ヒトは、どうやって特定の疾患に対する免疫を獲得しているのか、考えたことはありますか？この重要な質問は、重要な医学的および免疫学的研究への取り組みの多数における焦点となってきました。答えは、それはすべて適応免疫系の細胞と抗体によるものであるということです。
適応免疫系
適応免疫応答は、大変特異的な病原体を標的とし、その病原体を何年もの間「記憶」しておくことができるため、その後再遭遇した場合より速く応答できます。免疫学的記憶がワクチンの原理です。ワクチンは、活性化されていないウイルスとの遭遇を使用して私たちの免疫系の下準備をします。これにより今後疾患をより速く、より簡単に退治します。自然免疫系の応答が大変速いのに対し、適応免疫系はこの特化した攻撃力を身に着けるのに数日から数週間と、時間がかかります。
このシリーズの以前のブログ投稿で述べたように、体内に侵入してきた病原体が検出されたら始動する細胞や要因には、多数の種類があります。適応免疫は、自然免疫系の細胞によって特異的にトリガーされた場合にのみ動員されることに留意が必要です。これは通常、自然免疫応答が感染を退治するのに十分でないときに起こります。したがって、自然免疫応答と適応免疫応答は持続する免疫を提供するため協力します。
免疫系の最も重要な全体的な仕事の1つは、自己と非自己を区別することです。非自己として検出される高分子はすべて抗原と呼ばれます。食品粒子、花粉、ふけ、埃など、すべての抗原が有害であるわけではありません。そして体の細胞や有益な細菌を特定する分子など、自己と考えられる高分子は多数あります。重要なことに、体が自己と非自己の区別ができないと、慢性健康状態となります。これは、アレルギーから全身性エリテマトーデスや多発性硬化症などの自己免疫疾患など、多岐にわたります。
マクロファージやその他の抗原提示細胞 (APC) などの自然免疫細胞は、侵入してきた細菌やウイルス、またはワクチンを取り込むと、しばしばリンパ節に移動し、T細胞が認識できるようにこれらの病原体の抗原を細胞表面に提示します。新しい抗原は、主要組織適合遺伝子複合体 (MHC、通常は2型) と呼ばれるその細胞表面にある特異的な受容体を使用して提示します。T細胞は、この独自の抗原・受容体の提示をT細胞受容体 (TCR) と呼ばれる特異的な受容体を介して検出します。
感染後、異なるタイミングで活性化されるT細胞の種類があり、それぞれが特化した役割を果たします。T細胞の2つの主な種類はヘルパーT (Th) 細胞と細胞傷害性T細胞です。Th細胞は、細胞傷害性T細胞やB細胞などの細胞を活性化する重要な媒介の役割を担います。細胞傷害性T細胞は、ウイルスに感染した細胞や腫瘍細胞に対する攻撃に特化したキラー細胞です。ナチュラルキラーT細胞など、一部はMHC受容体を検出する必要なく腫瘍細胞を特定し傷害することができます。このような細胞の1つを標的化すると、細胞傷害性T細胞はパーフォリン、グランザイム、プロテアーゼ、またはFASリガンドシグナル伝達まで使用してカスパーゼカスケードを誘発し、不健康な細胞のアポトーシスを誘導します。ヘルパーT細胞と細胞傷害性T細胞の両方が、活性化されるとサイトカインを放出します。この細胞外サイトカインシグナルは、免疫応答を強化するために他のリンパ球をリクルートし増殖を指示します。
サイトカインは免疫T細胞とB細胞の成熟を誘導するのに役立ちます。脾臓またはリンパ節のナイーブB細胞は、いくつかの異なる方法で活性化することができますが、一般的には特異的な抗原、従って病原体に対する抗体を分泌する形質細胞に分化するための1つ以上のステップを必要とします。ナイーブB細胞は、その表面にあるMHCクラスII受容体を介して抗原を提示できるように、そのB細胞受容体 (BCR) に対する特異的な抗原の結合を必要とします。ヘルパーT細胞はその後サイトカインを放出し、それはB細胞の増殖と形質細胞への分化に至ります。この形質細胞はその後、リンパと血液内に抗体を分泌し、特異的な病原体を標的化します。B細胞の表面にあるBCRは、最終的に放出される抗体と構造がほぼ同じであることが重要なポイントです。
抗体または免疫グロブリンは、侵入してきた病原体を標的とし、体液内または細胞外の空間に存在する細菌やウイルスを中和することのできる、大きなY形の糖タンパク質です。これは病原体が細胞に侵入するのに必要な場合もある、表面受容体に結合することにより行われます。また病原体の塊の凝集や沈殿も誘導し、マクロファージが貪食しやすくすることもできます。最終的には、過去に本シリーズのブログで紹介した、有害な細菌の溶解を誘導する補体系も活性化します。
感染と免疫応答のピークが過ぎたら、特異的な抗原を認識するトレーニングを受けた残りのT細胞とB細胞の一部が、メモリーT細胞とB細胞として保存されます。このメモリー細胞は増殖する下準備がされており、その特異的な病原体にその後遭遇した場合は再度活性化します。これにより免疫系は、最初の遭遇時よりも速く、より強い力で応答できるようになります。
制御性T細胞 (Treg) も、重要なオフスイッチとしての役割を果たす適応免疫系の主要部分を成すものです。T細胞の活性を抑制することにより免疫応答を制止し、免疫系が自己抗原やその他の脅威でないシグナルに過剰反応し、攻撃しないようにします。この種類の細胞の機能障害は、自己免疫疾患の原因となります。Tregの機能を調節することは自己免疫疾患、がん、内臓移植を受けた患者の治療に大変有用である可能性があります。
T細胞とB細胞の発達の複雑な性質のため、その細胞表面に提示する受容体が区別でき、その相互作用が各細胞内の複数のシグナル伝達カスケードを活性化します。本シリーズの次回のブログではさらに掘り下げ、研究者がどのように特異的な免疫細胞を検出し特定することができるかについて学びます。
追加リソース：
3部構成の免疫に関するブログシリーズを読む：
参考文献：
- https://opentextbc.ca/biology/chapter/23-2-adaptive-immune-response/
- https://courses.lumenlearning.com/boundless-ap/chapter/adaptive-immunity/
- Innate and Adaptive Immune Memory: an Evolutionary Continuum in the Host’s Response to Pathogens
- Mihai G. Netea, Andreas Schlitzer, Katarzyna Placek, Leo A.B. Joosten, and Joachim L. Schultze
- Immunity: The Immune Response in Infectious and Inflammatory Disease, By Anthony L. DeFranco, Richard M. Locksley, Miranda Robertson
- Immunobiology: The Immune System in Health and Disease. 5th edition. Janeway CA Jr, Travers P, Walport M, et al. New York: Garland Science; 2001.
