リンパ球移動のナビゲーション機構の発見
最新のイメージング技術を用いた可視化によって
免疫難病治療薬・がん治療薬開発のための新しい作用点が見つかる
―「細胞の動き」を標的にした新たな治療法開発時代の幕開けー
大阪大学免疫学フロンティア研究センター・微生物病研究所
教授・熊ノ郷 淳、 助教・高松漂太
Semaphorins guide the entry of dendritic cells into the lymphaticsvia activating myosin II. (Nature Immunology誌のAdvanced Online版）
研究支援：保健医療分野における基礎研究推進事業（医薬基盤研究所） ターゲットタンパク研究プログラム（ＪＳＴ）
Ag 2) リンパ管まで移動する 1) 病原体を感知 リンパ管 3) リンパ管を通過する リンパ流に乗って リンパ節へ
末梢組織の見張り番である樹状細胞は危険を察知すると
T細胞との出会いの場であるリンパ節に移動しSOSを伝える
誘導因子chemoattractants
Netrins
反発因子chemorepellents
Slits
Semaphorins
Ephrins
(Netrins)
神経軸索axon
(Slits)
セマフォリンとは？
組織再生、免疫調節活性、血管新生促進・抑制作用、 がん抑制、骨代謝制御 などの作用が報告され、セマフォリン分子群の研究は 学際的な研究領域となっている．セマフォリンは病気の鍵分子
Plexin-A1欠損
クラス3型
Sema3A欠損：心臓の交感神経分布異常→突然死の原因（Nat Med, 2007）、アトピー性皮膚炎
Sema3B, Sema3F：肺がんのがん抑制遺伝子の一つ クラス4型 Sema4A欠損：アトピー性皮膚炎（Immunity 2005),多発性硬化症 Sema4D欠損：免疫不全症（Immunity 2000） クラス7型 Sema7A欠損：神経走行異常、接触性皮膚炎抵抗性（Nature 2003, Nature 2007） セマフォリン受容体
Plexin-A1欠損：骨代謝異常（Nat Cell Biol 2006） 統合失調症
セマフォリンシグナル
Crmp1欠損：統合失調症様症状（J Neurosci 2006）
B細胞 T細胞 樹状細胞 活性化 Th1/ Th17 Th2 B細胞 ヘルパーＴ細胞分化 effector Th1 cell マクロファージ/ NK細胞 エフェクター/炎症相 MHC classII TCR BCR Antigen TCR TCR MHC classII MHC classII TCR BCR
感染免疫応答
自己免疫
炎症反応
Sema6D(Nat Cell Biol. 2006)
Sema4A (Nature, 2002) (Immunity, 2005) Sema7A (Nature 2007) Sema4D (Immunity, 2000a) (Immunity, 2000b)
セマフォリンは種々のステップで
生体内の免疫反応に関与している
(Nat Immunol. 2008)Sema3A Neuropilin-1 plexin-A1 plexin-A1 Sem Sema6C セマフォリン受容体システム：Sema3Aの信号はPlexin-A1を介して伝わる
c.p .m . (x 10 3 ) KLH (µg ml-1) 0 10 20 30 40 50 10 100 0 IL -2 (pg ml -1 ) KLH (µg ml-1) 0 50 100 150 200 10 100 0 IFN -g (pg ml -1 ) KLH (µg ml-1) 10 100 0 20 40 60 0 IL -4 (pg ml -1 ) 0 20 40 60 10 100 0 KLH (µg ml-1) 野生型マウス plexin-A1欠損マウス T細胞をとって反応をみる
T細胞の増殖と
サイトカイン産生で評価
CD4+T cell APCs MHC classII KLHplexin-A1欠損マウスでは
樹状細胞によるT細胞の活性化がうまくいかない
高松漂太 免疫学フロンティア研究センター 助教Plexin-A1欠損マウスではT細胞活性化が起こらず
多発性硬化症を発症しない
重症度
0 1 2 3 4 0 5 10 15 20 25 30 day 野生型マウス ノックアウトマウス 野生型マウス ノックアウトマウス・中枢神経系の代表的な炎症性脱髄疾患. ・有病率 欧米 30-100/10万人 日本 7-10/10万人（年々増加） ・若年期（20~40代）に発症。長期に渡り 再発・寛解を繰り返し次第に増悪. ・病因としては自己免疫機序、 特にTh1, Th17型のヘルパーＴ細胞異常 が指摘される.
