソームシークエンスデータから、できるだけ正確にT細胞の浸潤を測定しようとした研究で、9月8日 Natureにオンライン掲載された。タイトルは「Using DNA sequencing data to quantify T cell fraction and therapy response(DNAシークエンスデータをガン組織のT細胞浸潤と治療効果の判定に利用する)」だ。

T細胞やB細胞がガン組織に浸潤しているかどうかを調べる方法には、1)ガン組織の組織学的検査、2)RNA配列を調べる遺伝子発現検査、が現在利用できる。一方、ゲノム解析をリンパ球の特定に利用することはほとんどなかった。というのも、ゲノム自体は細胞の種類によって変わらないことが普通で、そのおかげでガンに起こる突然変異を、ゲノムを正常細胞と比べることで把握することができる。

ただ、リンパ球だけは特別だ。というのもリンパ球では、免疫グロブリンやT細胞受容体遺伝子が再構成される。すなわち突然変異と同じことが起こる。従って、再構成により欠損した遺伝子領域をエクソームデータから算出することで、その組織にT細胞がどの程度存在しているか調べることができる。

なるほどgood ideaで、どうして考えなかったのかと思ってしまうが、欠損部位の検出限界を考えると、30カバレージ程度では、見落とすと考えるのが普通だ。実際、最も大きく変化するDJ領域の変化を元に、T細胞を検出しようとしても、カバレージ数に作用され、役に立たないことをこの論文でも確認している。

この研究では、T細胞受容体α遺伝子領域全体のエクソームが読まれる確率(リード数)、D領域を底として規則的に上昇することを利用して、領域内のどのエクソームからも、T細胞の頻度を算定できる方法TCRAを開発し、これを用いて組織内のT細胞の頻度を算定できるか調べている。

もちろんT細胞株を用いると100%、他の細胞株では0%、というTCRA値が得られることを確認した後、RNAシークエンシングによる遺伝子発現のデータおよび組織データと比較し、これらの方法で検出されるT細胞頻度とTRCAの間にはっきりと相関が見られることを示している。

以上、検査が予想通り使えることを確認した後、様々なガンのエクソームデータベースを用いて、

  1. ガン組織のTRCA値と、末梢血でのTRAC値は相関する。
  2. ガンの種類ごとにTRCA値の分布は異なる。最もTRCA値が高い組織が多いのは、膀胱ガンとグリオーマ。
  3. ガンの突然変異数と、TRCA値は相関する。また、グリカンの細胞外分泌に関わるSPPL3遺伝子を含む領域の欠損により、TRCA値が上昇する。
  4. 肺腺ガンでは、TRCA値が高いと、予後が良い。
  5. チェックポイント治療に反応する人は、TRCA値が高い。

などを示している。確かにアイデアは素晴らしいし、エクソームデータから新たな情報が得られることは素晴らしいが、示されたデータはばらつきが多く、実際の臨床に使えるかは疑問符がつく。この原因は決して方法の問題ではなく、ガン組織のサンプリングが、ガンの種類や状態で大きく左右されるため、同じ条件で比べることが難しいためだと思う。今後エクソーム解析を考えたガンのサンプリング方法の標準化にも期待したい。

一方で、現在積み上がった膨大なエクソームデータを使って、T細胞やB細胞も含めた解析を進めることが可能になったことは大きい。特にエクソーム解析のカバレージ数が低い場合でも利用できるのは素晴らしい。

翻って、我が国の問題に返ると、将来性を考慮せずにオンコパネル検査に依存する体制ができたことは、我が国ガン研究に大きな禍根を残すような気がしている。ガンゲノムでは大きく後れをとっている我が国だが、京大の小川さんのように、エクソームやゲノム解析でめざましい業績を上げている研究室がある。すなわち、多くの情報を迅速に解析する基盤はできている。今からでも遅くないので、シークエンシングベースのガンゲノム検査への転換を図るべきだと思う。

カテゴリ:論文ウォッチ

9月13日 相分離した線虫P granuleの安定化(9月10日号 Science 掲載論文)

2021年9月13日

これまで何度か相分離と生命現象に関する論文を紹介してきたが、オルガネラ形成メカニズムに相分離の関与が最も早く示されたのが、線虫の生殖細胞発生過程で生殖系細胞に偏在し、大きさや分布の動態が大きく変化するP granuleだろう。特に、受精後の最初の分裂で将来の生殖細胞系列だけに非対称的に分配されるダイナミックスは多くの研究者を引きつけてきたが、この動態に合わせて相分離がどう調節されているのかについては明らかではなかった。

今日紹介するジョンズホプキンス大学からの論文は、P granuleを形成する相分離したPGL分子の表面安定性をMeg3分子が維持することを示した面白い研究で9月10日号のScienceに掲載された。タイトルは「Regulation of biomolecular condensates by interfacial protein clusters(生物分子の凝集体を界面分子クラスターで調節する)」だ。

