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王氏ら研究チームが解明
王継揚氏
Ｔ細胞受容体（ＴＣＲ）の分解に、ＬＡＰＴＭ５遺伝子が働いていることを、王継揚氏ら理化学研究所免疫多様性研究チームが突き止めた。抗原刺激を受けてＴ細胞が活性化すると、シグナルを受容したＴＣＲは速やかに細胞内に取り込まれ、大部分は細胞内のリソソームで分解されるが、この分解機構がうまく働かないと、分解されなかったＴＣＲが細胞膜上に戻って再利用され、過剰なＴ細胞活性化が起き、自己免疫疾患が引き起こされてしまう。これまで、細胞内に取り込まれたＴＣＲが、どのような分子機構で分解されるのかは謎だったが、ＬＡＰＴＭ５遺伝子がその役割を担っていることが分かってきたことで、Ｔ細胞の過剰な活性化が原因となるアレルギー疾患や自己免疫疾患の、新たな治療法開発につながるのではと期待を集めている。
Ｔ細胞は細胞表面に発現したＴＣＲで、樹状細胞などから抗原提示を受け活性化する。ウイルスなどの異物刺激を受けて活性化したＴ細胞は、サイトカインを分泌し、マクロファージやＢ細胞を活性化して、炎症反応や抗体産生による免疫反応を誘導する。それと同時に、オートクリン的にＴ細胞自身も増殖する。Ｔ細胞はそうした免疫反応の司令塔として働いているだけに、過剰な活性化が持続すると、分泌されたサイトカインなどが自己細胞を攻撃して、自己免疫疾患の発症にもつながってしまう。
それを回避するために、活性化シグナルを受容したＴＣＲは速やかにＴ細胞内に取り込まれ、リソソームで分解され、細胞膜上のＴＣＲ量を低下させるという機構が備わっている。その分解機構が正常に働かなくなると、Ｔ細胞の過剰な活性化につながることは知られていたが、リソソームでのＴＣＲが分解される分子機構の詳細は分かっていなかった。
そこで王氏らは、Ｔ細胞活性化を制御する遺伝子を釣り出そうと、異物刺激のない非活性化Ｔ細胞と刺激の入った活性化Ｔ細胞の遺伝子発現を比較し、活性化によって発現が低下する遺伝子群を抽出した。それらの遺伝子が産生する蛋白質のうち、機能が未解明で、蛋白質分解を行う細胞内小器官のリソソームに局在する可能性の高い、疎水性アミノ酸配列を持った蛋白質に着目して調べた結果、ＬＡＰＴＭ５蛋白質の同定に成功した。
ＬＡＰＴＭ５蛋白質は５回膜貫通型の蛋白質で、ＴＣＲを介したシグナル伝達が起こると、ＬＡＰＴＭ５蛋白質の発現量が増加する結果が得られている。
ＬＡＰＴＭ５蛋白質がＴＣＲの発現量を制御
ＬＡＰＴＭ５蛋白質がどのような役割を果たしているのかを明らかにしようと、王氏らはＬＡＰＴＭ５遺伝子ノックアウトマウスを作製し、野生型マウスとＴ細胞の応答性の違いについて検討した。その結果では、野生型マウスに比べ、ＬＡＰＴＭ５遺伝子ノックアウトマウスではＴ細胞活性化の亢進がみられ、異物刺激を加えると、ＬＡＰＴＭ５遺伝子ノックアウトマウスのＴ細胞は、野生型マウスのＴ細胞に比べ、約３倍の増殖能力を示すと共に、ＩＦＮ‐γなどサイトカイン分泌量も約３倍高いことが分かった。
実際に、ＬＡＰＴＭ５遺伝子が欠損することによって、疾患の増悪に結びついているのかを確かめるために、抗原感作による遅延型過敏症モデル実験も行われた。実験は、野生型マウスとＬＡＰＴＭ５遺伝子ノックアウトマウスに抗原を注射して遅延型過敏症を発症させ、一週間後に再び同じ抗原で感作するというもの。その結果では、野生型マウスでは再感作後３日目以降に炎症反応が終息したが、ＬＡＰＴＭ５遺伝子ノックアウトマウスではＴ細胞の活性化が維持され、炎症反応が持続する結果が得られている。
その原因が、細胞膜上のＴＣＲ発現量に関係しているのではと調べたところ、予想通り、ＬＡＰＴＭ５遺伝子を欠損したマウスでは、活性化した後も細胞膜上のＴＣＲ量が低下しにくく、発現が持続することで、Ｔ細胞が異物刺激に対して過剰に反応していることが分かった。
ＴＣＲζ鎖の分解がキー
さらに王氏らは、ＬＡＰＴＭ５蛋白質がＴＣＲを分解する詳細な分子機構についても調べた。ＴＣＲのζ鎖とＴＣＲの発現量の増加、減少の割合がほぼ同じだったことに着目して検討したところ、ＬＡＰＴＭ５蛋白質が、細胞内に取り込まれたＴＣＲζ鎖と結合し、ＴＣＲの分解を促進して、細胞膜上のＴＣＲ発現量を低下させることを突き止めた。ＬＡＰＴＭ５蛋白質を認識する抗体を用いて免疫沈降法を実施した結果からも、抽出生成したＬＡＰＴＭ５蛋白質にＴＣＲζ鎖が結合していることが確認されている。
さらに、顕微鏡下でＴ細胞を観察したところ、抗原刺激前にはＴＣＲζ鎖が細胞表面に存在していたのに対し、抗原刺激後にはζ鎖が細胞内に取り込まれ、ＬＡＰＴＭ５蛋白質と結合し、細胞表面からＴＣＲの発現量が減少することが明らかになった。ＴＣＲにＴＣＲζ鎖を再導入すると、ＴＣＲが再発現することも確認されている。
この成績から、ＬＡＰＴＭ５蛋白質の産生がないことによってＴＣＲζ鎖が分解されない場合には、ＴＣＲがリサイクルされ細胞膜上に発現するため、Ｔ細胞の活性化が持続的に引き起こされ、炎症反応などが亢進することが考えられている。
王氏は、「ζ鎖が存在しないＴＣＲは不安定で、細胞膜上に発現できないことから、最終的に分解されてしまう。ＬＡＰＴＭ５蛋白質はζ鎖を分解することで、ＴＣＲの発現を制御していると考えられる」としている。
治療応用も検討へ
ＬＡＰＴＭ５蛋白質が細胞膜上のＴＣＲ量を調節することによって、Ｔ細胞を適切な活性化状態に保ち、アレルギー反応や自己免疫反応を引き起こさないように制御する機能を持っていることが分かってきたことから、王氏らは今後、ＬＡＰＴＭ５遺伝子の欠損などが原因で発症する疾患の同定に向け、患者の遺伝子情報を調査していくことにしている。
特に、多発性骨髄腫でＬＡＰＴＭ５遺伝子の発現が低下しているとの研究報告に、王氏らは注目している。まだ、発現低下に関する詳細なメカニズムは明らかにされていないが、王氏は「ＬＡＰＴＭ５蛋白質の低下によって持続的なＴ細胞活性化が起こり、異常増殖や癌化が引き起こされているのではないか」と推測し、ＬＡＰＴＭ５蛋白質をベースにした多発性骨髄腫の診断、治療への応用研究を進める方針。
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