今日紹介するブラジル Butantan 研究所からの論文は、完全な息抜きになる論文で、一般の人も十分楽しめる、少なくとも日本に住む我々がほとんど想像だにしない生き物の話で、３月８日号 Science に掲載された。タイトルは「Milk provisioning in oviparous caecilian amphibians（卵生のアシナシイモリのミルク供給）」だ。

まずタイトルにあるアシナシイモリだが、先日紹介したように爬虫類では蛇だけでなく手足のない種類が存在することは知っていたが、流石に両生類でそんな種がいるとは全く知らなかった。この論文の紹介がニューヨークタイムズで写真付きでされていたので、まずこのサイトにサーフして（ https://www.nytimes.com/2024/03/07/science/caecilians-milk-amphibians-worms.html ）　アシナシイモリの姿を見てほしい。熱帯の地下に適応したため、ほとんどミミズと同じ形で、体節形成時の節ができている。もちろん四肢は失っている。

今回研究されたアシナシイモリは卵生であるにも関わらず、メスが孵化した子供を２ヶ月にわたって育てる。この時、外敵から守るだけでなく、ミルク用の物質を皮膚に染み出させることで、餌を与えることが知られており、この結果孵化後急速に体重が増える一方、メスは子育てが終わると３０％の体重を失うことが知られていた。

この研究では注意深い生態観察を続ける中で、皮膚に滲み出たミルクよりは、お尻のベントからミルクを分泌して、一種の授乳が行われている事を発見している。実際、子供はベントからミルクを飲むケースが圧倒的に多い。

このベントにつながるのが卵管で、授乳が必要な時期には乳腺のような上皮構造が発達し、ここに脂肪が存在することも確認している。

面白いのは授乳する１分前に子供が高い音を出して母親に知らせているようで、この音と母親の反応についてはまだメカニズムは明確になっていないが、哺乳動物で見られる母子間の相互作用に相当するものがすでに発達している。

最後に、ミルクの成分を調べると、４９％がパルミチン酸、４９％がステアリン酸で、長鎖脂肪酸がほとんどを占める。他にも上皮細胞が脱落したことによるタンパク質なども存在する。人間のミルクでは、３２％がパルミチン酸、１８％がスレアリン酸なので、十分以上にミルクとしての機能を果たせることがわかる。 以上が結果で、地球上にはいくらでも想像を超えた生物が生息している事を実感した。しかし、ジャングル歩きをしていて見つけたら、大きなミミズと間違うと思う。

細胞が経験した事象を生体内で記録するイベントレコーディングの方法開発が進んでいる。一つは刺激による転写変化を用いる方法で、古くは神経刺激による Fos などの一過性変化を用いて、パーマネントに細胞標識を行う方法だが、最近ではクリスパーを使って新たに細胞内に変異を蓄積してバーコードにする手法などがある。

今日紹介するロックフェラー大学からの論文は、酵素反応を用いて相互作用している細胞表面に標識を行う方法で、転写をイベントレコーディングのシグナルに用いる方法と比べ、既存のさまざまな技術を組み合わせることができる点で面白い方法だ。タイトルは「Universal recording of immune cell interactions in vivo（生体内免疫細胞間相互作用の普遍的レコーディング）」で、３月６日号 Nature にオンライン掲載された。

この方法は２０１８年に発表されており、その時は細胞表面の CD40L と CD40 の相互作用を記録するのに使われている。方法の原理だが、細胞表面に黄色ブドウ球菌由来の Sortase を発現させ、この細胞にビオチン化した LPTXTG分子を供給すると、オリゴグリシンを細胞膜上に発現する相手型の細胞をビオチン標識できるという、少しややこしい方法だ。最初の論文では CD40L に Sortase(SrtA) を結合させ、CD40 にオリゴグリシンを結合させる事で、両者が相互作用した時 CD40陽性相手方細胞をビオチンラベルできる事を示していた。

ただ、このようなあまりに分子特異的標識法では用途が限られるため、この研究では SrtA をそのまま細胞表面に発現させ、相手型は Thy1分子N末にオリゴグリシン（g5) を発現した人工分子を発現させることで、特定の細胞がどの標的細胞と反応しているのかを記録できるようにしている。

