大阪大学免疫学フロンティア研究センターの伊勢渉特任准教授（常勤）、黒崎知博特任教授（常勤）（理化学研究所生命医科学研究センター兼任）らの共同研究グループは、病原体からの感染防御に必須の抗体 が作られる経路を明らかにしました。本成果は、効果的な抗体の産生を標的にした新規ワクチン開発に大きく貢献すると期待できます。

今回、共同研究グループは、マウスを用いた解析を行い、ウイルスなどの病原体を生体内から除去するために必要な抗体分子の中でも、病原体との親和性の高い良質な抗体がどのような仕組みにより作られるのかを明らかにしました。ウイルス等の外来異物が体内に侵入すると、活性化したB細胞 が、胚中心 という微小構造の中で、高親和性の抗体を産生するプラズマ細胞 へと分化します。本研究では胚中心に存在するB細胞を詳細に解析し、プラズマ細胞へ分化することが運命づけられた前駆細胞を同定することに初めて成功しました。また、このプラズマ細胞の前駆細胞がどのような刺激によって誕生するのかを明らかにしました。このプラズマ細胞の前駆細胞を効率良く誘導することが、新たなワクチン開発の指標になるものと期待されます。

図　良質な抗体を作るプラズマ細胞が誕生する経路

近年インフルエンザウイルス感染により、日本国内だけでも年間約1000人もの死者が出ています（厚生労働省人口動態調査人口動態統計平成28年）。ウイルス・細菌感染に対する生体防御メカニズムを解明し、効果的なワクチンを開発することが、社会的に重要な課題となっています。ウイルスや細菌などの外来異物が私たちの生体に侵入すると、免疫系の細胞が活性化し、異物を排除するための物質を産生します。その中でもとりわけ重要なのが抗体です。抗体は、B細胞から分化した「プラズマ細胞」という細胞によって作られますが、プラズマ細胞には大きく分けて二種類のタイプが存在します。一つは異物によって速やかに誘導されるタイプで、親和性の低い抗体を迅速に産生します。もう一つは胚中心という場所で作られるタイプのプラズマ細胞で、親和性の高い良質な抗体を産生します。胚中心に存在するB細胞（胚中心B細胞）は、自らの抗体遺伝子に変異を繰り返し導入することで、自らの抗体の性能を高めてゆき、細菌やウイルスを攻撃するための高親和性抗体を持つようになった胚中心B細胞がプラズマ細胞へと分化すると考えられてきました。よって、感染防御に効果的な、高親和性の良質抗体を産生するタイプのプラズマ細胞がどのようなメカニズムで誕生するのかを明らかにすることは非常に重要です。しかし、生体内におけるプラズマ細胞の数が非常に少なく解析が難しいこと、また胚中心を経て誕生したプラズマ細胞を他のタイプのプラズマ細胞と識別する方法がこれまでに存在しなかったことから、分化の経路は明らかにされていませんでした。

研究グループは、まず、胚中心B細胞の中にはプラズマ細胞への分化が既に始まっているものが存在するのではないかと考えました。胚中心のB細胞は、転写因子 Bcl6 を発現していますが、プラズマ細胞へ分化するとBcl6の発現を失います。そこでBcl6の発現を蛍光色素で追跡できるレポーターマウス を用いて解析を行いました。すると、胚中心B細胞の一部でBcl6の発現が低下していることが判明しました （図1） 。また、この胚中心B細胞は、他の胚中心B細胞と異なり、プラズマ細胞への分化に必須の転写因子IRF4 を強く発現していること、また細胞表面にCD69という分子マーカーを持つことを見いだし、Bcl6 ^lo CD69 ^hi 細胞と呼ぶことにしました。

続いて、Bcl6 CD69 ^hi 細胞が、本当にプラズマ細胞の前駆細胞であるかどうかを検証しました。まず、本研究グループが以前報告した胚中心B細胞の運命追跡システム ※9 を使用して、胚中心由来のプラズマ細胞を分離し、胚中心B細胞と抗体遺伝子の配列を比較しました。その結果Bcl6 ^lo CD69 ^hi 細胞と胚中心由来プラズマ細胞の抗体遺伝子の配列が似通っていたことから、Bcl6 ^lo CD69 ^hi 細胞がプラズマ細胞へ分化したと考えられました。また、Bcl6 ^lo CD69 ^hi 細胞は、親和性の高い良質な抗体を生み出す遺伝子変異を多く持つことも明らかとなりました。さらに、Bcl6 ^lo CD69 ^hi 細胞は胚中心B細胞に特徴的な遺伝子の発現を失っていること、逆にプラズマ細胞に特徴的な遺伝子を発現し始めていることが明らかとなりました。これらの結果から、胚中心B細胞の中でもBcl6 ^lo CD69 ^hi 細胞はプラズマ細胞への分化が運命づけられた前駆細胞であると考えられました。