相分離は工業的に古くから利用されており、相分離した凝集体の界面でこれを安定化させる分子の利用はピッカリング因子として、1907年から知られていたらしい。わかりやすく言うと、カゼインにより乳脂のエマルジョンが安定化される現象もこれに当たる。

この研究ではP granuleの主成分と言えるPGLが相分離したとき、界面を安定化させる分子としてMeg3が働くのではと着想し、まず細胞内、および試験管内でのPGL 凝集体と、Meg3との関係を高解像度顕微鏡で調べると、Meg3がPGL凝集体の表面でクラスターを形成し、ピッカリング因子の働きをしている可能性を発見する。実際、Meg3がないと、凝集体が固くなり、また凝集体同士の融合が起こる。すなわち、Meg3はPGL凝集体をしなやかに保ち、凝集体同士の融合を抑える、ピッカリング因子としての役割を果たしていることを明らかにする。

この発見が研究のハイライトで、このような凝集体の調節により、凝集体自体と周りの環境との分子の交換は阻害されないまま、安定な相分離帯を形成できる。特に、PGLはリン酸化により融合が高まるが、Meg3によりこの融合を強く抑えることができる。これにより受精後PGLがリン酸化されることで凝集したがる傾向を、Meg3が押さえ、P granuleを次の段階で、片方の細胞だけに分布させられるように、至適条件を保っている。

実際、Meg3が存在しないと、最初の分裂前から大きなPgranuleができてしまい、その結果P granuleが片方の娘細胞にだけ分布して生殖細胞を決定することができない。

結果は以上で、まとめるとMeg3というピッカリング因子が存在することで、凝集体のサイズや固さを安定化させ、PGL自体の分子変化がおこっても、凝集体が維持できることが、P granuleの非対称的分布に必須であることを示し、相分離の研究が、その微細な調節機構解明へと進んでいることを示す面白い論文だと思う。

しかし、このような界面化学が工業的に利用されていることを知ると、進化の中で同じ制御過程が生まれていることに感心する。

カテゴリ:論文ウォッチ

9月12日 コロナウイルス感染のエピジェネティックス(9月3日号 米国阿アカデミー紀要 掲載論文)

2021年9月12日

リンパ球の免疫記憶やマクロファージの免疫トレーニングのcovid-19への関与を見ていると、当然のことながら、新型コロナウイルス感染やサイトカインストームと、エピジェネティックスの論文を紹介していても良さそうなのだが、これまで紹介する機会はなかった。

今日紹介するミシガン大学からの論文は、タイトルにSETDB2と呼ばれるヒストンメチル化酵素が記載されており、これはエピジェネティックス論文だなと、取り上げることにした。タイトルは「Coronavirus induces diabetic macrophage-mediated inflammation via SETDB2(コロナウイルスはSETDB2を介して糖尿病患者のマクロファージの炎症を誘導する)」だ。

肥満、糖尿病、そして老化の背景にインフラマゾームを介する炎症があることは何度も紹介したが、高齢者や糖尿病、肥満などの基礎疾患がある人はcovid-19感染により重症化しやすいのは、この慢性炎症が関わると考えられてきたが、明確な分子基盤を特定するまでには至っていない。

この研究ではサイトカインストームで上昇するサイトカインを調整するNFκb結合領域がH3K9ヒストンにより抑制されているのに着目し、H3K9のメチル化に関わるSETDB2の発現を、covid-19感染者からマクロファージを採取して調べると、他の病気でICUで治療を受けている患者さんのマクロファージと比べて、SETDB2の発現が強く抑制されていることに気づく。また、マウスに肝炎コロナウイルスを感染させる実験でも、同じようにマクロファージのSETDB2発現が低下していることがわかった。

ではSETDB2が炎症に関わるのかを調べる目的で、マクロファージ特異的にSETDB2をノックアウトする実験を行い、SETDB2ノックアウトマクロファージでは、コロナウイルス感染によりTNFやIL6の分泌が強く亢進することを示している。また、骨髄マクロファージにウイルスを感染させると、これらサイトカインの調節領域に結合しているH3K9が低下していること、すなわちSETDB2によるメチル化が低下していることを示している。

次に、SETDB2の発現を誘導するシグナル経路を解析し、通常ウイルス感染で最初に誘導されるIFNβによりマクロファージが刺激されると、Jak1/Stat3を介してSETDB2の発現が誘導されることを示している。すなわち、covid-19重症者では、この経路がうまく働かず、SETDB2が低下し、これがNFκb依存性のサイトカイン調節を高める結果を生んでいると結論している。