さまざまな基礎実験を行った上で、免疫系に絞って生体内での相互作用を調べている。

• 卵白アルブミン特異的 T細胞表面に SrtA を発現させ腹腔注射し、抗原をロードした G5発現樹状細胞(DC)とリンパ節内で会合させ、ビオチン化 LPTXTG を注射すると、リンパ節の DC の６％ぐらいがラベルされる。この時 MHC-II をブロックするとラベルされないので、抗原ペプチド/ MHC を介して相互作用した DC を特異的にラベルできていることがわかる。
• 次に Treg と反応する細胞を調べている。全身に G5-Thy1 を発現するマウスで、FoxP3-Cre で Treg 特異的に SrtA を発現させ、刺激なしにビオチン化LPTXTG を注射すると、予想通り Treg と相互作用している DC がラベルされる。そして、DC の中でも全身を移動している DC がラベルされることが明らかになった。ただヘルパーT細胞/DC相互作用と比べると、MHC-IIブロックの影響は大きくなく、Treg が MHC-II を介してだけでなく、他の分子を介して DC と相互作用していることがわかった。Treg刺激の抗原を特定するためには極めて重要な方法になると思う。
• 次にB細胞に SrtA を発現させ、抗原刺激後の胚中心で B細胞と相互作用を行う T細胞を調べ CXCR5 と PD1 を強く発現した FH-T細胞だけがラベルされる事を示し、極めて特異的T/B相互作用を捉えられる事を示している。
• リンパ球以外に SrtA を発現させる実験も可能だ。腸上皮と相互作用するリンパ球を、single cell RNA sequencing と組み合わせて調べている。腸上皮特異的に SrtA を発現させ、ビオチン化 LPTXTG を注射すると、その時腸上皮と相互作用していたリンパ球をラベルすることができる。こうしてラベルされた細胞を DNAバーコードをつけたビオチンに対する抗体と反応させる事で、相互作用がないためラベルされなかった細胞から区別した上で、腸内の全免疫細胞について single cell RNA sequencing を行い、腸上皮と相互作用していた細胞の遺伝子発現を調べると、Eカドヘリンと結合する αE/β7インテグリンを発現したT細胞が特異的にラベルできる事を示している。この結果は、将来の応用範囲の広さを感じさせる。たとえばガン組織に SrtA を発現させる事で、そこでがん細胞自体、あるいは環境細胞と相互作用するT 細胞を特定し、さらには 抗原受容体まで特定できる可能性がある。
• 最後に、LCMウイルス特異的CD8 に SrtA を発現し、G5-Thy1 を発現したマウスに移植、そこに LCMウイルスを感染させるとともにビオチン化LPTXTG を注射して、ウイルス特異的T細胞と相互作用する細胞を調べている。結果、リンパ節では DC だけでなく、さまざまなタイプのマクロファージが相互作用している事、さらにリンパ節だけでなく、肺、肝臓など多くの組織でマクロファージとウイルス特異的CD8T細胞の相互作用が起こっている事を明らかにしている。

以上、詳しく紹介しても仕切れない量のデータだが、免疫系だけでなく、さまざまな細胞間相互作用を調べるのに重要なテクノロジーになる予感がする素晴らしい論文だった。

先週 40Hzの刺激を視覚・聴覚から導入して脳内に γ波を発生させることで、脳内 Glyjmphatic を介する脳脊髄液のドレーンが上昇し、アルツハイマー病などの神経変性が抑制されるという論文を紹介した。刺激の性質から当然神経がまず興奮して、それから様々な反応が進むと考えられるが、３月２日に紹介した研究では、刺激興奮した神経細胞から血管作動因子が分泌され、ドレーンを高めるという話だった。

ところが今日紹介するMITからの論文は、光と音を介する40Hzの刺激が脳細胞の遺伝子発現を変化させることで、化学療法に伴う脳変性を抑える働きがある事を示した研究で、３月６日 Science Translational Medicine に掲載された。タイトルは「Gamma entrainment using audiovisual stimuli alleviates chemobrain pathology and cognitive impairment induced by chemotherapy in mice（視覚・聴覚刺激を通して γ波同期を誘導することで化学療法後の病理反応や認知障害を抑えることができる）」だ。

