器官特異的な微小環境が急性移植片対宿主病におけるT細胞の分化を駆動する

2025-02-13 Thu
急性移植片対宿主病（AGVHD）における臓器特異的T細胞分化の研究学術的背景急性移植片対宿主病（Acute Graft-versus-Host Disease, AGVHD）は、同種造血幹細胞移植（Allogeneic Hematopoietic Stem Cell Transplantation, HCT）後の重篤な合併症であり、ドナーT細胞が宿主組織に対して免疫攻撃を起こすことで発症します。AGVHDの病理メカニズムはある程度解明されているものの、T細胞が特定の臓器で分化するメカニズムはまだ明確ではありません。T細胞の臓器特異的な反応は、局所的な微小環境によって調節されている可能性がありますが、その詳細なメカニズムはまだ完全には解明されていません。AGVHDは、消化管、皮膚、肝臓、肺など複数の臓器に影響を及ぼしますが、各臓器の病理的特徴や免疫反応には顕著な違いがあります。これらの違いを理解することは、臓器特異的な治療戦略の開発に役立ちます。
この問題を探究するため、研究チームは非ヒト霊長類（Nonhuman Primate, NHP）モデルを用い、多パラメータフローサイトメトリー、集団トランスクリプトーム解析、単細胞RNAシーケンシング（Single-Cell RNA Sequencing, scRNA-seq）、T細胞受容体シーケンシング（T Cell Receptor Sequencing, TCR-seq）などのシステミック免疫学的手法を用いて、AGVHDにおける肝臓と肺でのT細胞の差異的分化を詳細に研究しました。
論文の出典この研究は、ボストン小児病院、ハーバード医学部、マサチューセッツ総合病院などの複数の著名な機関からなる研究チームによって行われました。主な研究者にはKayleigh Ingersoll Omdahl、Rene S. Bermea、Victor Tkachev、Leslie S. Keanなどが含まれます。論文は2025年1月29日に『Science Translational Medicine』誌に掲載され、タイトルは「Organ-specific microenvironments drive divergent T cell evolution in acute graft-versus-host disease」です。
研究のプロセス1. 研究モデルとサンプル研究では、rhesus macaque（アカゲザル）をAGVHDモデルとして使用し、移植後7-8日に分析を行いました。研究は3つのグループに分かれています：AGVHD群（同種HCT、n=12）、自己HCT対照群（auto-HCT、n=4）、および健康対照群（Healthy Controls, HCs, n=26）。組織病理学的解析を通じて、肝臓と肺の炎症の程度を評価しました。
2. フローサイトメトリー解析研究者は、多パラメータフローサイトメトリーを用いて、AGVHD群、auto-HCT群、およびHCs群におけるT細胞の表現型特性を分析しました。特に、CD8+およびCD4+ T細胞のメモリー表現型、組織駐在マーカー（CD69およびCD103）、増殖マーカー（Ki67）、および細胞傷害性マーカー（Granzyme B）に焦点を当てました。さらに、FlowSOMアルゴリズムを使用して、異なる臓器におけるT細胞の表現型の違いを特定するために、T細胞の教師なしクラスタリング分析を行いました。
3. トランスクリプトーム解析研究者は、NHP特異的遺伝子チップを用いて、AGVHD群、auto-HCT群、およびHCs群のCD3+ T細胞のトランスクリプトーム解析を行いました。UMAP次元削減および階層的クラスタリングを通じて、異なる臓器および群間の遺伝子発現の違いを評価しました。さらに、肝臓と肺のT細胞に特異的な遺伝子発現経路を比較し、肺のT細胞が細胞外マトリックスのリモデリングとケモタキシスに関連しているのに対し、肝臓のT細胞は核酸代謝および増殖に関連していることを発見しました。
4. 単細胞RNAシーケンシングとTCRシーケンシングT細胞の分化プロセスをより深く研究するため、AGVHD動物の肝臓と肺からCD45+CD3+ T細胞を分離し、単細胞RNAシーケンシングおよびTCRシーケンシングを行いました。Python scVIパッケージを使用してデータのバッチ補正を行い、Monocle3ソフトウェアを使用して擬似時間分析を行い、T細胞の分化軌跡を追跡しました。その結果、クラオン拡大が進むにつれて、肺のT細胞ではCX3CR1+ CD8+エフェクターT細胞が、肝臓のT細胞ではEomes+ CD8+エフェクターメモリーT細胞が富化されることが明らかになりました。
5. 共有クロノタイプ解析研究者は、肝臓と肺の両方に存在するTCRクロノタイプ（共有クロノタイプ、SCs）を分析し、同じTCRを共有するT細胞でも、肝臓と肺でのトランスクリプトームに顕著な違いがあることを発見しました。これは、T細胞の分化が抗原特異性ではなく、局所的な微小環境のシグナルに依存していることを示しています。
研究結果組織病理学解析：AGVHD群の肝臓と肺は、いずれも顕著な炎症反応を示し、肝臓では門脈周囲炎症、肺では血管周囲炎症および間質性肺炎が観察されました。
フローサイトメトリー解析：AGVHD群の肝臓と肺は、いずれもCD8+エフェクターメモリーT細胞（TEM）およびCD4+セントラルメモリーT細胞（TCM）に浸潤され、これらの細胞は増殖マーカーKi67および細胞傷害性マーカーGranzyme Bを高発現していました。
トランスクリプトーム解析：肺のT細胞は、ケモタキシスと細胞外マトリックスのリモデリングに関連する遺伝子を著しくアップレギュレーションし、肝臓のT細胞は核酸代謝および増殖に関連する遺伝子をアップレギュレーションしていました。これらの結果は、T細胞の分化が局所的な微小環境によって調節されていることを示しています。
単細胞RNAシーケンシングとTCRシーケンシング：クラオン拡大が進むにつれて、肺のT細胞はCX3CR1+ CD8+エフェクターT細胞に分化し、肝臓のT細胞はEomes+ CD8+エフェクターメモリーT細胞に分化することが明らかになりました。同じTCRを共有するT細胞でも、肝臓と肺でのトランスクリプトームには顕著な違いがありました。
研究の結論この研究は、AGVHDにおけるT細胞の臓器特異的分化メカニズムを明らかにし、局所的な微小環境がT細胞のトランスクリプトームプログラミングに重要な影響を及ぼすことを強調しました。研究では、肝臓と肺でのT細胞の分化と機能状態が臓器特異的なシグナルに影響を受けること、さらにこの分化がクラオン拡大と密接に関連していることが明らかになりました。この発見は、臓器特異的な免疫治療の開発に新たな視点を提供し、特に肺と肝臓のAGVHDに対する標的治療の基盤を築くものです。
研究のハイライト臓器特異的T細胞分化：AGVHDモデルにおいて、T細胞が肝臓と肺で差異的に分化するメカニズムを初めて明らかにしました。
単細胞技術の応用：単細胞RNAシーケンシングおよびTCRシーケンシングを用いて、T細胞のクラオン拡大と分化軌跡を詳細に研究しました。
臨床的意義：研究結果は、臓器特異的な免疫治療の新たなターゲットと戦略を提供し、特に肺と肝臓のAGVHD治療に希望をもたらすものです。
その他の価値ある情報研究では、肺と肝臓のT細胞の分化がクラオン拡大と密接に関連していることも明らかになり、T細胞の拡大を抑制することが臓器特異的な免疫反応を制御する鍵となる可能性が示唆されました。さらに、肺と肝臓のT細胞はそれぞれ異なるケモカインおよび代謝経路を富化させることがわかり、これらは臓器特異的な免疫調節薬の潜在的なターゲットとして活用される可能性があります。