《食道ILC2によるAREG-EGFRシグナルを介した異常上皮リモデリング：好酸球性食道炎における役割》研究レビュー

背景の概要

好酸球性食道炎（Eosinophilic Esophagitis, EoE）は、近年発症率が顕著に増加している慢性的なアレルギー疾患である。EoEの主な特徴は、好酸球（eosinophils）の浸潤および食道上皮の肥厚であり、これにより嚥下機能が著しく損なわれる。この疾患には、基底細胞（basal cells）の過剰増殖、上皮の肥厚、線維化など独特の病理特性があり、食道の形態と機能に明らかな変化をもたらす。一方で、これらの病理的変化がこれまで適応免疫系、特にTh2型免疫応答によって主に駆動されると考えられてきた。しかし、近年の研究により、ILC2（第2型固有リンパ球, Group 2 Innate Lymphoid Cells）のEoE発症における重要な役割が明らかになりつつある。

ILC2は、IL-25やIL-33などの「アラーミン（alarmins）」と呼ばれる因子によって活性化され、IL-4、IL-5、IL-13など多様なサイトカインやアンフィレグリン（Amphiregulin, AREG）を産生することが知られている。特にAREGは、EGFR（上皮成長因子受容体）に結合して上皮細胞の増殖や分化を調節し、粘膜バリアの維持に重要な役割を果たしている。

これまで、ILC2が気道疾患（例えばアレルギー性喘息など）の病態生理学において果たす役割が注目されていたが、EoEにおけるその正確な作用メカニズムは不明なままであった。本研究では、ILC2がその産生するAREGを介してEGFRシグナルを駆動することによって食道の異常な上皮リモデリングを引き起こすかどうかを検証し、EoE治療の新しい標的を提供することを目的としている。

研究の出典

本研究は、Minyeong Limらの研究チームによって実施され、韓国の複数の著名な研究機関（ソウル大学医学実験室、淑明女子大学生命科学研究所、済州国立大学医学部病理学科、漢陽大学医学部病理学科等）から発表されている。論文は、2025年発行の学術誌《Cellular & Molecular Immunology》に掲載されており、原稿は2024年5月に提出され、同年12月にオンライン公開された。責任著者はHye Young Kimである。

研究の流れと方法

a. 研究の流れと具体的な操作

研究は、動物モデル、体外実験、患者サンプルの解析を含む多様な実験手法を用いて行われた。

1. ILC2の特性と分布の解析:

   • 健康なマウスの食道および肺組織中のILC2の計数と表現型解析をフローサイトメトリーにより実施した。その結果、ILC2の頻度が肺よりも食道で有意に高いことが判明。
   • 健康なヒトの食道組織と好酸球性食道炎（EoE）患者の組織において、免疫蛍光法によるCD3e−/KLRG1+なILC2の検出を実施。ILC2がEoE患者の食道では顕著に増加していることが示された一方で、健康被験者およびGERD（胃食道逆流症）患者ではILC2の頻度が相対的に低いことが観察された。

2. IL-33誘導マウスEoEモデルによる検証:

   • 鼻腔内への重組IL-33（rmIL-33）の吸入により急性および慢性EoEモデルを作成した。モデルマウスでは好酸球浸潤、基底細胞過剰増殖、上皮肥厚などのEoE特徴がみられた。
   • Rag1ノックアウトマウスおよびRag2/IL2rg二重ノックアウトマウスを用いたところ、ILC欠損によってIL-33誘導による上皮病変が軽減されることを確認。
   • IL-5発現を赤色蛍光タンパク質（tdTomato）で標識し、ILC2がIL-33刺激に応答して活性化され、上皮層近傍に集積することを示した。

3. AREGとEGFRシグナルの役割の確認:

   • IL-33誘導モデルにおいて、ILC2が主要なAREGの供給源であることを実証した。さらに免疫組織化学分析により、AREGがEGFRに結合し、リン酸化シグナルを活性化するとともに基底細胞の異常増殖を促進することを確認。
   • ヒト食道上皮細胞系（CP-AおよびHET-1A）を用いた実験で、AREGがEGFRのリン酸化とその下流シグナル（AKT、ERK）を活性化し、細胞増殖を誘導することを明らかにした。EGFR阻害剤であるエルロチニブ（Erlotinib）はこの効果を完全に遮断した。
   • 正常マウスに重組AREGを注入したところ、EoEで観察されるような上皮肥厚および基底細胞増殖を引き起こすことを確認。

4. 治療可能性の評価:

   • EoEモデルマウスにエルロチニブまたは抗AREG中和抗体を投与した結果、上皮層の肥厚が顕著に減少し、好酸球の浸潤も軽減した。
   • 初代分離ILC2を基底細胞と共培養して実施した3Dオルガノイド実験では、ILC2のAREG分泌が基底細胞の増殖を促進することが示され、この効果が抗AREG抗体またはEGFR阻害剤によって完全に阻害されることを確認。

5. ヒトサンプルの検証:

   • EoE患者の単一細胞RNAシーケンスデータ解析では、ILC2がAREGの主要な供給源であることが明らかになった。また、患者の組織切片に対する免疫蛍光染色は、EoE患者組織において活性化ILC2（KLRG1+）、AREG、およびEGFRの顕著な発現を確認した。

b. 研究結果

• 食道内のILC2はEoEの病理状態で有意に増加し、上皮層の境界に集積する。
• IL-33誘導モデルでは、ILC2がAREGを介してEGFRシグナルを活性化し、基底細胞増殖および上皮肥厚を引き起こす。
• 体外実験および薬物介入の結果、ILC2およびAREG-EGFR軸がEoEの上皮病理変化の重要な駆動因子であることが検証された。
• 臨床サンプル分析により、小鼠とヒトでILC2が食道異常リモデリングに寄与する機構が一致していることが確認された。

c. 結論と意義

本研究は、ILC2がAREG-EGFRシグナル軸を通じて食道上皮の病理学的変化を調節するメカニズムを明らかにした。これにより、EoE発症のメカニズムに関する新たな視点が提供され、治療におけるAREGおよびEGFRの両標的の可能性が示唆された。この発見は、EoEのみならず、他の関連アレルギー疾患の治療デザインにも重要な示唆を与える。

d. 新規性とハイライト

• ILC2の食道免疫における機能を強調するとともに、EoEにおける病理学的役割を体系的に解明。
• 確立された分子メカニズムとして、ILC2がAREG-EGFRシグナル軸を介して基底細胞増殖を促進することを示した。
• AREGおよびEGFR阻害剤がEoE治療における有望なターゲットとなることを実証。

総括

本研究はILC2がAREG-EGFRシグナルを通じてEoEの異常上皮リモデリングを引き起こすことを初めて明確に示した。この知見は、食道免疫と上皮の相互作用を理解するための新しい枠組みを提供するとともに、EoEや他のアレルギー疾患への標的治療戦略の設計に向けた基礎データを提供した。