LRIG1はリガンドVISTAと結合し、腫瘍特異的なCD8+ T細胞応答を損なう

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免疫チェックポイント阻害剤（ICIs、または免疫チェックポイントブロッカーとも呼ばれる）は、近年、がん免疫療法において重要な進展を遂げた薬剤のひとつです。この種の薬は主にプログラム細胞死蛋白質1（PD-1）と細胞毒性Tリンパ球関連蛋白質4（CTLA-4）のブロックにより、抗腫瘍T細胞反応を活性化します。しかし、既存のICIs療法の全体的な反応率は依然として低いため、新しい免疫チェックポイントを治療標的として探索することが緊急に求められています。最近の研究で、「幹細胞様」腫瘍特異的CD8+ T細胞がICIs療法に応答する上で重要な役割を果たしていることが確立されました。これらの細胞は休止状態から離脱し、増殖爆発を経験して機能を発揮します。しかし、これらの「幹細胞様」T細胞の休止状態を維持するメカニズムはまだ明らかになっておらず、これが現在の免疫療法の臨床抵抗性の潜在的な原因である可能性があります。

V-Domain Ig Suppressor Of T Cell Activation（通称VISTA）はB7ファミリーの免疫チェックポイント蛋白であり、次世代の免疫療法の潜在的な標的と見なされています。既存の研究ではVISTAがT細胞上の対応する受容体と結合することによりT細胞の活性化を抑制し、「抑制性リガンド」としての役割を果たしていることが示されています。しかし、VISTAの下流のシグナルメカニズムはまだ明らかではなく、VISTA阻害剤の精密な作用と関連する生物マーカーの同定を妨げています。

研究の出典

本文は、アメリカCleveland ClinicのHieu Minh Ta、Dia Roy、Keman Zhang、Tyler Albanなどの学者による共同研究で書かれ、2024年5月17日に「Science Immunology（サイエンス免疫学）」誌に発表されました。研究は主にCleveland Clinic Lerner Research Instituteの免疫療法および精密免疫腫瘍学センターで行われました。

研究のプロセス

研究の流れ

研究チームは一連の実験を通じて、中性pH下でVISTAの結合受容体を特定し、抑制性受容体におけるその具体的な働きとメカニズムについて深く探求しました。具体的なステップは以下の通りです：

  1. 選択的タンパク質標識近接結合分析：マウス脾臓のT細胞のVISTAノックアウト株と野生型を比較実験に使用し、Tyramide技術を使って標識し、タンパク質の質量分析追跡を行う。

  2. 質量分析：質量分析により1092個のアミノ酸を含むⅠ型膜貫通タンパク質であるLRIG1がVISTAの結合パートナーであることを特定した。

  3. 細胞共沈殿と表面プラズモン共鳴実験：HEK 293細胞でVISTAとLRIG1をそれぞれ発現させ、抗体ベースの共免疫沈殿（Co-IP）と表面プラズモン共鳴（SPR）技術を利用して相互作用を検証した。

  4. マウスモデル実験：T細胞特異的なLRIG1欠失マウスを使って、腫瘍の特異性CTLs反応を検証し、通常のマウスと比較して、腫瘍コントロールおよびT細胞特異的な細胞毒性Tリンパ球（CTLs）の機能においてどのような違いがあるかを調べた。

  5. ヒトサンプル実験：メラノーマ患者の腫瘍浸潤T細胞からLRIG1の発現を測定し、免疫療法の応答性に対するその役割を探った。

実験技術と革新点

本研究は複数の革新的な技術と方法を用いたことが特徴であり：

  • Tyramideを用いたSelective Proteomic Labeling Proximity Ligation Assay（SPPLAT）はタンパク質相互作用を特定するために使用された。
  • 抗体ベースの共免疫沈殿（Co-IP）アッセイは細胞内でのタンパク質の直接的な相互作用を検出するために使用された。
  • Surface Plasmon Resonance（SPR）はタンパク質の結合特性や親和性を分析するために役立った。
  • ルシフェラーゼベースの結合アッセイは細胞表面タンパク質の相互作用を評価するために評価された。

研究結果

VISTAとLRIG1の結合とその抑制作用

  1. Vitro実験：

    • SPPLAT技術を用いて、pH7.4とpH6.0の条件下でVISTAとLRIG1の外細胞結合ドメインの結合を検証した。
    • Co-IP実験を通じて、HEK 293細胞およびマウス脾臓のT細胞でVISTAとLRIG1の直接結合を確認した。

  2. マウスモデル実験：

    • マウス体内のT細胞特異的LRIG1欠失は、腫瘍特異的CTLsの機能を増強し、生存率を向上させた。同時に、休止中のCTLsの数量を減少させた。
    • VISTA-LRIG1軸はT細胞受容体シグナリングパスウェイを抑制し、Activation of T cellsのリンカー（LAT）、Phospholipase C（PLC-γ）、SLP76、AKTおよびExtracellular Signal-Regulated Kinase（ERK1/2）など複数の経路に影響を与えた。

  3. 人間の臨床関連性：

    • メラノーマ患者の腫瘍浸潤CTLsでLRIG1の高い発現が免疫療法に対する抵抗性と関連していることが見出された。

主な発見

  • LRIG1がVISTAによってT細胞受容体のシグナリングパスウェイを抑制し、腫瘍特異的T細胞応答を調節するメカニズムを同定した。
  • LRIG1欠失の抗腫瘍効果を明らかにし、CTLsの拡張、生存、機能性を強化したことを明らかにした。
  • 免疫療法の臨床応用におけるLRIG1の潜在的な役割と意義を探った。

研究の結論と価値

この論文は多くの実験手法を通じて、VISTAのシグナルパスウェイにおけるLRIG1の重要な役割を明らかにしました。LRIG1とVISTAの結合はT細胞活性化を抑制するメカニズムの一つであり、LRIG1の欠如は抗腫瘍免疫反応を著しく強化し、免疫療法の反応率を向上させることができました。

科学的価値と応用価値

  1. 科学的価値：VISTAシグナルパスウェイとその抑制メカニズムについて深い理解を提供し、将来、より精密なVISTA阻害剤の開発に理論的基礎を提供しました。
  2. 応用価値：LRIG1を新たな治療標的として、この経路を標的とすることで臨床における抗腫瘍免疫療法の効果を向上させる可能性を示しました。

研究のハイライト

  • 新たにVISTAとの結合パートナーとしてLRIG1を発見：LRIG1が中性および酸性pHでVISTAに結合することを革新的に発見し、VISTAの抑制メカニズムについてのさらなる理解につながりました。
  • 顕著な抗腫瘍免疫反応：LRIG1欠失マウスはより強い腫瘍特異的CTLsの活性を示し、LRIG1が重要な負の調節因子であることを示しました。
  • 臨床関連性：人間の腫瘍サンプルでLRIG1とVISTAの発現が免疫療法の抵抗性と関連しており、潜在的なバイオマーカーとしての応用前景を示唆しました。

まとめ

本研究はLRIG1がVISTAのシグナルメカニズムにおける重要な役割を果たしていることを系統的に明らかにし、免疫チェックポイント受容体としての機能を確認しました。LRIG1の抑制経路についての深い探求により、新しい治療標的と戦略を提供し、科学的および臨床的に重要な意義を持ちます。

本報告は「Science Immunology」に掲載されたVISTAとLRIG1の相互作用および抗腫瘍免疫におけるその抑制メカニズムに関する研究の合理的なレビューであり、将来の関連分野の研究における重要な参考資料となり、広範な応用前景を持っています。