文献情報
文献番号
199800474A
報告書区分
総括
研究課題名
ハンセン病における宿主防御機構の解明とその治療・予防応用
課題番号
-
研究年度
平成10(1998)年度
研究代表者(所属機関)
小林 和夫(国立感染症研究所ハンセン病研究センタ―)
研究分担者(所属機関)
- 野間口博子(国立感染症研究所ハンセン病研究センタ―)
- 福富康夫(国立感染症研究所ハンセン病研究センタ―)
- 與儀ヤス子(国立感染症研究所ハンセン病研究センタ―)
- 遠藤真澄(国立感染症研究所ハンセン病研究センタ―)
- 儀同政一(国立感染症研究所ハンセン病研究センタ―)
- 山本三郎(国立感染症研究所村山分室)
- 矢島幹久(国立療養所多磨全生園)
- 笠原慶太(昭和大学医学部)
- 笠間 毅(昭和大学医学部)
研究区分
厚生科学研究費補助金 先端的厚生科学研究分野 新興・再興感染症研究事業
研究開始年度
平成9(1997)年度
研究終了予定年度
平成10(1998)年度
研究費
20,000,000円
研究者交替、所属機関変更
-
研究報告書（概要版）
研究目的
ハンセン病を含めた抗酸菌感染症制圧の世界戦略(世界保健機関:WHO)は活動性患者の早期発見と多剤併用化学療法を中心に推進しているが、現在においても、多数の活動性新規患者(ハンセン病:69万人/年、結核:720万人/年、1998年)が発生している。抗酸菌(らい菌、結核菌、非結核性抗酸菌など)感染に対抗する宿主防御や病変形成は、宿主-寄生体関係を介して成立し、抗酸菌と宿主の壮絶な生存戦争を反映している。抗酸菌感染における発症はハンセン病:約0.2%、結核:約10%であり、宿主防御機構が発症予防に貢献している。したがって、発症制御機構を解明することは、抗酸菌感染症の治療や予防戦略に寄与することが期待される。本研究では抗酸菌感染症の発症予防および治療法について、宿主感染抵抗性/感受性の発現機構を宿主遺伝子、細胞や生理活性物質動態などの解析から明らかにする。また、ハンセン病における重大な機能障害の原因である末梢神経傷害の発症機序を解明する。さらに、抗酸菌感染症の治療戦略として、新規抗菌化学療法薬やサイトカインによる免疫強化療法を開発し、安全性や毒性を評価し、臨床応用の可能性を模索する。抗酸菌感染症に有効なワクチンはないが、安全で有効なワクチン開発の基礎として、成分(DNA) ワクチンの作用機序を検討する。
研究方法
実験的抗酸菌感染マウスモデルを用いて、抵抗性遺伝子、感染部位における細胞集積状況(病理形態学)、感染防御性サイトカイン発現(酵素抗体法や遺伝子増幅法)、マクロファ-ジ殺菌能(Shepard法やBuddemeyer法)などを解析した。また、宿主マクロファ-ジの抗酸菌貪食分子機構について解析をした。ヒト末梢血細胞(単球、樹状細胞や好中球)を用いて、感染防御や病変形成における役割を分子医学的に検索した。
ハンセン病における末梢神経傷害機構を解明するため、ラット神経組織由来シュワン細胞株を樹立し、らい菌感染による細胞応答を解析した。新規抗ハンセン病併用化学療法を開発するため、ホスホマイシン、リファマイシン系薬およびキノロン薬の抗らい菌活性について探索した。さらに、感染防御性サイトカイン生体内投与(サイトカイン免疫療法)の臨床応用を考慮し、有用性、安全性や毒性について解析した。抗酸菌感染症の新規ワクチン候補として、遺伝子工学の手法を用いて、細胞性免疫を助長する安全かつ有効な成分(DNA)ワクチン開発の可能性に着手した。
ハンセン病における末梢神経傷害機構を解明するため、ラット神経組織由来シュワン細胞株を樹立し、らい菌感染による細胞応答を解析した。新規抗ハンセン病併用化学療法を開発するため、ホスホマイシン、リファマイシン系薬およびキノロン薬の抗らい菌活性について探索した。さらに、感染防御性サイトカイン生体内投与(サイトカイン免疫療法)の臨床応用を考慮し、有用性、安全性や毒性について解析した。抗酸菌感染症の新規ワクチン候補として、遺伝子工学の手法を用いて、細胞性免疫を助長する安全かつ有効な成分(DNA)ワクチン開発の可能性に着手した。
