理化学研究所、自然免疫の活性化にアダプタータンパク質「ＣＡＲＤ９」の関与を発見
生体防御のフロンティア“自然免疫”の新しい活性化機構を発見
－ リンパ球活性化タンパク質と構造が似た分子“ＣＡＲＤ９”が関与 －
◇ポイント◇
●“ＣＡＲＤ９”の遺伝子欠損マウスの解析で自然免疫活性化機構を解明
●ＩＴＡＭ関連受容体を介して、炎症反応を引き起こす転写因子ＮＦ－κＢを誘導
●感染や自己免疫疾患への有効な薬剤開発・治療に新たな道を提示
独立行政法人理化学研究所（野依良治理事長）は、自然免疫の活性化に、アダプタータンパク質※１“ＣＡＲＤ９”が関与することを発見し、そのメカニズムを解明しました。これは、免疫・アレルギー科学総合研究センター（谷口克センター長）免疫シグナル研究グループの斉藤隆グループディレクター、佐賀大学医学部の原博満講師らによる研究成果です。
骨髄系細胞の樹状細胞やマクロファージは、体に侵入するウイルスやバクテリア等に対して防衛する自然免疫反応の中心的役割を担っています。これらの細胞は、細胞活性化のための共通した構造（ＩＴＡＭ）※２をもつ受容体を数多く発現しており、これらの受容体が、感染微生物に対する生体防御や関節リウマチなどの自己免疫疾患の発症に関わることが知られていました。しかし、これらの受容体が自然免疫を活性化する分子メカニズムはよくわかっていませんでした。
研究チームは、リンパ球の活性化に必須であることが知られているアダプタータンパク質ＣＡＲＭＡ１と似た構造を持つＣＡＲＤ９※３が、ＩＴＡＭ構造をもつ種々の受容体を介した樹状細胞やマクロファージの活性化において、重要な役割を担うことを突き止めました。ＣＡＲＤ９の遺伝子欠損マウスの細胞を調べると、炎症反応を引き起こすのに重要である転写因子ＮＦ－κＢが誘導されず、ＣＡＲＤ９欠損マウスでは、リステリアなどの病原微生物による感染に対して実際に抵抗性が著しく弱まることがわかりました。これらの成果は、今まで知られていなかった自然免疫の活性化機構を明らかにしたもので、今後の感染症、自己免疫疾患、がんなどの有効な薬剤開発の新しい標的として、治療への応用が期待されます。
本研究成果は、米国の科学雑誌『Ｎａｔｕｒｅ Ｉｍｍｕｎｏｌｏｇｙ』（６月号）に掲載されるに先立ち、オンライン版（５月７日付け：日本時間５月８日）に掲載されます。
１．背景
生体防御を担う免疫系には、高等動物も下等生物も同様に持つ初期防御機能の「自然免疫」と、高等動物のみが持ちリンパ球と抗体が活躍する防衛システムである「獲得免疫」があり、両者が協調して働いています。「獲得免疫」の中心であるＴ細胞やＢ細胞などのリンパ球は、抗原受容体（ＴＣＲ、ＢＣＲ）によって抗原を認識して活性化します。抗原認識・活性化シグナルは、ＩＴＡＭと呼ばれる特殊な構造（細胞活性化モチーフ）を持つアダプタータンパク質を介して細胞内へ伝えられます。一方、「自然免疫」において中心的な役割を演じる骨髄系細胞の樹状細胞やマクロファージも、ＩＴＡＭ構造を持つアダプタータンパク質によって細胞内へ活性化シグナルを伝える種々の受容体を発現していることが最近明らかとなってきました。これらの受容体は、未だ機能が不明なものが多いものの、いくつかの研究報告から、これらの受容体は、カンジダ※４やカリニ原虫※５などの真菌に対する感染防御や、関節リウマチなどの自己免疫疾患の発症に関与することが強く示唆されています。しかし、これらの受容体を介して、樹状細胞やマクロファージがどのように活性化されているかという分子メカニズムは全く不明でした。
