倧阪倧孊(阪倧)は8月28日、転写調節因子「Sbno2」が骚を吞収する「砎骚现胞」の正垞な现胞融合に必須であるこずを個䜓レベルで明らかにするこずに成功したず発衚した。

成果は、阪倧 免疫孊フロンティア研究センタヌ 自然免疫孊の審良静男教授、日本孊術振興䌚特別研究員の䞞山健倪医垫らの研究チヌムによるもの。研究の詳现な内容は、7月26日付けで「The Journal of Experimental Medicine」に掲茉枈みだ。

「现胞融合」ずは2個以䞊の同皮あるいは異皮の现胞同士が现胞膜を融合させるこずで単䞀现胞ずなる珟象を意味する。人工的な现胞融合技術なくしお抗䜓医療や免疫孊の発展が望めなかったこずを考えるず、现胞融合が珟代医孊に䞎えたむンパクトは蚈り知れないずいう。歎史的背景から、现胞融合は䞀般には病原䜓や薬剀によっお誘導されるむメヌゞが匷いが、この珟象が発生過皋や现胞分化ずいった生理的局面においおも重芁な圹割を果たしおいるこずは意倖に知られおいない。

䟋えば、粟子ず卵子は受粟過皋で融合し、骚栌筋现胞は最終分化段階においお融合プロセスを経お倚栞の巚现胞ずなる。さらに、砎骚现胞は倚栞现胞の代衚栌だが、この现胞は骚芜现胞䞊に存圚する「砎骚现胞分化因子(RANKL:Receptor Activator of Nuclear Factor-kappa B Ligand)」が単栞の「砎骚现胞前駆现胞」に働きかけお、それらの融合が促進された結果ずしお圢䜜られるのだ。

そしお超高霢瀟䌚を迎えた日本においお、その解決が緊喫の課題ずなっおいるのが、患者数が1000䞇人ずいわれる「骚粗しょう症」である。骚は人䜓で最も硬い郚䜍のために倉化しないようなむメヌゞがあるが、再生ず砎壊を繰り返しおおり、骚粗しょう症は砎骚现胞による骚砎壊が骚圢成を䞊回るこずによっお生じおしたう。その予防の切り札ずしお、「抗RANKL抗䜓」が実甚化され぀぀あるが、䞞山医垫らはRANKLおよびその䞋流で掻性化される転写因子(遺䌝子に結合しお、遺䌝子の発珟を調節するタンパク質)矀の有する自然免疫調節䜜甚を報告するこずで、こうした治療の持぀危険性に぀いおかねおより譊鐘を鳎らしおいる。

実際、抗RANKL抗䜓䜿甚に䌎う免疫異垞や䜎カルシりム(Ca)血症による死亡䟋などの報告数は増加しおいるため、RANKL以倖の砎骚现胞をタヌゲットずした骚粗しょう症治療暙的を明らかにするこずは䟝然ずしお重芁だ。RANKLが「砎骚现胞前駆现胞」のRANKL受容䜓である「RANK」ず結合するず、「NF-kB」、「c-Fos」、「Jdp2」、「NFATc1」、「MITF」などの転写因子が掻性化し、「TRAP」、「CTSK」、「DC-STAMP」ずいった砎骚现胞特異的遺䌝子矀の発珟が誘導される。

砎骚现胞特異的遺䌝子矀の䞭でも、DC-STAMPは砎骚现胞融合のマスタヌレギュレヌタヌであるこずが知られおおり、DC-STAMP欠損マりスからは単栞の砎骚现胞しか圢成されない。そしお最近になり、砎骚现胞におけるDC-STAMPの発珟は転写因子MITFによっお誘導され、砎骚现胞前駆现胞では転写抑制因子「Tal1」がDC-STAMPプロモヌタに結合しおMITFによるDC-STAMPの転写掻性化をブロックしおいるこずが明らかにされた。こうしたこずから、砎骚现胞融合は耇数の転写因子によっお厳密に調節されおいるず考えられおいるずいう。

たたRANKL以倖にも、さたざたな「サむトカむン」(现胞間で情報を䌝達する因子)や病原埮生物の刺激が転写因子NF-kBを掻性化する。NF-kBは砎骚现胞分化に必須であるだけでなく、病原䜓構成成分による動物现胞衚面の受容䜓タンパク質「TLR(Toll-like receptor:トル様受容䜓)」の刺激によっおも匷く掻性化され、炎症性サむトカむンが誘導される。

近幎になり、炎症性サむトカむンの1皮である「むンタヌロむキン(IL)-10」が、転写因子「STAT3」䟝存的に酵玠「DExD/Hヘリカヌれファミリヌ」に属する転写調節因子「Sbno2(Strawberry notch homologue2)」を誘導し、NF-kBの掻性化を抑制するこずが瀺された。

こうしたこずから、Sbno2は炎症性サむトカむン産生を負に制埡する因子ず考えられたが、個䜓レベルでのその自然免疫応答に果たす圹割や生理的機胜に぀いおは明らかではなかった。そこで研究チヌムは今回、その疑問に答えるため、ノックアりトマりス技術を甚いたSbno2の機胜解析を詊みたのである。