結果と考察
マウスの宿主遺伝子(常染色体性優性、第1染色体に位置するNramp1遺伝子)が抗酸菌増殖や肉芽腫病変形成の制御に関与していること、さらに、宿主の抗酸菌感染部位にはマクロファ-ジを中心とした細胞浸潤が病理形態学的に認められ、内因性感染防御機序としてマクロファ-ジ―サイトカイン―T細胞連関(細胞性免疫)やマクロファ-ジ由来効果分子が重要な役割を演じていることが判明した。特に、細胞性免疫/interferon-g(IFN-g)発現の起動性サイトカインであるinterleukin(IL)12やIL-18発現が抗酸菌(らい菌、非結核性抗酸菌)感受性マウスで低下していた。そのため、細胞性免疫不全を呈していることが明らかとなった。病変形成は炎症惹起性サイトカイン(IL-1やtumor necrosis factor a:TNF-aなど)に加えて好中球由来走化性サイトカイン(ケモカイン:IL-8、単球走化性蛋白-1やマクロファ-ジ炎症性蛋白-1aなど)の関与が明らかとなった。また、抗酸菌を貪食した好中球は、単球走化性ケモカインを分泌し、その後、急速な細胞死(アポト-シス)を招来した。らい菌感染におけるマクロファ-ジの役割を貪食分子および細胞内情報伝達機構の観点から解析した。その結果、貪食にはマクロファ-ジ細胞表面の糖(マンノ-ス)受容体が必須であること、貪食により、TNF-aがマクロファ-ジから分泌され、炎症や防御機構に機能していた。また、転写調節因子NF-IL6欠損マウスでは著明ならい菌増殖が認められ、感染らい菌を排除することができなかった。らい菌を感染させた神経組織由来シュワン細胞株はサイトカイン(細胞性免疫:IL-12やIL-18、炎症惹起性:IL-1)およびケモカイン(RANTES)を発現した。新規抗ハンセン病薬として、ホスホマイシン、リファマイシン系薬(リファンピシンやKRM-1648)とキノロン薬(スパルフロキサシン)の間欠併用療法が抗らい菌活性を示した。また、抗菌化学療法薬の奏功機序として、マクロライド系抗菌薬(erythromycinやroxithromycin)が炎症性サイトカイン(IL-8)発現抑制、すなわち、抗炎症作用を有することを証明した。宿主防御を増強する目的で、実験的マウスらい菌感染モデルを用いて、サイトカイン(IL-12)免疫療法の理論的妥当性を検証した。IL-12の間欠投与は病巣内らい菌数を減少させ、免疫療法の可能性を示唆した。しかし、IL-12免疫療法には毒性があり、高用量において血液、肝、筋障害が出現し、治療用量において関節炎を惹起した。抗酸菌感染防御が細胞性免疫発現に依存していることから、細胞性免疫発現で鍵となるIFNやIL-12を示標として新規抗酸菌感染症ワクチン候補を探索しているが、細菌由来および人工合成免疫増強性オリゴヌクレオタイド(DNA)がIFN:細胞性免疫を誘導し、その標的細胞は抗原提示細胞:単球や樹状細胞であった。免疫増強性オリゴヌクレオタイドにらい菌由来主要抗原である熱ショック蛋白(hsp)65を組み込んだDNAワクチンを構築した。免疫増強性オリゴヌクレオタイド単独投与は感染マウスにおけるらい菌増殖を抑制した。しかし、hsp65―免疫増強性オリゴヌクレオタイドは抗菌活性を惹起することはできなかった。これらの結果から、抗酸菌感染防御にマクロファ-ジ―サイトカイン―T細胞連関系(細胞性免疫)が重要な役割を演じていることが判明した。特に、マクロファ-ジは貪食(マンノ-ス受容体)、殺菌・静菌(転写調節因子NF-IL6)、サイトカイン分泌(細胞性免疫惹起性:IL-12、IL-18やIFN-g、病変惹起性:IL-1やTNF-a)を担い、中心的役割を果たしている。したがって、免疫療法の標
