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August 2, 2016

ウイルスやバクテリアが体に侵入すると、免疫システムが反撃に出ます。 B細胞と呼ばれる防御機構が感染部位に群がり、侵入者を破壊しようとする抗体分子を解き放ちます。 この抗体軍団には、いくつかの専門的なクラスがある。 ある抗体は、侵入してきた病原菌を包み込んだり、健康な細胞への侵入を防いだり、また、他の抗体は炎症を起こして治癒を早めたりします。

今回初めて、スタンフォード大学の研究者が、人体がどのようにしてあらゆるクラスの抗体を作り出すのかを明らかにし、抗体を作り出す多様な細胞群が、同じ種類の祖先から生まれていることが明らかになりました。

「私たちを守るすべてのプレーヤーはどのようにして作られるのでしょうか」と、生物物理学大学院生で、eLife誌に発表された論文の筆頭著者、フェリックス・ホーンズは問いかけました。 「私たちが行ったのは、それを測定することです」

8人の研究チームは、ホーンズの顧問であるスタンフォード大学の生物工学教授スティーブン・クエイクが率いました。彼は、身体の自然防御システムを包括的に概観することで、さまざまな免疫疾患に対する新しい治療法を開発することができると考えています。 「その結果、アレルギーのような問題を解決できるかもしれません」

B細胞の家系図を構築する

地図を作成するために、研究者は、22人の若い健康な成人の血液サンプルからB細胞を取り出した。 研究チームは、細胞の遺伝暗号を構成する個々のヌクレオチドを読み取るハイスループット遺伝子配列決定装置を用いて、サンプル中のすべてのB細胞から抗体産生遺伝子の大規模ライブラリを作成しました。 研究者たちはまた、B細胞が産生する抗体の種類を切り替えている証拠を探しました。 このスイッチングプロセスにより、免疫システムは、襲い来る脅威に対する反応をカスタマイズすることができるのです」

「各B細胞は、ある種の抗体を作る単一の細胞としてスタートします」とホーンズ氏は言います。 「研究チームは、さまざまな分析技術を使用して、さまざまなクラスの抗体を特定し、その普及率を概算することができた。 IgMは、「すべての抗体が生まれるデフォルトのクラスです」とホーンズ教授は述べています。 「免疫チャレンジによって活性化されると、クラススイッチングが行われます」

IgM細胞の大部分は、体の最も重要なウイルスとの戦いであるIgG抗体クラスの産生に切り替わります。 これらの細胞は、特定の抗ウイルス特性を持つ4つの異なるIgGサブクラスを生み出すことができる。

IgM産生細胞のより少ない割合は、侵入する細菌を撃退し、消化管内の「良い」細菌が健康なバランスを保つのを助けるIgA抗体を作り出すようになる。

病気と戦うための細胞の切り替え

クラス切り替えプロセスに関するホーンズの洞察は、免疫疾患に対する幅広い新しい治療アプローチにつながることが考えられます。 高 IgM 症候群などのまれな疾患では、患者の細胞が抗体のクラスを切り替える能力を欠き、さまざまな感染症にかかりやすくなっています。 より一般的な免疫疾患も、クラススイッチの欠陥に起因する場合があります。 例えば、アレルギー体質の人は、アレルゲン特異的なIgE抗体を産生するため、免疫反応が過剰になります。

一部の医師は、患者に寄生虫を感染させて体の抗体産生を調整する「蠕虫療法」などの方法を試しています。 ホーンズ氏は、より正確な解決策として、抗体のクラス切り替えプロセスを制御するシグナル伝達分子を模倣する薬剤を設計することを想定しています。「虫を非常に鈍器として考えることができますが、設計薬剤をメスとして使うことは想像できます」

次の段階として、ホーンズ氏は免疫障害に苦しむ人々の遺伝子を配列することを計画しています。 彼らの抗体産生が彼のベースライン・マップとどのように異なるかを知ることは、最適な抗体バランスを回復させる薬物療法を生み出すための重要な一歩となるでしょう」

「ある種の抗体を作れない、あるいは作る割合が低い人を見つけたとしましょう」とホーンズ氏は言います。 「この研究への他の参加者は、被験者を募集しサンプル収集を手配したスタンフォード大学医学部のCornelia Dekker、Sally Mackey、Gary Swan、スタンフォード大学の生物工学者Christopher Vollmers、Derek Croote、およびスタンフォード大学の免疫学者Mark Davisなどです。