大阪大学の香山尚子助教（大学院医学系研究科免疫制御学）、米国スクリプス研究所のマーク・サンドラッド博士らのグループは、エフェクターT細胞 に発現する多剤耐性トランスポーターMDR1 が、胆汁酸 による腸管炎症を抑制するために重要であること、また、一部の炎症性腸疾患(IBD) 患者のエフェクターT細胞ではMDR1の機能低下が起こっていることを突き止めました （図1） 。これは、IBDの新規治療法開発にとって大きな前進となる発見です。

本研究では、MDR1の遺伝子を欠損させたマウスと野生型マウスの脾臓からT細胞を回収し、T細胞がいないマウスに投与し、腸炎を誘導することで、エフェクターT細胞に発現するMDR1が腸管炎症を制御するメカニズムを解析しました。

胆汁酸が豊富に存在する回腸では、MDR1欠損エフェクターT細胞により、炎症性サイトカイン の産生や酸化ストレス が高まり、回腸に重篤な炎症が生じること、胆汁酸吸着剤コレスチラミン が含まれた餌を与えることによりMDR1欠損エフェクターCD4 ⁺ T細胞による回腸の炎症が抑制されることを見出しました。また、回腸部に炎症を起こす潰瘍性大腸炎の患者において高い割合でエフェクターT細胞におけるMDR1の機能低下が示されることも明らかにしました。

今後、MDR1や胆汁酸を標的とした腸管エフェクターT細胞の活性制御法の確立が、炎症性腸疾患の新規治療法開発につながることが期待されます。

本研究成果は、2017年12月20日（水）午前2時（日本時間）に米国科学誌「Immunity」のオンライン版で公開されました。

図1　CD103 樹状細胞 ※5 によりエフェクターT細胞にMDR1の発現が誘導される。胆汁酸が豊富に存在する回腸においてMDR1を発現するエフェクターT細胞では炎症性サイトカイン産生や酸化ストレスが抑制されるため、免疫の暴走が起こらず、正常な腸管組織が維持される。

クローン病・潰瘍性大腸炎に代表される炎症性腸疾患は、大腸および小腸の粘膜に慢性の炎症または潰瘍がおこる難治性の疾患です。炎症性腸疾患は、粘膜免疫の異常と腸内細菌や食事成分などの腸内環境因子が複雑に絡み合い発症する病気であるため、既存の治療法では十分な効果が得られない症例が多数報告されています。ライフスタイルの欧米化に伴い、日本において患者数が急激に増加していることより、病因の解明および新規治療法の開発が望まれています。

がん研究の分野で多くの研究がなされてきた「生体外物質トランスポーターMDR1」の遺伝子を持たないマウスでは、腸管炎症が自然発症することが知られており、MDR1遺伝子は炎症性腸疾患の発症リスク遺伝子の一つと考えられていました。MDR1は、細胞内に取り込まれた化合物を細胞外へ排出する機能をもちますが、MDR1と相互作用する腸内因子や免疫応答に関しては明らかになっていませんでした。香山助教らの研究グループは、MDR1遺伝子を持たない(MDR1欠損)マウスの免疫細胞を用いて作製した腸管炎症モデルマウスを解析することにより、MDR1が腸管炎症を制御するメカニズムの解明に取り組みました。

病原体を排除するためにおこる獲得免疫 の炎症反応は、T細胞によって起こります。マウス脾臓から回収した非攻撃型のT細胞（ナイーブCD4⁺ ）を、T細胞を持たないマウス（Rag2 遺伝子を欠損させたマウス）に投与すると、攻撃型のエフェクターT細胞に分化し、腸炎を自然発症します。野生型マウスとMDR1欠損マウスのT細胞を用いて腸炎モデルマウスを作製したところ、MDR1欠損T細胞を投与した腸炎モデルマウスでのみ、小腸末端部の回腸で重篤な炎症が誘導されました（ 図2 左）。MDR1欠損T細胞を投与した腸炎モデルマウスに、抗生剤を飲ませて腸内細菌を除去しても、回腸の炎症は改善されないことが分かりました（ 図2 中央）。

次に、腸内細菌以外の物質として、回腸に豊富に存在する胆汁酸に注目し、T細胞による炎症反応に関与するのかを調べました。食餌に胆汁酸の吸着剤コレスチラミンを混ぜて食べさせ、胆汁酸の排出を促進することにより、回腸内のエフェクターT細胞と胆汁酸が触れ合わないようにしました。すると、MDR1欠損T細胞を投与したマウスでは、回腸炎症が起こらないことが分かりました（ 図2 右）。また、MDR1を発現しないエフェクターT細胞を胆汁酸に曝すと、腸管炎症に関与する炎症性サイトカイン(IFN-γ,IL-17,TNF-α)の産生が高まること、酸化ストレス応答が高まることが分かりました。