最後に、糖尿病とSETDB2との関係を調べ、

  1. 糖尿病患者さんではもともとSETDB2のレベルが低いこと。
  2. その結果感染により、INFやIL6などが上昇しやすいこと。
  3. TNF, IL6調節領域でのSETDB2結合を調べると、糖尿病で元々低く、感染によりほとんど結合が失われること。

を示し、少なくとも糖尿病でサイトカインストームが起きやすいのは、SETDB2の機能不全が起こっているからだと結論している。

以上をまとめると、1型IFNのシグナルがウイルス感染により伝わりにくくなる結果、SETDB2の発現が低下し、サイトカインストームが起こりやすい状態になることが重症化の一因であることが示唆される。そこで最後に、IFNβを投与する実験を行い、期待通りSETDB2の発現が戻っている。ただ、有意差はあるとしているが、サイトカインストームを抑える効果は、明らかだとは私には思えない。

以上が結果で、最後は少し尻すぼみといった感じだが、しかし糖尿病と局所の炎症をつないでいくエピジェネティックス研究は今後も重要だと思う。

カテゴリ:論文ウォッチ

9月11日 白斑症組織での複雑な細胞動態をsingle cell RNA sequencingで解析する(9月8日 Science Translational Medicine 掲載論文)

2021年9月11日

現役時代、当時大学院生だった西村栄美(現東大医科研教授)さんは、色素細胞の分化段階に応じてカドヘリンの発現が環境依存的に変化し、これによって神経堤から皮下組織に分布した後、上皮細胞層に移動し、最後に毛根のバルジ領域へ定着できるという論文を発表したが、そのとき色素細胞維持の複雑性に本当に感心した。

この色素細胞を上皮層に維持する過程が傷害され、上皮層の色素細胞が脱落する白斑症は、自己免疫性炎症疾患であることはわかっているが、なぜ局所的に白斑が起こり、他の場所では色素が維持されるのかなどわからない点が多い。

今日紹介するマサチューセッツ医科大学からの論文は、この難問に患者さんの皮膚から採取した細胞のsingle cell RNA sequencing(scRNA-seq)でアプローチした研究で9月8日号のScience Translational Medicineに掲載された。タイトルは「scRNA-seq of human vitiligo reveals complex networks of subclinical immune activation and a role for CCR5 in T reg function(人の白斑症のscRNA-seqによる解析は、臨床的症状が出る前に成立した複雑な免疫活性ネットワークと抑制性T細胞(Treg)のCCR5の機能を明らかにした)」だ。

皮膚は安全に細胞の採取ができる組織で、single cellレベルでRNA発現を調べるscRNA-seqを病態解析に利用しやすく、この技術で薬剤過敏性症候群の治療法が明らかにした論文は(https://aasj.jp/news/watch/12272)、以前紹介した。

この論文では、健常人、患者さんの正常皮膚、患者さんの白斑部位の3カ所から細胞を採取し、これをscRNA-seqで解析して、色素細胞が白斑部位でなぜ脱落しているのかを解析している。ただ、一般的な皮膚組織のバイオプシーの代わりに、suction blister biopsyと呼ばれる、皮下に液を注入し、そこに遊離してくる細胞を吸い出すという方法で細胞を採取している。おそらく、ケラチノサイトや色素細胞の収量は落ちるが、single cell suspension 回収という点ではいいのかもしれない。実際この方法では皮下組織の細胞はほとんど混入してこないようだ。

このように主に上皮内の細胞に限るという条件でscRNA-seqが行われ、膨大なデータから、以下のことが明らかになった。

  • これまで白斑の重要な原因であると考えられていたインターフェロンγ(IFNγ)は、ケラチン細胞で最も合成が多いが、これは健常皮膚と白斑では差がない。
  • 一方、T細胞では、Tregを含めた全てのサブセットでIFNγが上昇している。この上昇は白斑を問わず患者さんの皮膚全体で見られるが、白斑部位では特に上昇が激しい。すなわち、T細胞の活性化という点では、すでに病気は始まっているが、何らかの要因で白斑部位でさらにIFNγが上昇する。
  • 白斑部位の各細胞の遺伝子発現から、様々な細胞同士で相互作用が進んでいることがわかる。色素細胞について注目すると、ケラチン細胞が作るマトリックスにより接着する仕組み、およびTGFβとその受容体によるシグナルの変化などを捉えることができる。以上のことから、炎症によりケラチン細胞との関係が変化して色素細胞が脱落することが強く示唆される。
  • 一方、直接T細胞やNK細胞により色素細胞が傷害される可能性も高く、特に白斑局所ではMHCの発現が高まっている。
  • Tregは白斑を抑える働きがあることが知られているが、白斑部位ではIFNγを発現し、炎症により遺伝子発現プログラムが変化している。特にCD8T細胞と相互作用する時に使われるCCR5ケモカイン受容体の発現が高まっている。
  • マウスの実験でCCR5は、TregがCD8T細胞機能を抑制するのに必須であることがわかっている。従って、CCR5が白斑局所のTregで上昇しているのは、このシグナルが何らかの契機で伝えられにくくなっているのか、あるいはこのシグナルが細胞遊走ではなく、Tregが炎症を悪化させるシグナルとして働いている可能性を示唆する。