免疫細胞の活性化には転写因子ＮＦ－κＢの活性化が不可欠で、抗原受容体からどのようにシグナルが伝わってＮＦ－κＢの活性化に至るかがこの数年間に解明されてきました。ＮＦ－κＢの活性化にいたる過程には、腫瘍形成に関与するとされるアダプタータンパク質Ｂｃｌ１０、およびＢｃｌ１０と結合して複合体を形成しリンパ球の活性化に関わるアダプタータンパク質ＣＡＲＭＡ１が必須であることが明らかになっています。ＣＡＲＤ９は、ＣＡＲＭＡ１と構造的に良く似た分子であり、ＣＡＲＭＡ１同様にＢｃｌ１０と複合体を形成してＮＦ－κＢを活性化することが培養細胞では知られていましたが、生体内での役割はまだ解っていませんでした。
２．研究手法と成果
ＣＡＲＤ９の生体内での機能を解明するために、ＣＡＲＤ９の遺伝子を欠損するマウスを作製して、「獲得免疫」をつかさどるＴ細胞・Ｂ細胞の機能と、「自然免疫」をつかさどるマクロファージや樹状細胞の機能を調べました。
その結果、ＣＡＲＤ９欠損マウスのＴ細胞とＢ細胞では、抗原認識とサイトカイン産生にいたるその後の活性化は全く正常でした。しかし、ＣＡＲＤ９を欠損するマクロファージや樹状細胞では、種々のＩＴＡＭ関連受容体※６を、そのリガンド※７または受容体に対する特異的抗体によって刺激しても、産生される炎症性サイトカイン（ＩＬ－６、ＩＬ－２、ＩＬ－１２、ＴＮＦ）の産生は、いずれの場合にもほぼ完全に抑制されることが明らかとなりました。
次に、サイトカイン産生に至るシグナル伝達経路を調べたところ、ＣＡＲＤ９を欠損した樹状細胞では、ＩＴＡＭ関連受容体を介したＮＦ－κＢの活性化が障害されていました。Ｂｃｌ１０を欠損するマクロファージや樹状細胞でも、同様にこれらのＩＴＡＭ関連受容体を介する活性化が起こらなかったことから、ＮＦ－κＢの活性化にＣＡＲＤ９とＢｃｌ１０の複合体が必須であることがわかりました。一方、ＣＡＲＭＡ１を欠損した樹状細胞では、正常なＮＦ－κＢの活性化が起こり、ＣＡＲＭＡ１－Ｂｃｌ１０複合体は樹状細胞のＮＦ－κＢ活性化には関与しないことが判明しました。
これらの結果から、リンパ球の活性化にはＣＡＲＭＡ１を介したシグナルが必要なのに対して、骨髄系細胞の活性化には、ＣＡＲＤ９が選択的に関わり、いずれもＩＴＡＭ関連受容体を介した細胞活性化を担っていることが明らかとなりました（図１）。
３．今後の期待
Ｃ型レクチンファミリー、ＴＲＥＭファミリー、Ｓｉｇｌｅｃファミリー、ＤＣ－Ｓｉｇｎなど、ＩＴＡＭを介して細胞に活性化シグナルを伝える受容体は、膨大な種類が存在することが解ってきました。未だリガンドや生理機能が不明なものが多いなかで、これらの受容体が、カンジダやカリニ原虫などに対する生体防御や、関節リウマチの発症に重要であることが明らかになってきています。今回の研究による成果は、今まで知られていなかった自然免疫の活性化機構を明らかにしたものであり、新規創薬ターゲットを提供するなど、今後の感染症、自己免疫疾患、がんなどの治療に新たな可能性を提示することが期待されます。