アルツハイマー病の神経変性を抑えることができるなら、化学療法後に起こる神経変性にも効果があるのではないかという素朴な問いからこの研究は始まっている。

まずマウスに電極を装着して視覚、聴覚から40Hz刺激で同期した γ波を脳に発生させる事を確認した後、一般に白金製剤と呼ばれる抗ガン剤の一つシスプラチンを投与し、同時に γ波刺激を１日１時間、２１日間続けている。

シスプラチンはDNAに結合して複製時にDNAが切断されるが、γH2AXに対する抗体で検出すると、切断部位が低下している。また傷害部位のミクログリア数の上昇やアストロサイトの活性化も抑えられる。

Single cell RNA sequencing でこの差の原因を調べると、もともとシスプラチンにより多くの遺伝子が変化するので評価は難しいのだが、特にミエリン鞘を形成するオリゴデンドロサイトで、ミトコンドリア代謝などに関わる遺伝子が上昇し、細胞死に関わる遺伝子は低下することがわかる。また、活性の変化が見られるミクログリアを調べると、シスプラチン抵抗性分子や翻訳に関わる分子が上昇、一方で自然炎症に関わる分子が減少している。

オリゴデンドロサイトで最も大きな変化が認められたことから、組織的に調べると、前駆細胞の増殖は見られないが、細胞死が抑えられるため減少程度が抑えられている。

このように神経変性、特にオリゴデンドロサイトが守られ脱髄が防がれる事で、さまざまな認知機能障害が抑制され、また不安神経症の発生も抑えられる。またこれらの改善は、シスプラチン投与と γ波刺激を行った後１３０日経っても見られる。特にシスプラチン投与を受けない正常レベルへの回復が γ波治療を行った群で著しく、臨床応用への期待が高まる。

一方で、シスプラチン投与後、脳の病理変化が固定されてしまうと、γ波刺激は脱髄も含めて病理学的変化をもとには戻せないが、ミクログリアの活性やアストロサイトの炎症性変化はもとに戻すことができ、問題を処理し解決する能力が回復する。

最後に、シスプラチン以外の抗ガン剤で同じ効果が見られるか、メトトレキセート投与と γ波刺激を行った後、組織学的、認知行動学的解析を行い、オリゴデンドロサイトの減少が防がれ、ミクログリアやアストロサイトの炎症性変化が抑えられる事を示している。

結果は以上で、全てマウスの実験だが、すでに γ波刺激は治験が進んでおり、安全性も確認されているので、特に小児の化学療法時に問題になる脳への副作用を抑えるための治験も進めてほしいと思う。何か急速に γ波刺激両方が拡大してきている印象がある。

ついでに老化による変性にも効くかも知りたい。

抗CD20抗体（リツキシマブ）は、悪性リンパ腫や骨髄腫などB細胞系の腫瘍に使われてきたが、この抗体でB細胞が傷害されるメカニズムは、NK細胞によると考えられている。一方NK細胞の活性化には、IL-2 や IL-15 と結合する β、γ 受容体が関わっていることもよく知られている。そこで当然考えられるのが、CD20抗体に IL-2 や IL-15 を結合させ、腫瘍細胞とNK細胞を近づけるだけでなく、腫瘍と結合したNK細胞を活性・増殖させ腫瘍をさらに効果的に抑制しようとする方法だ。このHPでも紹介してきたが、IL-2 や IL-2α 受容体と結合しない変異 IL-2 を結合させた抗体治療は臨床治験が行われるところまできているが、抗体と結合させても非特異反応を完全に防げないことがわかってきた。

今日紹介するドイツ・チュービンゲン大学からの論文は、IL-15α に全く結合できない変異 IL-15 を CD19 や CD20 に対するモノクローナル抗体に結合させると、特異性の高いNK細胞治療が可能な事を示した研究で、３月６日号 Science Translational Medicine に掲載された。タイトルは「Immunocytokines with target cell–restricted IL-15 activity for treatment of B cell malignancies（標的細胞上で IL-15 を活性化する免疫サイトカインによるB細胞腫瘍の治療）」だ。