Sbno2は骚髄での発珟が高く、血球系现胞の䞭ではマクロファヌゞや砎骚现胞で特に匷く発珟しおいるこずが確認された。そこで、これらの现胞におけるSbno2の機胜を明らかにする目的でノックアりトマりスが䜜成されたずころ、10週霢においお野生型ず比べ若干の䜓重枛少が認められ、成長障害が疑われたのである。

その䞀方で、明らかなマクロファヌゞ・奜䞭球・リンパ球などの分化異垞は認められおおらず、マクロファヌゞの炎症性サむトカむン産生胜やNF-kBの掻性化も正垞であった。こうしたこずから、Sbno2は以前報告されおいたようなNF-kBの抑制䜜甚は有しおいないこずが明らかずなったのである。

次にSbno2ノックアりトマりスの骚のが解析が行われ、するず10週霢においお著明な骚量の䞊昇が確認され、「倧理石骚病」を発症しおいるこずが刀明した。組織解析では砎骚现胞の数は正垞であったが、1现胞圓たりの栞の数が枛少しおおり、融合障害が疑われたのである(画像1)。さらに、骚圢成速床の䜎䞋も認められたこずから、骚の圢成を行う「骚芜现胞」の分化障害の存圚も瀺唆された。

実際、in vitroでSbno2ノックアりトマりス由来の骚芜现胞を培逊するず軜床の分化障害が芳察された。ノックアりト由来の骚芜现胞では骚芜现胞分化を促進する因子である Jagged1の発珟が著明に枛匱しおおり、これを培逊液䞭に加えるず分化障害が救枈されたこずから、Sbno2は Jagged1の発珟を正に制埡するこずで適切な骚芜现胞分化を実珟させおいるこずも明らかずなった。次に、ノックアりト由来の现胞を䜿っお in vitroにおけるRANKL誘導性の砎骚现胞分化を怜蚎したずころ、in vivoで芳察されたように砎骚现胞あたりの栞数が著明に䜎䞋しおいた(画像1・2)。個々の砎骚现胞の骚吞収掻性ず分化マヌカヌの発珟状態は正垞であったこずから、この異垞は融合障害に起因しおいるず考えられた。

さらに、IL-4誘導性のマクロファヌゞ融合珟象や、異物を皮䞋に留眮した際に芳察されるマクロファヌゞ融合珟象も郚分的に障害されおいたこずから、Sbno2は砎骚现胞だけでなく、広くマクロファヌゞの融合を制埡しおいる分子であるこずが明らかずなったのである。

Sbno2欠損マりスは砎骚现胞融合障害に䌎う倧理石骚病を発症する。画像1(å·Š):倧腿骚遠䜍郚のCT画像。画像2(右):in vitro(むン・ビトロ:実隓条件が人為的に制埡䞋に眮かれた環境であるずいう意味)におけるRANKL誘導性砎骚现胞分化の様子

続いお、Sbno2がどのようなメカニズムで现胞融合を制埡しおいるのかを明らかにする目的で、现胞融合を正に制埡するこずが報告されおいる遺䌝子矀の発珟状態が怜蚎されたずころ、砎骚现胞融合のマスタヌレギュレヌタヌであるDC-STAMPの発珟が著明に枛匱しおいるこずが刀明。そこで、研究チヌムがレトロりむルスを甚いおノックアりト由来の砎骚现胞にDC-STAMPを発珟させたずころ、融合障害が完党に救枈されるこずがわかったのである。

次に、DC-STAMPの発珟を制埡する転写因子矀(「Tal1」、「PU.1」、MITF、c-Fos、NFATc1、NF-kB)のDC-STAMPプロモヌタ領域(遺䌝子の転写を始める領域)ぞの結合状態が、「クロマチン免疫沈降法」にお怜蚎された。するず、DC-STAMP発珟を正に制埡するMITFの結合が枛匱しおいる䞀方で、DC-STAMPの発珟を抑制するTal1の結合がノックアりトの现胞で増匷するこずがわかったのである。そこで、ノックアりト由来の砎骚现胞でTal1のノックダりンが行われたずころ、砎骚现胞の融合障害は郚分的に救枈されるこずがわかった。

さらに、Sbno2はTal1ず盎接結合するこずにより、Tal1の掻性を抑制しおいるこずも免疫沈降法ず「レポヌタヌアッセむ」(調べたい遺䌝子を蛍光遺䌝子に眮き換えるこずで、蛍光枬定で遺䌝子の発珟(掻性)状態を目に芋える圢にするこず)により確認されたこずから、Sbno2によるTal1抑制を介したDC-STAMP発珟亢進による砎骚现胞融合促進機構が初めお明らかずなったのである(画像3)。

画像3。Sbno2は転写抑制因子Tal1の抑制を介しおDC-STAMPの発珟を正に制埡する

珟圚、砎骚现胞分化を抑制する骚粗しょう症治療薬の開発が急ピッチで進められおいるが、そうした医薬品の倚くは免疫系のかく乱䜜甚や䜎Ca血症、顎骚壊死などの副䜜甚を持぀ため、分化抑制を䜜甚機序ずしない新たな治療薬の開発が切望されおいる状態だった。Sbno2が欠損した砎骚现胞は分化が正垞である䞀方で融合だけが障害され、免疫系には異垞が芋られなかったこずから、この分子がより安党な次䞖代の骚粗しょう症治療薬の暙的ずなるこずが期埅されるずしおいる。