さらに、健常者・炎症性腸疾患(クローン病・潰瘍性大腸炎)患者の血中エフェクターT細胞のMDR1のトランスポーターとしての機能を解析したところ、患者T細胞ではMDR1の機能が低下していることが分かりました。さらに、潰瘍性大腸炎の中でも回腸に炎症が起こる患者において、非常に高い割合でMDR1の機能不全があることが分かりました。

本研究の結果から、生体外物質トランスポーターMDR1が胆汁酸に曝された際に起こるエフェクターT細胞の暴走を抑制することによりIBDの発症を抑制することが分かりました。

図2　回腸炎症の様子
Rag2欠損マウスにMDR1遺伝子のない脾臓ナイーブCD4 ⁺ T細胞を投与すると回腸にたくさんの免疫細胞が集まり炎症(組織肥厚・破壊)がおこる(左下図)。抗生剤で腸内細菌を殺しても回腸炎症は治らない(中央下図)。コレスチラミン投与で腸内の胆汁酸を除去すると回腸炎症が治る(右下図)。

高脂肪食をはじめとする食事の欧米化に伴い、日本における炎症性腸疾患(IBD)患者数は増加の一途をたどっています。多因子疾患であるIBDでは、現在でもなお多様な治療法の開発が望まれています。本研究により、腸管エフェクターT細胞に発現するMDR1が、コレステロールの代謝産物である胆汁酸により誘導される炎症性サイトカイン産生および酸化ストレスの抑制に機能することで正常な腸管組織が維持されること、一部のIBD患者においてエフェクターT細胞のMDR1の機能が低下していることが明らかになりました。本研究の成果より、MDR1および胆汁酸を標的としたIBD新規治療法の開発につながるものと期待されます。

本研究成果は、2017年12月20日（水）午前2時（日本時間）に米国科学誌「Immunity」のオンライン版で公開されました。
【タイトル】“The xenobiotic transporter Mdr1 permits T cell adaptation to bile acid reabsorption in the ileum”（生体外物質トランスポーターMDR1は胆汁酸存在下でのT細胞の恒常性維持に機能する）
【著者】Wei Cao ^1,2$ , Hisako Kayama ^3$ , Mei Lan Chen ^1,2$ , Amber Delmas ^1,2 , Amy Sun ⁴ , Sang Yong Kim ⁵ , Erumbi S.Rangarajan ^1,2 , Kelly McKevitt ¹ , Amanda P. Beck ⁶ , Cody B. Jackson ^1,2 , Gogce Crynen ⁷ , Angelos Oikonomopoulos ⁸ ,Precious N. Lacey ⁸ , Gustavo J. Martinez ⁹ , Tina Izard ^1,2 , Robin G. Lorenz ¹⁰ , Alex Rodriguez-Palacios ¹¹ , FabioCominelli ^11,12,13 , Maria T. Abreu ¹⁴ , Daniel W. Hommes ⁸ , Sergei B. Koralov ⁴ , Kiyoshi Takeda ³ and Mark S. Sundrud ^1,2*
（ ^＄ 同等貢献、 ^* 責任著者）
【所属】
1. 米国スクリプス研究所 Department of Immunology and Microbiology
2. 米国スクリプス研究所 Department of Cancer Biology
3. 大阪大学 大学院医学系研究科 免疫制御学
4. 米国ニューヨーク大学メディカルセンター Department of Pathology
5. 米国ニューヨーク大学メディカルセンター Rodent Genetic Engineering Core
6. 米国 MD アンダーソンがんセンター Department of Veterinary Sciences
7. 米国スクリプス研究所 Bioinformatics Core Facility
8. 米国カリフォルニア大学ロサンゼルス校 Division of Digestive Disease
9. 米国シカゴ・メディカル・スクール Department of Microbiology and Immunology
10. 米国アラバマ大学バーミンガム校 Department of Pathology
11. 米国ケース・ウェスタン・リザーブ大学 Division of Gastroenterology and Liver Disease, Department of Medicine
12. 米国ケースメディカルセンター Department of Digestive Health
13. 米国ケース・ウェスタン・リザーブ大学 Department of Pathology, School of Medicine
14. 米国マイアミ大学 Division of Gastroenterology, Department of Medicine

本研究は、2014年度日本学術振興会科学研究費助成事業若手研究B(香山尚子)の一環で行われました。また、科学技術振興機構CREST：「自然免疫系を標的とした腸管免疫疾患の制御技術の開発」、文部科学省：「ヒト腸内細菌叢の機能解析」、「炎症性腸疾患の病態解析」、厚生労働省：「難治性炎症性腸管障害に関する調査研究」、ロッテ財団奨励研究助成、公益信託永尾武難病研究基金より支援を受けて実施されました。