この研究ではまず CD19 抗体に IL-15 を結合させると、CD19 抗体だけを使うより効率よく腫瘍を殺せる事を確認している。その後、構造に基づいて IL-15 の様々な変異体を作成し、この中から βγ 受容体への結合は残したまま、α 受容体との結合性を喪失した変異体を特定し、さらにNK細胞の細胞傷害性および増殖刺激活性を調べ、NKを特異的に活性化する変異体を特定するのに成功している。

次に、こうして作成した変異 IL-15 を anti-CD19 や anti-CD20 と結合させ、B細胞腫瘍とヒト末梢血との混合培養に加えると、末梢血内のNK細胞が増加し、強い腫瘍抑制効果を発揮することがわかる。

そこで最後に、免疫不全マウスにヒトB細胞腫瘍とヒト末梢血を注射。これに CD19 や CD20 抗体結合-変異 IL-15 を投与して主要抑制を調べている。普通の治療用抗体だけを投与するのと比べると、はるかに強い抗腫瘍活性が得られており、この方法で腫瘍に IL-15 を介してNK細胞をリクルートしてガンを抑制することが十分できる事を示している。

結果は以上で、示されたデータを見ると、完全にガンを消滅させるまでにはいっていない。ただ、ヒト末梢血をNK細胞ソースとして投与する実験系を用いているので、十分なNK細胞の供給が望めないのかもしれない。事実、末梢血の代わりにNK細胞を移植する実験系では、より強い効果を認めている。

NK細胞は特異性がない事、MHC 依存性がないことから、ガン局所にうまくリクルートしてやればこれまで以上に治療に使えるのではと考えられている。抗原特異的キラー細胞の場合、まずネオ光源を特定する必要がある。しかし、NKの場合、抗原にこだわる必要がない。さらに、他人のNK細胞でも働いてくれるので、迅速に免疫治療を行える点ではメリットがある。その意味で、NK治療に、ガン特異性を持たせる治療が有望なのは明らかで、これまでのリツキシマブなどの治療効果をさらに確実なものにしてくれる可能性があると思う。

先日紹介した40Hzの光と音で海馬に γ波を発生させ、脳の Glymphatic の流れを促進する論文では、血管の拍動とアストロサイト終足部へのカリウムチャンネルの移動が流れを促進していることが示されていた（https://aasj.jp/news/watch/24037）。

この場合、神経活動により様々な作動因子が神経から分泌されることが引き金になるが、今日紹介するワシントン大学からの論文は、神経が協調的に興奮すること自体がイオンの流れを発生させ Glymphatic の流れを駆動することを示した研究で、２月２８日 Nature にオンライン掲載された。タイトルは「Neuronal dynamics direct cerebrospinal fluid perfusion and brain clearance（神経のダイナミックスが脳脊髄液の灌流を高め老廃物を除去する）」だ。

以前、人間の脳脊髄液（CSF）の流れを追跡したボストン大学の論文を紹介したが（https://aasj.jp/news/watch/11657）、脳波の活動と CSF が連動していることが示されていた。この研究にヒントを得て、脳の活動自体が CSF 駆動力になっているのではと考え、脳波をとりながら CSF の流れをイオン流として検出する方法を組みあわせて調べると、神経の協調的興奮を示す大きな振幅の興奮の波に一致して CSF の流れのパルスが生じることを発見する。全体がランダムに興奮している覚醒時にはこのようなイオンのパルスは生じない。

これがイオンパルスだけでなく、脳からの分子の除去に関わることを示すため、デキストランを注射して追跡すると、神経興奮を抑えた側で除去効率が低下する。

以上のことから、神経が興奮後エネルギー依存的にナトリウム・カリウムポンプを働かせることがイオン流を形成し、これが CSF の流れを駆動していると結論している。

次に、睡眠による CSF 流上昇が同じメカニズムか調べるため、睡眠中の脳波とイオン流、そして注入したデキストランの動きを調べ、ケタミンほど大きな協調興奮ではないが同じメカニズムでイオン流と CSF の流れが生じていることを明らかにしている。さらに脳の興奮を抑えると CSF の流れが低下することを、ガドリニウムを用いた MRI による CSF 追跡実験でも確認している。

