T細胞副刺激受容体PD-1のマイクロクラスター形成とT細胞抑制機構

技術的なアドバンテージはございませんが、T細胞活性化を抑制するシグナル伝達機構のイメージング解析を行いましたので、ご報告致します。今後に繋がる技術的なご提案ご意見等がございましたらご教示下さい。

私は7年前より、T細胞受容体（TCR）がマルチタスク受容体として機能するメカニズムを知るため、さまざまなT細胞活性化状態におけるTCRの可視化を行ってきました。そこで見出したのは、T細胞が抗原提示細胞と接着、TCRが抗原＋MHCに結合しますと、TCRは20-30個を単位にクラスターとなり、TCR下流のシグナル伝達分子をリクルートし、T細胞活性化を惹起するシグナルソーム「TCRマイクロクラスター」として機能することです。
また、T細胞の活性化は、TCRからのシグナル以外に、さまざまな補助刺激受容体シグナルの制御を受けています。後の私どもの研究により、正の補助刺激受容体CD28は、NF-κB経路上流のキナーゼPKCθと足場蛋白CARMA-1をリクルートし、T細胞―抗原提示細胞接着面の中央に、TCRマイクロクラスターとは別のシグナルソームを形成することが分かりました。これは、TCRマイクロクラスターが、細胞骨格やMAKP経路を制御するTCR近傍の早い（秒の単位）シグナルを担うことに対し、CD28は比較的遅い（分の単位）NF-κB経路の別のシグナルソームを形成することを示しています。

T細胞にはCD28の他に、“負”の補助刺激受容体CTLA-4とPD-1が存在します。この二つの補助刺激受容体は、一度活性化したT細胞に1―2日を経て発現し、フォスファターゼSHP1とSHP2をリクルートし、TCRからの過剰な活性化シグナルを抑制していると考えられております。今回、私は、PD-1のイメージング解析を行うことで、PD-1がリガンドとの結合を機にTCRマイクロクラスターに集まり、特異的にフォスファターゼSHP2をリクルートし、TCRマイクロクラスターにリクルートして来るシグナル伝達分子を直接脱リン酸化することで、TCRシグナルを遮断していることを明らかにしました。PD-1キメラ分子を用いて、クラスタリングは正常に起こる一方TCRマイクロクラスターと共局在しないような条件（マイクロクラスターに集まる為には細胞外領域の高さが10nm以下になる必要があります）を作成しますと、たとえフォスファターゼがリクルートしてもT細胞抑制効果は消失すること、また、SHP1を付加したPD-1でもTCRマイクロクラスターに凝集できればT細胞抑制活性を回復することから、フォスファターゼの基質特異性ではなく、PD-1とフォスファターゼの細胞内の局在がTCRシグナルの抑制効果に影響することが分かりました。

以前の私どもの解析から、CTLA-4は、フォスファターゼのリクルートがなくとも、リガンド結合を拮抗阻害することによってCD28―NF-κB活性中心を破壊し、T細胞活性を抑制することが明らかになっております。これらのことから、二つの負の補助刺激受容体PD-1とCTLA-4は、細胞膜上でのクラスター形成の空間的・時間的な違いによって、TCR近傍の早期シグナルとNF-κB経路の晩期シグナルをそれぞれ制御していることが分かりました。シグナルソームによるT細胞活性化制御のダイナミズムの一例と思います。