脳および脊髄の調節T細胞の特性および機能の差異
研究レポート：脳および脊髄における調節性T細胞の特徴と機能の相違についての分析
研究の背景及び動機
本研究は、中枢神経系（CNS）における調節性T細胞（Tregs）の特性と機能の相違について探求しています。Tregsは適応免疫応答において重要な役割を果たし、多数の自己抗原および外来抗原を認識して過剰な免疫反応を抑制することが主な機能です。Tregsは脂肪、皮膚、肺、腸、心臓および脳といった様々な非リンパ組織に存在し、「組織Tregs」として知られており、組織細胞との相互作用を通じて組織の恒常性と修復に重要な働きをしています。Tregsに関する研究は大きく進展していますが、Tregsの組織特異性を決める鍵となる要因（例えば、抗原特異性、組織環境、病理状態）は明らかではありません。この研究は、マウスの虚血性脳卒中と実験的自己免疫性脳脊髄炎（EAE）モデルを利用して、CNSにおけるTregsの特異性を明らかにすることを目指しています。
研究の出典
論文の著者は、渡辺真広、松井朱子、淡田夏実、永淵彩音、川副未緒、原田禎宏および伊藤ミナコで、彼らはすべて日本の九州大学医学研究院アレルギー免疫学部門に所属しています。この研究は2024年に「Journal of Neuroinflammation」（神経炎症学ジャーナル）に掲載され、引用番号は21:146です。
研究方法
実験マウス
研究では、標準型C57BL/6Jマウスと特定ポイント変異マウス（例えば、Foxp3^hcd2kiマウス、IL-17A-GFPマウス、DEREGマウス）が使用されました。すべてのマウスは九州大学の特定病原体フリー（SPF）施設で飼育されました。
虚血性脳卒中モデル
虚血性脳卒中の実験では、8-12週齢で20-30gの雄マウスを使用しました。一時的なスレッドを用いて大脳中動脈閉塞（MCAO）モデルを作り、60分後にスレッドを取り除いて脳の再灌流を行いました。マウスの神経機能は、神経学スコアリング法で評価されました。
EAEモデル
モデルマウスは、髓鞘形成少突起膠細胞糖タンパク質ペプチド（MOG33-55）を完全Freund佐剤と混ぜて2-3か月齢のFoxp3HCD2-KIマウスと野生型マウスに皮下注射し、第0日と第2日には百日咳毒素を腹腔内に注射しました。
CNSの細胞分離
PBSでマウスを灌流した後、脳と脊髓を取り出して機械的および酵素的に解離しました。蛍光マーカー付き抗体を用いた流れ細胞分析および分選を行い、様々な特異性タンパク質および分子マーカーを検出しました。
免疫組織化学
4%ポリフォーマルデヒド（PFA）で固定したマウスの脊髓切片を用い、特異的な抗体を用いた免疫染色を行いました。具体的には、髓鞘碱性タンパク質（MBP）、星状膠細胞線維性酸性タンパク質（GFAP）、およびイオン化タンパク質1（Iba1）に対する抗体が使用されました。
Tregs枯渇実験
EAEマウスでは、ジフテリア毒素（DT）を使用してTregsを枯渇させ、その後7日で脳と脊髓を分析しました。
Tregsの移植実験
EAEマウスの脳と脊髓から分離したTregsをEAE野生型マウスに移植し、EAE症状に対する影響を評価しました。
ケモカインアレイと移行分析
各組織から抽出したタンパク質にケモカインアレイ分析を施し、分離したTregsを特定のケモカインに曝露して体外での移行分析を行いました。
RNAおよび単一細胞RNAシークエンシング
脳と脊髓の試料からRNAを抽出し、大規模RNAシークエンシング（RNA-seq）と単一細胞RNAシークエンシング（scRNA-seq）を実施しました。これにはCell RangerやLoupe Browserなどのソフトウェアを使用して分析されました。
研究結果
EAEマウスにおける調節性T細胞の役割
Tregsの不足はEAEマウスの症状を悪化させ、TregsがEAEの進行を抑制する上での重要性を示しました。
CNS Tregsの遺伝子発現分析
虚血性脳卒中およびEAEマウスの脳と脊髓におけるTregsの遺伝子発現を分析することで、これらの細胞が異なる病理的状態下での組織特異性を明らかにしました。PCA分析により、EAE状態での脳Tregsの特性はEAE状態での脊髓Tregsよりもむしろ中风モデルでの脳Tregsと近いことが示されました。さらなる分析により、組織特異性遺伝子表現の顕著な違いが示され、これは環境因子が病理状態よりも決定的な影響を与えることを意味していました。
T細胞受容体（TCR）の分析および抗原特異性
TCRシーケンシング分析により、脳および脊髓中には高度のクローン性を持つTCRが存在することが明らかになり、Tregsの組織特異性の特徴は抗原特異性に完全に依存するわけではないことが示されました。
ケモカインとケモカイン受容体の相互作用
異なる組織Tregsにおいてケモカイン受容体の発現に差異があり、脊髓TregsはCCR1、CCR2、CXCR6、CCR8を、脳TregsはCXCR4を高発現していました。対応するケモカインの組織における発現の違いがTregsの局所的位置付けと機能に影響を与えました。
Tregsの抗炎症および修復効果
移植実験では、EAEマウスの脊髓から分離したTregsは、同じ組織内EAEの症状を顕著に軽減しましたが、脳からのTregsは中間的な効果を示しました。これらの結果は、Tregsが炎症を抑制し、組織修復を促進する上で組織特異性の効果を持つことを示しています。
結論及び研究の価値
本研究は、CNSにおける脳と脊髓Tregsの異なる病理環境における特性と機能の相違を明らかにし、Tregsの特性を決定する上での組織環境の重要性を強調しています。これらの発見は、調節性T細胞を活用した組織特異的な抗炎症治療法の開発にとって重要な意味を持っています。また、異なる組織特性が顕著である一方、Tregsのユニークな修復因子と抗炎症作用は治療的応用の潜在的可能性を秘めています。
研究のハイライト
- CNSにおいて脳と脊髓Tregsの異なる特性と機能の相違を明らかにしました。
- 組織環境がTregsの組織特異性の形成において病理状態や抗原特異性よりも重要な役割を果たすことを強調しました。
- Tregsの細胞移行パスと環境との相互作用について述べ、これがTregsの潜在的な治療応用への新たな視点を提供しました。
本研究は、中枢神経系におけるTregsの独自の特性と機能について深く探求し、将来のTregsに基づいた疾患治療研究に豊かなデータサポートと研究の方向性を提供します。