最後に、光遺伝学的に 1Hz の協調的神経興奮を誘導する実験を行い、神経興奮を誘導した側でデキストランの移動が上昇することを明らかにしている。

以上が結果で、最後の光遺伝学的興奮誘導は決め手になる実験といえ、少なくとも大きな波の神経興奮が CSF の流れを駆動することが示されたと言える。

γ波を用いた実験も正しいとすると、様々なタイプの神経興奮が、異なるメカニズムで CSF の流れを生んでいることになるが、さらに研究が必要だろう。

私たちの身体は微生物の感染に対し、まず自然免疫や白血球の骨髄からの動員で対応する。造血系で他の系列にバイアスがかかった前駆細胞もバイアスを外して白血球分化へと振り向ける。

今日紹介するニューヨーク・コロンビア大学からの論文は、胎児では感染炎症に対する白血球増多反応が強く抑えられていることを示した研究で、２月２９日 Cell にオンライン掲載された。タイトルは「Maternal inflammation regulates fetal emergency myelopoiesis（母親の炎症が胎児の緊急白血球増多を調節する）」だ。

この研究は実験としては比較的古典的で大規模な研究ではないが、血液の発生を長く研究していても全く考えもしなかった現象を取り上げていたので驚いた。課題はシンプルで「なぜ新生児は白血球増多が起こりにくいのか？」という臨床的な問いだ。

まず、様々な幹細胞を胎児肝臓と成体骨髄で比べても、特に違いはない。また、ほぼ全ての幹細胞で増殖期が胎児の方が増加している。ところが、培養すると白血球幹細胞の増殖が抑えられている。一方、試験管内で IL1β のような強い炎症シグナルに晒すと、白血球増多は回復する。

この違いを解明するため、single cell RNA seq や ATACseq などを用いて、例えば白血球への運命決定に関わる PU1 などの転写因子へのアクセスが出来ないのかなどを調べているが、クロマチンレベルではほとんど変化は見られず、血液としては白血球増多シグナルに反応出来るはずであることがわかる。

そこで母胎に LPS 注射で炎症を誘導して胎児内の白血球を調べると、炎症は感知しているにもかかわらず、白血球増多が全く見られない。母胎に LPS 投与した胎児の肝臓を取り出して培養しても同じで、白血球分化が見られない。しかし、白血球をリクルートする前駆細胞は全く正常に反応していることがわかる。

要するに母親で炎症が誘導され、様々な炎症性サイトカインが分泌されると胎児もそれにしっかり反応するのだが、白血球への最終分化が抑えられていることになる。

すなわち環境からの炎症を抑える要因によりこの現象が誘導されているようなので、炎症を抑えるサイトカイン IL-10 に注目し、IL-10 欠損マウス母胎を用いる実験を行うと、胎児が IL-10 発現にかかわらず、母胎からの IL-10 が存在しないときに母胎の炎症刺激が胎児の白血球増多を誘導できることを発見する。

すなわち、母胎は炎症に晒されると IL-10 を分泌して胎児を炎症から守っていることになる。実際、IL-10 が母胎から来ないと、白血球増多は起こって感染に対応できる可能性はあるが、胎児が死産になることも示している。

最近、IL-10 とセラミドの関係についての Flavel 研からの論文を紹介したが、IL-10 は新しい展開を見せてきたようだ。

CRISPR−CASを用いた遺伝子編集については実用フェーズに入っているのでほとんど紹介することがなくなったが、今日は他の遺伝子編集法も含めて肝臓の遺伝子編集、しかもエピジェネティック編集を検討したミラノ・サンラファエロ科学研究所からの論文を紹介する。タイトルは「Durable and efficient gene silencing in vivo by hit-and-run epigenome editing（ヒットエンドランエピジェネティック編集を用いて生体内で長期的遺伝子サイレンシングを誘導する）」で、２月２８日 Nature にオンライン掲載された。

遺伝子編集治療の開発に適した遺伝子として肝臓で合成される Pcsk9 がある。Pcsk9 は肝臓で合成、分泌され LDL受容体を分解する。これによって、血中からの LDLコレステロールのクリアランスが低下するため、コレステロールが上昇する。従って、この分子の機能が亢進する変異は家族性の高コレステロール血症を来し、逆に欠損する患者さんでは低コレステロール血症になる。

以上の結果、Pcsk9 の機能阻害はコレステロールを下げるので、様々な開発が進んでいるが、現在のところモノクローナル抗体以外に決め手はない。従って、遺伝子治療の標的としては、メカニズムから臨床状態まで既にわかっている格好の標的になる。