的としてマクロファ-ジが第1候補であり、防御と病変形成におけるマクロファ-ジの役割を解析することは新規治療方法やワクチンの開発に鍵となるであろう。また、多くの炎症病巣で最も早期に浸潤する好中球は抗酸菌感染において、単球走化性ケモカイン分泌および細胞死(アポト-シス)を招来し、その結果、感染炎症部位から好中球は消失する。したがって、好中球は感染防御や肉芽腫炎症病変形成に関与している。ハンセン病の末梢神経障害機序でらい菌親和性シュワン細胞が感染により細胞応答(サイトカインやケモカイン)を表現し、神経組織における病変形成や感染防御に貢献していることも判明した。ホスホマイシン、リファマイシン系およびキノロン薬の間欠多剤併用療法が抗らい菌活性を示し、今後、ハンセン病への臨床応用が期待される。一方、抗菌化学療法は抗酸菌自身を標的にしており、薬剤耐性抗酸菌の出現が不可避であるが、宿主防御を増強させる戦略(免疫療法)は抗酸菌感染症の治療や予防に新機軸を提供している。免疫療法への戦略転換は抗酸菌のみならず、種々の微生物感染症にも貢献するであろうし、また、免疫療法と抗菌化学療法の併用療法も感染症制圧における新たな武器となるであろう。しかし、IL-12免疫療法の開発に際し、本報告は安全性や毒性に充分な配慮が必要であることを警鐘している。新規抗酸菌感染症ワクチン候補として、免疫増強性DNAは単球や樹状細胞に作用し、その結果、IFN発現/産生を促進し、最終的に、防御/細胞性免疫を誘導した。今後、感染病原体特異性や安全性に配慮しつつ、安全で有効な成分ワクチンの開発を推進したい。
的としてマクロファ-ジが第1候補であり、防御と病変形成におけるマクロファ-ジの役割を解析することは新規治療方法やワクチンの開発に鍵となるであろう。また、多くの炎症病巣で最も早期に浸潤する好中球は抗酸菌感染において、単球走化性ケモカイン分泌および細胞死(アポト-シス)を招来し、その結果、感染炎症部位から好中球は消失する。したがって、好中球は感染防御や肉芽腫炎症病変形成に関与している。ハンセン病の末梢神経障害機序でらい菌親和性シュワン細胞が感染により細胞応答(サイトカインやケモカイン)を表現し、神経組織における病変形成や感染防御に貢献していることも判明した。ホスホマイシン、リファマイシン系およびキノロン薬の間欠多剤併用療法が抗らい菌活性を示し、今後、ハンセン病への臨床応用が期待される。一方、抗菌化学療法は抗酸菌自身を標的にしており、薬剤耐性抗酸菌の出現が不可避であるが、宿主防御を増強させる戦略(免疫療法)は抗酸菌感染症の治療や予防に新機軸を提供している。免疫療法への戦略転換は抗酸菌のみならず、種々の微生物感染症にも貢献するであろうし、また、免疫療法と抗菌化学療法の併用療法も感染症制圧における新たな武器となるであろう。しかし、IL-12免疫療法の開発に際し、本報告は安全性や毒性に充分な配慮が必要であることを警鐘している。新規抗酸菌感染症ワクチン候補として、免疫増強性DNAは単球や樹状細胞に作用し、その結果、IFN発現/産生を促進し、最終的に、防御/細胞性免疫を誘導した。今後、感染病原体特異性や安全性に配慮しつつ、安全で有効な成分ワクチンの開発を推進したい。
結論
抗酸菌感染応答は遺伝的制御、宿主細胞(炎症/防御に関与する細胞群:好中球やマクロファ-ジ、神経組織:シュワン細胞)間クロスト-ク、防御(貪食:マクロファ-ジ糖受容体、殺菌:細胞内転写調節因子、細胞性免疫:マクロファ-ジ―サイトカイン―T細胞連関系)や病変形成に関与する機能分子(サイトカイン、ケモカイン)から構成されていることが判明した。さらに、サイトカイン免疫療法は宿主防御を効率的に発現させ、治療や予防に新機軸を提供した。新規抗酸菌感染症ワクチン候補を探索したところ、細菌由来および人工合成免疫増強性オリゴヌクレオタイド(DNA)が細胞性免疫を効率的に誘導し、新規ワクチン開発に有望であることが判明した。宿主防御機構を解析することは抗酸菌感染症制圧戦略(新規治療方法やワクチン開発)を構築する上で、極めて重要である。
公開日・更新日
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