骨髄細胞の機能と膜の豊富さの相関に関する研究

過去の数十年にわたり、科学技術の急速な発展に伴い、人類の免疫系に対する理解はますます深まっています。すべての免疫細胞の中で、専門の食細胞（例えば、好中球やマクロファージなど）はアポトーシス細胞、細胞破片、侵入した病原体の除去において極めて重要な役割を果たしています。これらの細胞は、食作用を通じて異物を取り込み、エンドサイトーシスを行うことで、この進化上高度に保存された行動は多細胞生物の正常な生理機能にとって欠かせないものです。しかし、食作用の失調は、感染症に対する感受性の増加、自己免疫疾患、神経変性疾患、動脈硬化など、さまざまな疾患に関連しています。

食作用の生化学的調整メカニズムに関する多くの成果が得られているにもかかわらず、我々はこのプロセスの生物物理学的および生化学的モデルについての理解はまだ限られています。本研究プロジェクトはBenjamin Y. Winerとそのチームによって《Science Immunology》に発表されました（タイトル：Plasma membrane abundance dictates phagocytic capacity and functional cross-talk in myeloid cells，日付：2024年6月7日）。このチームは、記念スローン・ケタリングがんセンターやカリフォルニア大学サンフランシスコ校など複数の研究機関から構成されています。

研究チームは、血漿膜（細胞膜）の豊かさが食細胞の行動を調整する重要な調節因子であることを発見しました。彼らはGβ4タンパク質サブユニットの遺伝子をノックアウトすることによって、好中球およびマクロファージ中の膜が著しく拡張し、それに伴い明らかに膜張力が低下するのを観察しました。これらの生物物理学的変化は、細菌、真菌、アポトーシス細胞の遺体およびがん細胞の食作用を促進しました。さらに、研究者はGβ4欠失好中球が細胞物質を取り込んだ後の正常な移動能力の抑制が損なわれることを発見しました。体内では、Gβ4ノックアウトマウスの好中球は、肺に吸入された真菌の胞子に対する食作用能力が増強されるだけでなく、食作用後に病原体を他の臓器に輸送する能力も向上しました。これらの結果は、予期せぬ重要な生物物理学的制御メカニズムを明らかにし、このメカニズムは骨髄系細胞の機能決定に中心的な役割を果たしていることを示しています。

Winerらは、最初に生化学経路がどのように食作用に影響を与えるか、特にタンパク質分子がどのようにして細胞外の物体を認識し、シグナル伝達経路がどのようにして荷物の包み込みを駆動するかを詳述しました。彼らはまた、食作用は強力な物理的プロセスであり、したがって生物物理学的および生化学的モデルの両方によって調整される可能性があることに注意を払いました。これは彼らがこの研究報告で重点的に研究したポイントです。Gβ4サブユニットをノックアウトすることにより、研究者たちは細胞の食作用と移動において果たす重要な役割を発見し、免疫細胞を調整する方法と病気を治療する可能性について新しい洞察を提供しました。

この研究を通じて、Winerらは食作用中に発生する生物物理学的メカニズムを明らかにしただけでなく、これらのメカニズムが食作用の位置ずれに関連する疾患の理解と治療に対する潜在的な価値を強調しました。将来の研究では、細胞の構造的基盤を標的として免疫細胞の活性を操作し、特定の標的を無視して免疫細胞の機能を調整する方法を探ることができるかもしれません。この研究は、全身性の微生物感染症の治療や、改変された抗原受容体（CAR）マクロファージの抗腫瘍ポテンシャルを増強する新しい方法を切り開くかもしれません。