胚中心B細胞がプラズマ細胞へと分化するには、濾胞性ヘルパーT細胞（Tfh細胞） からのシグナルが必要であることが知られています。実際に、Bcl6 CD69 細胞では、Tfh細胞からのシグナルが、CD40 ※11 という受容体を介して、他の胚中心B細胞よりも強く入っていることが判明しました。そこで、胚中心B細胞上でCD40タンパクの発現を減少させたところ、プラズマ細胞への分化が約半分程度に減少しました （図2） 。このことからTfh細胞を介したヘルプシグナル ※12 の量がプラズマ細胞への分化を制御していることが判明しました。

ではなぜプラズマ細胞の前駆細胞はTfh細胞から強いヘルプシグナルを受けられるのでしょうか？Bcl6 CD69 細胞は接着分子であるICAM-1 ※13 やSLAM ※14 を他の胚中心B細胞よりも多く発現し、実際にTfh細胞とより効率良く結合できることが明らかになりました （図3） 。このTfh細胞との結合を阻害するとIRF4の発現量が低下し、Bcl6 ^lo CD69 ^hi 細胞数も減少しました。以上の結果から、Tfh細胞との安定的な相互作用が胚中心B細胞をプラズマ細胞の前駆細胞へと誘導するのに重要であることが示唆されました。

図1　胚中心B細胞にはBcl6 ^lo 細胞が存在する
Bcl6を黄色蛍光色素（YFP）で標識したBcl6-YFPレポーターマウスを抗原で免疫した後に解析したところ、胚中心の明領域（Light zone, LZ）に、Bcl6-YFPの発現が低いB細胞（Bcl6 ^lo 細胞）が存在した（左の赤枠内）。このBcl6 ^lo 細胞を分離して遺伝子発現を解析したところ、他の胚中心B細胞と比較してIRF4を強く発現することが判明した（右の赤棒）。

図2　胚中心（GC）B細胞のCD40発現量とプラズマ細胞分化
CD40を正常に発現するB細胞（CD40+/+）とCD40の発現を減少させたB細胞（CD40+/-）を1:1の比率でマウスに移入し、抗原刺激後、プラズマ細胞への分化能を比較した。CD40の発現が減少したCD40+/-胚中心B細胞は正常に生存することができたが（左）、プラズマ細胞への分化能は約半分に低下していた（右）。

図3　胚中心B細胞とTfh細胞の結合効率
胚中心B細胞を分離し、抗原ペプチドの存在下、B細胞とTfh細胞の結合を比較した。他の胚中心B細胞と比較して、Bcl6 ^lo CD69 ^hi 細胞（赤棒）はTfh細胞とより効率よく結合することが分かった。

ワクチン療法の目的は、細菌・ウイルス感染に最も有効な抗体を誘導することです。本研究は高親和性の“良質”な抗体を産生するプラズマ細胞が誘導される経路を明らかにしました。今回の成果を応用し、高親和性の抗体をつくるプラズマ細胞を効率良く誘導する方法を開発することが、新しいワクチン戦略の一つの鍵になると期待できます。

本研究成果は、2018年4月18日（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】
T follicular helper cell-germinal center B cell interaction strength regulates entry into plasma cell or recycling GC cell fate
（濾胞性ヘルパーT細胞と胚中心B細胞の相互作用強度が、プラズマ細胞になるか杯中心でリサイクルされるかの運命を決める）
【著者】
Wataru Ise, Kentaro Fujii, Katsuyuki Shiroguchi, Ayako Ito, Kohei Kometani, Kiyoshi Takeda, Eiryo Kawakami, Kazuo Yamashita, Kazuhiro Suzuki, Takaharu Okada and Tomohiro Kurosaki

本研究は、JST戦略的創造研究推進事業CREST「液性免疫制御による新しい治療法の開発（研究代表者：黒崎知博）」、さきがけ「生体システム理解・医科学応用を実現する1細胞核酸計測技術の開発（研究者：城口克之）」、文部科学省科学研究費補助金「液性免疫記憶の生成・維持・活性化機序（研究代表者：黒崎知博）」、「メモリーB細胞の形成と維持を支える内的・外的メカニズム（研究代表者：黒崎知博）」、「高親和性プラズマ細胞の選択および生存維持を担う分子機構の解析（研究代表者：伊勢渉）」、先進医薬研究振興財団研究助成「高親和性抗体を産生するプラズマ細胞の誘導・選択に関する分子機構の解明（研究者：伊勢渉）」の支援を受けて行われました。