まず siRNA治療が行われ、その第２相治験結果は The New England Journal of Medicine に発表され、１回の投与で１８０日間コレステロールレベルを半減させるのに成功している（N Engl J Med 2017;376:1430-40.）。

この効果を永続させる目的で、次に目指されているのは遺伝子編集による遺伝子ノックアウトで、２０２１年 CRISPR/Cas によるサルの肝臓から Ocsk9 をノックアウトする論文が報告された（Nature | Vol 593 | 20 May 2021 | 429）。

実際にはこれで十分という気もするが、遺伝子ノックアウトの代わりに、Psck9 プロモーターをメチル化でエピジェネティックにサイレンシング出来ないか調べたのが今日紹介する論文だ。

元々このグループはレトロウイルスがすぐにサイレンシングされることをヒントに、KRAB、DNMT3A、DNMT3L の３種類の遺伝子を標的にリクルートすることで、DNAのメチル化を誘導し、長期間続く遺伝子サイレンシングが誘導できることを明らかにしていた。

そこで、３種類の遺伝子編集法、ZFN、TALE、CRISPR をこの目的に使う方法を開発し、試験管内で効率を調べ、ZFN法が最も優れていることを確認する。CRISPR もほぼ同じ力がありそうだが、やはり３種類の分子を標的にリクルートするとなると ZFN の方がいいようだ。とはいえ、ZFN法は無関係な遺伝子のの発現に影響を及ぼす問題があることも示している。

その上で、ZFN法に必要な３種類の蛋白質の mRNA を、Covidワクチンと同じようにリピッドナノ粒子につめて、マウスに静注すると siRNA と同じ程度の効率（-40％）で血中 Psck9 を低下させる。ただ、この実験でコントロールに使った CRISPR の方が体内では効率が良かったようで、最後にさらに効率化した一つの ZFN に３種類のエピジェネティック編集因子を結合させた分子をデザインし、これを投与することで CRISPR を越える−74％減少を達成している。

結果は以上で、著者とは違って３種類の分子をリクルートする場合でも CRISPR はなかなか行けるという印象を持った。しかし、ZFN、そしておそらく TALE も舞台を選べば再登場もあり得ると思った。

いずれにせよ、肝臓を少し切り取って再生させても、メチル化パターンは維持されることから、リピッドナノ粒子を用いて肝臓を標的にしたエピジェネティック編集も一つの選択肢になることがよくわかった。是非これを脳脊髄など、今後遺伝子編集がのぞまれる組織へと広部手欲しい。

Sox9はコラーゲン遺伝子発現に直接関わることから、軟骨発生の必須因子として研究されてきた。最近になって、このコラーゲン転写を活性化する機能から、病的な線維化にも関係しているのではないかと研究が進んでいる。

最近 Science に発表された（Aggarwal et al., Science 383, 845 (2024)）腎臓の線維化に関する論文はその典型で、虚血により急性障害を受けた尿細管上皮は上皮の極性が破壊されたことを検知して Sox9 を発現して修復を促すが、上皮の極性が回復しないと Sox9 の発現が維持され、線維化が起こるという話だ。このように、Sox9 は上皮を介して線維化を促進するシナリオが、腎臓や肺で示されている。

ところが、今日紹介するハイデルベルグ大学からの論文は、上皮と同じように血管内皮も Sox9 発現により線維化の起点になる可能性を示した研究で、２月２８日 Science Translational Medicine に掲載された。タイトルは「Endothelial cells drive organ fibrosis in mice by inducing expression of the transcription factor SOX9（血管内皮細胞はSox9転写因子を発現して臓器線維化を誘導する）」だ。

このグループは心筋梗塞後の線維化に Sox9 が関与することを研究しており、この延長で血管内皮も上皮と同じように Sox9 を発現して線維化を誘導できるのではと着想し、研究を始めている。

心臓の虚血を誘導やブレオマイシンの肺局所投与、さらにコリン欠乏による肝臓障害誘導などで線維化を実験的に誘導すると、期待通り血管内皮が Sox9 を発現する。

そこで血管内皮に強制的に Sox9 を発現させて様々な臓器を調べると、虚血障害なしに心臓で線維化が始まり、心臓の機能が低下する。また、肺でも線維化が始まるが、肝臓や腎臓などでは Sox9 強制発現による線維化は起こらない。