多発性硬化症
(厚生労働省特定疾患）多発性硬化症とは？
医療現場での現状と問題点
・疾患特異的な血液検査はない ・髄液検査： オリゴクローナルバンド,MBP, IgG index 髄液採取という侵襲性のため外来では困難 繰り返し検査できない（経過観察不可） ・治療 予防的治療としてIFN-β（隔日自己注射） （再発率30%低下、副作用有り） ・根本的治療法は無い.野生型マウスの樹状細胞は
リンパ節に移動
Plexin-A1欠損樹状細胞は
リンパ節に移動できてない
Plexin-A1欠損した樹状細胞は
T細胞との出会いの場であるリンパ節への移動が障害されている
黄色の蛍光色素でラベルした樹状細胞を足底に注射した24時間後
二光子顕微鏡で膝の裏のリンパ節を観察
Ag 2) リンパ管まで移動する 1) 病原体を感知 リンパ管 3) リンパ管を通過する リンパ流に乗って リンパ節へ
樹状細胞の末梢組織からリンパ節への移動過程
Ag 2) リンパ管まで移動する 1) 病原体を感知 リンパ管 3) リンパ管を通過する リンパ流に乗って リンパ節へ
樹状細胞の末梢組織からリンパ節への移動過程
野生型マウスの樹状細胞は
24時間後
もはや末梢組織に残っていない
Plexin-A1欠損樹状細胞は
24時間たっても末梢組織に滞留している
Plexin-A1欠損樹状細胞はリンパ管をうまく通過できない
24 時間後 CFSE（緑の蛍光色素） ラベルした樹状細胞を 耳に注射する 共焦点顕微鏡による3D イメージング正常マウスの樹状細胞
Plexin-A1欠損マウスの樹状細胞
リンパ管内皮細胞 タイムラプス ビデオイメージング 樹状細胞をのせる 30 min(30 sec interval / 180 images)
正常マウスの樹状細胞
Plexin-A1欠損マウスの樹状細胞
Ag 2) リンパ管まで移動する 1) 病原体を感知 リンパ管 3) リンパ管を通過する リンパ流に乗って リンパ節へ
樹状細胞の末梢組織からリンパ節への移動過程
X
Sema3A Neuropilin-1 plexin-A1 plexin-A1 Sem Sema6C
樹状細胞
リンパ管から産生された
Sema3Aが樹状細胞の移動に関与している
移動している樹状細胞が後端部でSema3Aを感知している様子
F-actin Plexin-A1 Co-localized Not co-localized 0 50 100 (%) 0 100 200 inte ns ity 0 20 40 distance (µm) CCL 21 20:00 21:00 22:00 23:00 24:00 25:00 Plexin-A1-GFP intensityリンパ管から分泌されるSema3Aは
樹状細胞の移動を誘導・促進する
hIgG Sema3A % o f i nput c el ls 0 20 40 前から添加 後ろから添加 ** 0 20 40 Transwell DCs chemokine Sema3AAg 2) リンパ管まで移動する 1) 病原体を感知 リンパ管 3) リンパ管を通過する リンパ流に乗って リンパ節へ
樹状細胞の末梢組織からリンパ節への移動過程
Sema3A-NP-plexin-A1
(アクトミオシン収縮機構)
？
従来法の静的な解析（写真集の時代） イメージング手法を用いた解析 （ライブ映像の時代）免疫反応の可視化
免疫細胞の動きを標的にした医薬品開発
セマフォリンシグナルをブロックすると
樹状細胞はリンパ管を通過できない
阻害6
今回の発見の意義
～免疫難病治療薬・がん治療薬開発のための新しい作用点の発見～
対象となる疾患
・関節リウマチ、多発性硬化症などの自己免疫疾患
・喘息、アトピー、化粧品アレルギーなどのアレルギー疾患
・がんの転移
多様な免疫細胞が体内を移動しダイナミックなネットワークを形成 個々の細胞がネットワーク内の他の細胞の影響を受ける 体内での免疫応答の均衡を個々の細胞研究からは予測できない ダイナミックな免疫細胞ネットワーク
