核塩基アダクトはMR1に結合し、MR1制限T細胞を刺激する

2024-07-10 Wed
核酸塩基付加物がMR1と結合しMR1制限性T細胞を刺激摘要本論文は、VacchiniらによるMR1制限性T細胞（MR1T細胞）に関する最新の研究成果を概説している。この研究では、リボ核酸塩基付加物がMR1T細胞抗原として存在することを発見し、それらが腫瘍細胞内での代謝経路と生理機能を明らかにした。研究成果は、生理および病理条件下におけるMR1T細胞の役割とその治療潜力の理解に重要な意義を持つ。
研究背景MR1T細胞は新しく発見されたT細胞サブセットで、微生物感染に依存せずにMR1分子によって提示される自己抗原を認識することができる。現在、MR1T細胞の自己抗原の性質は明確ではなく、それが生理機能と治療潜力の理解を妨げている。本研究は、遺伝子、薬理学、および生化学的手法を組み合わせて、MR1T細胞がターゲット細胞の代謝変化をどのように監視するかを解明し、MR1T細胞の機能研究に重要な手掛かりを提供した。
論文情報本研究は2024年5月10日に『Science Immunology』誌に掲載され、タイトルは「核酸塩基付加物がMR1と結合しMR1制限性T細胞を刺激する」である。主要著者にはAlessandro Vacchini、Andrew Chancellor、Qinmei Yangなどが含まれ、研究に関わった機関にはスイス・バーゼル大学病院とバーゼル大学、チューリッヒETHなどが含まれる。
研究プロセス遺伝子スクリーニングと機能検証全ゲノムCRISPR-Cas9スクリーニング：研究チームはCRISPR-Cas9技術を用いて、全ゲノムスケールでの遺伝子破壊スクリーニングを行い、腫瘍細胞の感受性に重要な役割を果たす遺伝子を特定した。生存細胞のシングルガイドRNAをシークエンシングすることにより、243個の濃縮されたガイドRNAをスクリーニングし、これらの遺伝子がターゲット細胞が免疫細胞死を回避するのを助けている可能性が示された。
遺伝子検証と代謝経路解析：スクリーニングされた遺伝子を検証し、核酸塩基代謝経路および酸化的リン酸化などの代謝過程がMR1T細胞の認識に重要な役割を果たすことを発見した。
単一遺伝子ノックアウトと代謝反応予測：Recon3Dゲノムモデルを利用して代謝ネットワーク応答を予測し、複数の遺伝子ノックアウトが共通の代謝反応を引き起こすことを発見し、MR1T細胞認識の代謝メカニズムをさらに支持した。
核酸塩基とリボ核酸塩基抗原の認識ターゲット細胞処理：異なる核酸、ヌクレオチドおよび核酸塩基類化合物を細胞と共培養し、MR1T細胞クローンが特定の化合物に応答することを示した。
薬理学的相乗作用のテスト：重要な代謝酵素を阻害する薬物を使用し、処理後の細胞のMR1T細胞刺激能力が著しく増加することを示し、これらの代謝経路がMR1T細胞活性化における重要性を確認した。
主な発見代謝ストレスとMR1T細胞活性化解糖系とメチルグリオキサール代謝：解糖酵素またはメチルグリオキサール分解酵素をノックアウトすると、細胞内のメチルグリオキサールの蓄積が引き起こされ、MR1T細胞の刺激能力が増加することが示された。
酸化ストレス関連の炭素基物質：薬物を使用して細胞内の活性酸素（ROS）を蓄積させると、MR1T細胞の活性化が促進された。さらに試験により、ROSが誘導する脂質過酸化で生成される炭素基付加物がMR1と結合し、MR1T細胞の抗原になることが明らかにされた。
MR1での核酸塩基付加物の結合：高性能液体クロマトグラフィーと高分解能質量分析技術を利用してMR1分子が結合する物質を分析し、複数の核酸塩基付加物（エチレンアデノシンやモノアゾアデノシンなど）が発見された。これらの付加物は代謝ストレス下で顕著に増加する。
核酸塩基付加物のMR1T細胞刺激作用合成類似物のテスト：検出された核酸塩基付加物を合成し、これらの合成物がMR1表面の発現を上昇させ、特定のMR1T細胞クローンを刺激できることを実証した。
MR1-四量体を用いた細胞認識：異なる抗原をロードしたMR1-四量体を作成し、末梢血および腫瘍浸潤リンパ球のMR1T細胞を検出するために使用した。結果は、特異的なMR1T細胞がこれらの付加物を認識できることを示した。
結論と意義本研究は人間のMR1T細胞の自己抗原特性を初めて明らかにした。この抗原は主に炭素基付加物によって形成される核酸塩基であることが示された。この発見はT細胞抗原認識の理解を広げ、MR1T細胞がターゲット細胞の代謝完全性を監視する生理および病理メカニズムを明らかにした。特に腫瘍細胞はその代謝経路の顕著な変化により、MR1T細胞抗原を生成しやすくなる。これはMR1T細胞が腫瘍免疫において持つ潜在的な応用に新たな視点を提供するものである。
研究のハイライトMR1T細胞抗原の発見：ゲノムスクリーニングと代謝経路解析を通じて、核酸塩基付加物がMR1T細胞抗原であることを特定した。
代謝ストレスの重要な役割：解糖、酸化ストレス、および核酸塩基代謝がMR1T細胞活性化に及ぼす協調的な役割をそれぞれ明らかにした。
新しい四量体ツール：核酸塩基付加物を持つMR1-四量体を開発し、MR1T細胞の検出と研究に利用した。
今後の展望MR1T細胞が生理および病理条件下で果たす具体的な役割をさらに明確にし、腫瘍免疫療法におけるその応用潜力を探る。これにより、MR1T細胞に基づく新しい免疫療法の開発に理論的基礎および技術的サポートを提供することが期待される。