Sox9 強制発現後の血管内皮の遺伝子発現変化を見ると、血管内皮の性質を保ったまま、線維化に関わる遺伝子や炎症遺伝子の発現が見られ、十分線維化誘導を主導できる。

次に外的要因による線維化を血管内皮の Sox9 発現を抑えることで防げるか、細胞特異的遺伝子ノックアウトマウスで調べると、心臓や肺の線維化だけでなく、高脂肪による肝硬変の発生も抑えられることを示し、多くの臓器の線維化を血管内皮の Sox9 発現がリードする可能性を示している。

最後に線維芽細胞と共培養を行う実験系で、Sox9 発現により血管内皮自体が線維化に必要な様々な分子を発現するだけでなく、周りの線維芽細胞に働いて増殖とマトリックス形成を促す因子を発現し、線維化の核になることを示している。

以上が結果で、これまでのように上皮だけでなく、あらゆる臓器に存在する血管内皮も線維化のスイッチになり得ることを明らかにしており、今後は上皮と血管内皮のそれぞれの役割が研究されるだろう。

Sox9 は軟骨形成に必須なので創薬ターゲットになるかどうかはわからないが、線維化を制御する薬剤開発に貢献すると期待している。

今日はフランスINSERMを中心に世界規模の研究所を集めて行われた Pre-T cell receptorα 欠損症の調査と研究についての論文を紹介する。タイトルは「The immunopathological landscape of human pre-TCRa deficiency: From rare to common variants（ヒトプレTCRα欠損症の免疫機能：RareバリアントからCommonバリアントへ）」で、３月１日号 Science に掲載された。

専門でない限り、プレTCRα（PTα）について知っている人は少ないのではないだろうか。ひょっとしたら免疫学者の中にも知らない人はいるような気がする。これは、T細胞分化初期、遺伝子再構成が行われているステージに、再構成が成功して発現が始まる TCRβ と会合して細胞増殖を誘導することで、本来 TCRβ と会合する TCRα を発現するための遺伝子再構成のチャンスを増やすという面白い分子だ。機能的抗体遺伝子やT細胞抗原受容体遺伝子の再構成がランダムに起こるためどうしても失敗作がでるので、うまくいくまで細胞に試行を繰り返すチャンスを与えるためのメカニズムだ。B細胞でも同じような機構が存在し、これは λ5、MB1 と呼ばれる分子が担っている。

さて。PTα 遺伝子をマウスでノックアウトすると、未熟時期の増殖が維持できていないので胸腺で作られるT細胞の数は強く抑制される。しかし失敗はあっても TcRα の再構成に成功するT細胞は発生してくるので、少なくとも２ヶ月齢まで免疫異常はでないとされてきた。

ではヒトではどうなのかとフランスを中心に免疫異常の患者さんのゲノムデータベースを探索し、１０人の PTα 遺伝子欠損患者さんの特定に成功している。様々な変異により機能欠損が起こるが、両方の染色体で PTα 欠損がホモにならないと症状は出ない。

この変異の頻度は１万分の１以下なので、両方の染色体に揃う確率は極めて低い。ただ、両方が揃うと、胸腺の萎縮によるT細胞の減少、それを補うメモリーT細胞の増加、さらに PTα に依存しない γδT細胞の増加が見られるが、NK細胞やNKT細胞には大きな変化は見られな。もちろん患者さんによっては、感染しやすいなど獲得免疫の異常が見られる。

ただ最も目立つのは自己免疫病の発生で、特に甲状腺や血小板減少などが特に目立つ。しかし、T細胞はなんとか出来るので、うまくいくと高齢になるまで全く症状なしのケースも存在する。異常の症状から、ほとんどの患者さんは common variable immunodeficiency という診断がつけられている。

PTα なしにT細胞が作られるプロセスもマウスで検討されており、この研究では胸腺内でのT細胞算出異常について詳しく解析している。例えば CD4CD8 ダブルネガティブ細胞の頻度上昇がヒトでも認められ、様々な経路を使ってT細胞算出異常を保証しようとしていることがわかるが、結論的にはマウスの結果と同じと言って良い。

