腸内マイクロバイオームが免疫発達を促進するメカニズムが研究で明らかに

腸内マイクロバイオームが免疫発達を促進するメカニズムが研究で明らかに

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免疫学
消化器病学
編集者ノート
腸内マイクロバイオームが免疫の発達を促進するメカニズムが研究で明らかになった
ベティ・ゾウ（トロント大学

腸内マイクロバイオームが免疫の発達を促進するメカニズムが研究で明らかになった
アーサー・モルタ（左）とパイリン・キアラヌントは、腸内常在微生物が免疫の発達にどのような影響を及ぼすかについて、新たな知見を明らかにする研究を主導した。クレジット：マーク・ベネット

ある研究が、腸内微生物群集がどのように免疫システムの充実に寄与し、有害な病原体から身を守るのかに新たな光を当てている。

学術誌『Science Immunology』に掲載されたこの研究結果には、白血球の一種である単球が、外来微生物の排除と免疫反応の開始に重要な役割を果たすマクロファージに変化する仕組みに関する重要な洞察が含まれている。

筆頭著者であるパイリン・キアラヌントは、トロント大学テマティ医学部免疫学教室の博士課程に在籍しており、学部生時代に初めてマイクロバイオームについて学び、その後研究技術者として免疫学に夢中になったという。

「細菌、真菌、ウイルス、その他の微生物が私たちの体内に住んでいるという事実は、私の人体に対する見方を大きく変えました」とキアラナントは言う。

この研究では、研究者たちはマクロファージに注目した。マクロファージは、細胞の残骸や外来微生物を食べ尽くし、免疫反応を開始させることを仕事とする重要な免疫細胞である。

研究チームは、白血球の一種である単球が腸内でマクロファージに変化するには、多様なマイクロバイオームとCSF2と呼ばれる宿主因子の両方が必要であることを発見した。そして、キアラナントたちは一連の実験で、マクロファージの発生を促進する微生物因子が、あらゆる生命体においてエネルギー通貨として使用される分子であるATPであることを突き止めた。

さらに、微生物と宿主の因子がどのように連携して、腸内の強固な免疫環境を支えているのかも明らかにした： 腸内常在細菌が産生するATPは、腸管全体に張り巡らされた小さなリンパ節のようなネットワーク内の免疫細胞を活性化する。そして、これらの細胞は宿主因子CSF2を産生し、構造物内の単球を応答可能なマクロファージへと駆り立てる。

研究者らはさらに、この経路から生まれたマクロファージは代謝が高く、その結果、活性酸素と呼ばれる抗菌化学物質を大量に産生することを示した。このような化学物質が大量に発生することで、腸内の微生物の侵入を防ぐ免疫システムの能力が向上するのである。

「この発見は、微生物の代謝が免疫細胞の代謝に直接影響を与える新しい方法を示唆するもので、実に素晴らしいものでした」とキアラナントは言う。

私たちの体内や体上に生息する微生物の集合体は、健康と病気において重要な役割を果たしている。例えば、ある種の微生物が多いか少ないかといった特定のマイクロバイオームの特徴は、自己免疫疾患や気分障害から癌のリスクや治療反応に至るまで、さまざまな健康上の転帰に関連している。

キアラナントは、マイクロバイオームと免疫系、特に腸内がどのように相互作用しているかに興味を持ち、免疫系と腸内マイクロバイオームのクロストークを研究しているテマティ医学部のアーサー・モルタ准教授（免疫学）のもとで博士号を取得するためにT大学に入学したという。

「腸はおそらく、体内で最もダイナミックな生態系のひとつでしょう。「免疫系は、有用な微生物や食物などの外的要因を許容することと、サルモネラ菌のような病原体が現れた場合に効果的な防御を行うこととのバランスを保つために、多くの仕事をしなければなりません」。

モルタの研究室の他のメンバーに加え、この研究には、トロント総合研究所、ユニバーシティ・ヘルス・ネットワークの科学者であり、T大学テマティ医学部医学科の臨床医科学者であるスラヴァ・エペルマンと、テマティ医学部免疫学准教授であるティエリー・マレヴァイも共同研究者として参加している。Mortha氏、Epelman氏、Mallevaey氏はいずれも、感染症の脅威に対する革新的な対応策を開発することに焦点を当てたT大学の組織戦略的イニシアティブであるEmerging and Pandemic Infections Consortiumのメンバーである。

マイクロバイオームとマクロファージ発生との関連は他の研究でも見つかっているが、研究者らの最近の論文は、腸内細菌が白血球をマクロファージに変化させるきっかけを明らかにした最初のもののひとつである。また、CSF2がこのプロセスの重要な一因であることが明らかになったことで、自己免疫疾患や炎症性腸疾患の患者において、CSF2を標的とした治療が免疫反応を調節する可能性が浮き彫りになった。

「今回の結果は、微生物叢が話す生化学的言語の理解に大きく近づくものです。"この言語の包括的な辞書を構築することは、腸内微生物がいつ、なぜ友好的、攻撃的なメッセージを用いて免疫系とコミュニケーションをとるのかを解釈するのに役立ちます "とモルタは言う。

詳細はこちら： Pailin Chiaranunt et al, Microbial energy metabolism fuels an intestinal macrophage niche in solitary isolated lymphoid tissues through purinergic signaling, Science Immunology (2023). DOI: 10.1126/sciimmunol.abq4573

ジャーナル情報 サイエンス免疫学

提供：トロント大学

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