＜補足説明＞
※１ アダプタータンパク質
細胞内に存在して、それ自身では酵素活性などの機能は持たないが、他のタンパク質と会合する機能によって、シグナル伝達を担う分子。多くがタンパク質相互作用を支える特定の領域（ＳＨ２、ＳＨ３、ＣＡＲＤなど）を含んでいる。
※２ ＩＴＡＭ
Ｉｍｍｕｎｏｒｅｃｅｐｔｏｒ Ｔｙｒｏｓｉｎｅ－ｂａｓｅｄ Ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ Ｍｏｔｉｆの略。Ｔ細胞受容体、Ｂ細胞受容体、Ｆｃ受容体などの免疫細胞受容体のサブユニット（ＣＤ３分子群、Ｉｇα／Ｉｇβ、ＦｃＲγなど）や、ＮＫ細胞受容体と会合するアダプター分子（ＤＡＰ１２など）などに共通して見られるチロシン残基を中心とするアミノ酸配列で、チロシンリン酸化によって活性化されて、活性化シグナルの伝達を担う。
※３ ＣＡＲＤ９
アダプタータンパク質のひとつで、タンパク質相互作用を促すモチーフであるＣＡＲＤ領域を含んでいる。Ｂｃｌ１０と結合して協調的にＮＦ－κＢを活性化することが、培養細胞を用いて報告されていた。
※４ カンジダ
真菌の一種。カンジダ・アルビカンス（Ｃａｎｄｉｄａ ａｌｂｉｃａｎｓ）は、元来はヒトの体表や消化管、それに女性の膣粘膜に普通に生息するが、糖尿病、がん、エイズ患者や妊婦など，免疫機能が低下している人では，カンジダ症とよばれる日和見感染を引き起こす原因となる。
※５ カリニ原虫
真菌の一種。Ｐｎｅｕｍｏｃｙｓｔｉｓ Ｃａｒｉｎｉｉ。エイズなどでみられる日和見感染症の一つであるカリニ肺炎を引き起こす。
※６ ＩＴＡＭ関連受容体
ＩＴＡＭを含む受容体（レクチン受容体のＤｅｃｔｉｎ－１など）、およびＩＴＡＭを持つアダプタータンパク質（ＦｃＲγ、ＤＡＰ１２など）と会合する受容体（ＩｇＧ受容体のＦｃγＲ、ＭＡＩＲＩＩ、ＴＲＥＭ－１、ＯＳＣＡＲなど）。その他にも、Ｃ型レクチンファミリー、ＴＲＥＭファミリー、Ｓｉｇｌｅｃファミリー、ＤＣ－Ｓｉｇｎなど、数多く知られる。
※７ リガンド
特定の受容体に対して特異的に結合する物質のこと。例えば、酵素タンパク質とその基質、ホルモンや神経伝達物質などのシグナル物質とその受容体など。
●図１ ＩＴＡＭ関連受容体を介する免疫細胞の活性化機構
リンパ球（Ｔ細胞・Ｂ細胞）の抗原受容体（ＴＣＲ、ＢＣＲ）は、抗原認識をすることにより、受容体に会合するＩＴＡＭを持つアダプター分子（ＣＤ３分子群、Ｉｇα／β）にリン酸化を起こし、ＣＡＲＭＡ１を介してシグナルを伝達し、転写因子ＮＦ－κＢの活性化に至る。一方、骨髄系細胞の樹状細胞やマクロファージによる自然免疫系では、同様にＩＴＡＭを持つアダプター分子（ＦｃＲγ、ＤＡＰ１２）と会合する関連受容体を介した活性化シグナルは、ＣＡＲＤ９によって伝達、ＮＦ－κＢの活性化に至る。また、ＣＡＲＤ９欠損マウスの解析から、ＣＡＲＤ９はＴＬＲからのＮＦ－κＢ活性化シグナルにも重要に関与することが判明した。すなわち、ＩＴＡＭ受容体による免疫細胞の活性化は、リンパ球ではＣＡＲＭＡ１が、骨髄細胞（樹状細胞・マクロファージ）ではＣＡＲＤ９が担っている。
（※ 図１は関連資料を参照してください。）