LRIG1 と VISTA の結合による腫瘍特異的 CD8+ T 細胞反応の弱体化

学術背景

近年、免疫チェックポイント阻害剤（ICIs）としてプログラム細胞死タンパク1 (PD-1) および細胞毒性Tリンパ球抗原4 (CTLA-4) の重要性が注目されています。これらの阻害剤は抗腫瘍T細胞反応を強化することで、一部の癌患者の生存状態を大幅に改善しました。しかし、現行ICIs療法の全体的な反応率は依然として低いため、新たな免疫チェックポイントを識別し、代替治療のターゲットとする必要があります。

研究により、T細胞因子-1（Tcf-1）を発現する「幹細胞様」の腫瘍特異的CD8+ T細胞がICIs療法に顕著に反応することが明らかになっています。これらの「幹細胞様」T細胞は、休止状態から離脱すると増殖爆発を経験します。しかし、Tcf-1+幹細胞様T細胞の休止状態を維持するメカニズムは未だ明確ではなく、これは現行ICIs療法に対する耐性が臨床で生じる潜在的原因となり得ます。

V-domain Immunoglobulin Suppressor of T cell Activation（Vista）はB7ファミリーの免疫チェックポイントプロテインであり、次世代の免疫療法の潜在的なターゲットとされています。VistaがT細胞の活性化を抑制する二つの方法が考えられている一方で、その下流シグナルのメカニズムは依然として不明です。

本研究は、Vistaと結合する抑制性受容体LRIG1（Leucine-rich repeats and Immunoglobulin-like domains 1）を明らかにし、それがVistaと結合することを通じて抗腫瘍免疫反応をどのように制御するかを調査することを目的としています。

論文の出典

本論文は、Cleveland Clinic Taussig Cancer Institute、Lerner Research Institute、およびCase Western Reserve Universityなどの機関に所属するHieu Minh Taらによって執筆され、2024年5月17日に《Science Immunology》誌に発表されました。

研究ワークフロー

Vistaの結合受容体としてのLRIG1の識別

本研究では、選択的プロテオミクスタグアプローチメント結合アッセイ (SPPLAT) をpH中性条件下で用いてVistaの結合受容体を識別しました。質量分析によりLRIG1がVistaの結合リガンドとして同定され、その後、表面プラズモン共鳴 (SPR) 測定および免疫共沈 (Co-IP) 試験など複数の実験でVistaとLRIG1の結合が検証されました。

実験手順：

1. SPPLAT測定：活性化された野生型マウスT細胞とVistaノックアウトマウス脾T細胞を用いたプロテオミクス分析を行い、VistaとLRIG1の結合を識別および検証。
2. 表面プラズモン共鳴 (SPR) 測定：VistaおよびLRIG1の外膜領域 (ECD) が中性および酸性条件下での結合親和性を確認。
3. ルシフェラーゼ結合測定：T細胞表面でのVistaとLRIG1の結合を検出し、VistaとLRIG1間の「cis」型 (同細胞内結合) および「trans」型 (異細胞間結合) の相互作用を分析。

T細胞シグナル伝達に対するLRIG1の抑制作用

LRIG1のT細胞内での機能を調査するため、LRIG1がT細胞受容体 (TCR) シグナル伝達経路に与える影響を以下の実験手順で解析し、LRIG1欠失マウスの表現型を検証しました。 1. マウスモデル実験：LRIG1欠損アリルを持つマウスを作成し、OT1 TCRトランスジェニックマウスと交配。naive OT1 CD8+ T細胞を刺激し、LRIG1欠損がTCRシグナル伝達に与える影響を評価。 2. リン酸化分析：細胞内シグナル分子 (LAT、PLC-γ、SLP76、AKT、ERK1/2) のリン酸化レベルを検出し、LRIG1の細胞質領域が抑制シグナルの伝達に必要であることを証明。

T細胞増殖、生存およびエフェクター機能に対するLRIG1の影響

LRIG1欠失のOT1 T細胞を刺激し、その増殖、サイトカイン分泌およびアポトーシス状態を検出し、LRIG1欠失T細胞が強化された増殖およびエフェクター機能を有することを確認しました。次に、共培養実験を通じてLRIG1がVista介在の抑制作用に対する抵抗性を探り、体内腫瘍モデルでこれらの結果を検証しました。

単一細胞トランスクリプトーム解析

腫瘍浸潤CD8+ T細胞（TILs）の多様性をさらに解析するため、単一細胞RNAシーケンシング (scRNA-seq) 解析を実施し、活性化および機能状態に関連するT細胞サブセットを同定しました。また、腫瘍微小環境におけるLRIG1欠失および野生型T細胞の比較も行いました。

人体癌サンプルの検証

人体黒色腫、子宮内膜癌、肺癌サンプル中のTILsを解析し、LRIG1が多様な活性化状態のT細胞で発現され、LRIG1の高レベルな発現が免疫治療の耐性と関連していることを見出しました。

研究結果

研究結果として、LRIG1がVistaと結合することで、T細胞内外で抗腫瘍反応を抑制することが示されました。LRIG1欠失のマウスT細胞は、強化されたシグナル伝達、増殖、およびエフェクター機能を示し、腫瘍モデルでより強力な抗腫瘍反応を示しました。また、人体癌サンプルでLRIG1の高レベルな発現は免疫治療耐性と関連しており、癌治療における潜在的な応用価値が確認されました。

結論と意義

LRIG1とVistaの相互作用は、VistaがT細胞内でどのように抑制メカニズムを果たすかについての新たな視点を提供しました。LRIG1はVistaの結合受容体として、体内外でT細胞反応を抑制し、腫瘍免疫治療の効果にも影響を与えます。本研究は、Vista/LRIG1軸をターゲットとする癌免疫治療戦略の潜在的な応用価値を証明し、新しい免疫療法の開発に重要な理論的基盤を提供します。

研究のハイライト：

1. 新ターゲットの識別：初めてLRIG1がVistaの結合受容体であることを確認し、そのT細胞抑制作用を明らかに。
2. メカニズムの解明：VistaとLRIG1が「cis」と「trans」相互作用を通じてT細胞シグナル伝達を抑制するメカニズムを詳細に解明。
3. 臨床関連性：LRIG1の高レベルな発現がICIs耐性と関連していることを発見し、新しい癌治療方法の開発に新たな方向性を提供。

本研究は、将来の新しい癌免疫療法の開発に向け、LRIG1が免疫チェックポイント受容体として持つ潜在的重要性を強調しています。