以上が主な結果で、少し私自身の勝手な解釈を加えているが、病気が全身病であること、ただ白斑局所ではさらに強い炎症が起こっていること、そして何よりもそこで起こる細胞間相互作用は超複雑だが、それだけ新しい治療標的が見つかる可能性が大きいことがよくわかった。

カテゴリ:論文ウォッチ

9月10日 抗体依存性ガン貪食治療の効率を高める分子のスクリーニング(9月8日 Nature オンライン掲載論文)

2021年9月10日

ガンの免疫療法というと、現在ではCAR-Tやチェックポイント治療になってしまうが、実際にはガンに対する抗体を用いてガンを貪食させる治療も主流の一つで、Bリンパ腫に対するcCD20抗体などは最もポピュラーな免疫治療と言っていい。

抗体によるガン細胞の障害性は様々なメカニズムが動員されると考えられるが、最も重要なのはマクロファージによる貪食で、これを高めることでより抗体の効果を促進することが期待される。その典型が、マクロファージの貪食を阻害するdon’t eat meシグナルCD47で、抗体でこの機能をブロックすると貪食能が促進する。

今日紹介するスタンフォード大学からの論文は、CD20抗体で誘導する抗体依存性貪食(ADCP)を促進したり抑えたりする分子をクリスパーでスクリーニングし、ADCP治療の分子標的を探索する研究で、9月8日Natureにオンライン掲載された。タイトルは「Inter-cellular CRISPR screens reveal regulators of cancer cell phagocytosis(細胞間でのCRISPRスクリーニングによりガン細胞貪食に関わる調節因子が明らかになった)」だ。

ともかくクリスパーを用いる機能分子探索法を駆使した研究だ。

まずBリンパ腫をCD20抗体で治療する設定で、ガンの方の遺伝子をクリスパーで網羅的にノックアウトするスクリーニング法を用い、ノックアウトされることで、より貪食されやすくなる分子を探索している。当然CD47は一番に出てくるが、それ以外にもいくつか分子がリストされてくる。

次に、クリスパーを用いてプロモーターを活性化させるスクリーニングを行い、発現するとマクロファージに貪食されにくくなる分子を探索し、これまで知られていないいくつかの分子をリストするのに成功している。

こうしてリストされた分子は、今後、治療標的になり得るか個別に検討することになるが、スクリーニング自体が妥当なものかどうか調べる意味で、このリストの中から、両方のスクリーニングでリストされた、すなわちノックアウトすると貪食が促進し、発現すると貪食が押さえられるAPMAPを選んで、あとはこの分子からのシグナルについて検討している。

遺伝子ノックアウトを用いて、スクリーニングの結果を確認した後、APMAPの作用はCD20抗体だけでなく、ADCPを誘導する様々な抗体、また様々なガン細胞、そして移植したガンでも同じ効果を示すことを確認している。

そのあと、この分子を認識するマクロファージ側の分子の探索を、これもクリスパーを用いて行っているが、スクリーニングの仕方は面白い。すなわち、APMAPノックアウトで食べやすくした腫瘍細胞と、CRISPRでマクロファージ細胞表面上の受容体を網羅的にノックアウトしたマクロファージプールと培養し、腫瘍を取り込んだマクロファージと、取り込めなかったマクロファージをFACSで分別する方法を用いて、最終的にAPMAPノックアウト細胞特異的に貪食が高まる分子としてGPR84を特定している。

GPR84はカプロイン酸や中鎖脂肪酸により活性化されるG共益型受容体で、これがAPMAP欠損によりなぜ刺激されるのかは難しい。しかし、GPCR84を活性化してやると、抗体依存性の貪食能を高めることができることから、APMAPは何らかの経路でGPR84のリガンド合成を阻害し、これにより貪食を阻害していると考えられる。

以上が結果で、まとめると、通常APMAPにより中鎖脂肪酸やカプロイン酸の分泌が阻害されており、この抑制が外れるとマクロファージ側のGPR84が活性化し、これがガン抗原と結合した抗体を認識するFc受容体シグナルと強調してマクロファージの貪食能を高めているという結論になる。とすると、GPR84単独の活性化も抗ガン剤として抗体薬と併用する可能性が考えられる。

また増殖能を活性化する方法の開発は、ガンへの応用にとどまらず重要な分野に発展すると思う。

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