最後に、各国のデータベースから PTα 遺伝子の変異をリストし、その中で２種類の機能に関わる点突然変異を特定している。一つの変異は中東に、一つの変異は東アジアで多く、ホモ個体も特定している。ただ、これらは機能異常を伴うものの、完全欠損と比べると機能低下の程度が弱く、強い症状は見当たらないが、自己免疫傾向とともに γδT細胞の上昇が見られる。

以上が結果で、PTα は欠損しても生存可能だが、人間では間違いなく様々な免疫異常を認めるという結論だ。今後特に自己免疫に関わるT細胞の解析が進むことで、免疫系のホメオスターシスの新しい側面が見えてくる気がする。

アルツハイマー病(AD)モデルマウスに40Hzの光と音を１時間暴露するとアミロイドプラークの除去が促進され、認知機能の低下が抑えられるという驚くべき論文を紹介したのはちょうど５年前になる（https://aasj.jp/news/watch/9864）。

今日紹介するマサチューセッツ工科大学の同じグループからの論文は、この現象が起こるメカニズムを詳細に検討した研究で、２月２８日 Nature にオンライン掲載された。タイトルは「Multisensory gamma stimulation promotes glymphatic clearance of amyloid（複数の感覚器へγ刺激を行うことでGlymphatic系によるアミロイドの除去を促進する）」だ。

タイトルにある Glymphatic は、脳内に形成された脳の老廃物を除去する脳脊髄液の循環系で、睡眠により促進され、またADでおこるアミロイド除去にも重要な役割を演じていると考えられている。同じグループの２０１９年の論文では、感覚神経を通して40Hzのγ波が中枢神経に発生すると、ミクログリアを活性することでアミロイドが除去される可能性が示されていた。しかし、最近になって Glymphatic の役割が明らかになったきて、ひょっとしたら40Hz刺激はこの系を活性するのではと着想したのだと思う。従って、この論文では最初から Glymphatic システムに焦点を当て40Hzの光と音の刺激の効果を調べている。

結果は期待通りで、40Hz刺激は脳脊髄液の流れを高め、アミロイドを除去する。そして、これが実際に Glymphatic システムに依ることを、液流をコントロールするアクアポリンノックアウトを用いて確認している。すなわち、Glymphatic が低下している場合、この刺激は効かない。また、この効果が80Hzでは全く出ないことも確認している。

さらに血管のライブイメージングを行うと、動脈の拍動の振幅が高まることで、さらに水の流れを促進していることを示している。

このように血管と Glymphatic をコントロール出来る脳細胞の候補は当然アストロサイトになるが、single cell RNA sequencing でアストロサイトの遺伝子発現を調べると、細胞膜上の蛋白質発現に関わる様々な遺伝子の発現が上昇し、その結果組織学的に Kcnk1 カリウムチャンネルが上昇するとともに、Glymphatic に重要なアクアポリン分子もアストロサイトの終足部への分布が促進されることを示している。

このようなアストロサイトの変化は勿論神経の40Hzの興奮に由来するので、最後に神経興奮とアストロサイトや血管の変化を綱部分子として、40Hz刺激で強く誘導される VIP と呼ばれる神経ペプチドが関わっていることを、ノックアウトや刺激実験で突き止めている。勿論、VIP だけではなく、40Hz興奮で様々な神経由来分子が分泌されると考えられるので、さらに検討が必要になる。

以上が結果で、半信半疑で紹介してきた研究も、メカニズムが徐々に明らかになると、かなり使えるのではと思えるようになった。

２０１９年の論文を紹介したとき、熊本の施設の看護師さんから、人間に使える可能性がないかと問い合わせがあった。ただその時は、人間での治験は全く出来ていないと伝えるしかなかった。

今回気になって人間への応用がどこまで進んでいるのか調べてみると、２編の論文が発表されていた。いずれも、３ヶ月は毎日１時間の刺激治療を問題なく受けることが出来、その結果、神経のネットワークが強まり、海馬の萎縮も遅らせることまで示されている。一編は同じグループだが、もう一編はジョージアテックからの論文なので、研究が拡がり始めた感がある。

最後にジョージアテックの論文で使われているシステムの写真を紹介しておく。