東京大学医科学研究所

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発表論文解説

自然リンパ球は上皮細胞の糖鎖修飾を調節する

Science 1254009Published online 21 August 2014 [DOI:10.1126/science.1254009]
Yoshiyuki Goto1,2,3, Takashi Obata1,3, Jun Kunisawa1,4,5, Shintaro Sato1,2, Ivaylo I. Ivanov6, Aayam Lamichhane1, Natsumi Takeyama1, Mariko Kamioka1, Mitsuo Sakamoto3, Takahiro Matsuki7, Hiromi Setoyama7, Akemi Imaoka7, Satoshi Uematsu8,9, Shizuo Akira10, Steven E. Domino11, Paulina Kulig12, Burkhard Becher12, Jean-Christophe Renauld13, Chihiro Sasakawa14,15,16, Yoshinori Umesaki7, Yoshimi Benno17, and Hiroshi Kiyono1,2,5
1 Division of Mucosal Immunology, Department of Microbiology and Immunology, The Institute of Medical Science, The University of Tokyo, Tokyo 108-8639, Japan 2 Core Research for Evolutional Science and Technology, Japan Science and Technology Agency, Saitama 332-0012, Japan 3 Microbe Division/Japan Collection of Microorganisms, RIKEN BioResource Center, Tsukuba 305-0074, Japan 4 Laboratory of Vaccine Materials, National Institute of Biomedical Innovation, Osaka 567-0085, Japan 5 Division of Mucosal Immunology, International Research and Development Center for Mucosal Vaccines, The Institute of Medical Science, The University of Tokyo, Tokyo 108-8639, Japan 6 Department of Microbiology and Immunology, Columbia University Medical Center, New York, NY 10032 7 Yakult Central Institute for Microbiological Research, Tokyo 186-8650, Japan 8 Division of Innate Immune Regulation, International Research and Development Center for Mucosal Vaccines, The Institute of Medical Science, The University of Tokyo, Tokyo 108-8639, Japan 9 Department of Mucosal Immunology, School of Medicine, Chiba University, 1-8-1 Inohana, Chuou-ku, Chiba, 260-8670, Japan 10 Laboratory of Host Defense, WPI Immunology Frontier Research Center, Osaka University, Osaka 565-0871, Japan 11 Department of Obstetrics and Gynecology, Cellular and Molecular Biology Program, University of Michigan Medical Center, Ann Arbor, MI 48109-5617 12 Institute of Experimental Immunology, University of Zürich, Winterthurerstrasse 190, Zürich CH-8057, Switzerland 13 Ludwig Institute for Cancer Research and Université Catholique de Louvain, Brussels B-1200, Belgium 14 Division of Bacterial Infection, The Institute of Medical Science, The University of Tokyo, Tokyo 108-8639, Japan 15 Medical Mycology Research Center, Chiba University, Chiba 260-8673, Japan 16 Nippon Institute for Biological Science, Tokyo 198-0024, Japan 17 Benno Laboratory, Innovation Center, RIKEN, Saitama 351-0198, Japan
Innate lymphoid cells regulate intestinal epithelial cell glycosylation

腸管上皮細胞は体の内と外を分け隔て、外来の異物に対する防御バリアとして働いている。腸管上皮細胞はさまざまな糖転移酵素を発現しているが、その中の一つであるフコース転移酵素は、ウイルスなどの病原性微生物の感染や、慢性の炎症性腸疾患であり難病の一つであるクローン病といったヒトのさまざまな疾患関連遺伝子の一つとして報告されている。しかし、腸管上皮細胞におけるフコース転移酵素の発現がどのような機構によって制御されているのか、腸管上皮細胞に発現しているフコースが生体内においてどのような役割を果たしているのかなどほとんど明らかとなっていない。
東京大学 医科学研究所の後藤 義幸 研究員(現在:米国コロンビア大学博士研究員)、清野 宏 教授らの研究グループは、マウスにおいて腸管上皮細胞のフコース転移酵素の発現ならびにこの酵素(Fut2)によるフコースの付加(フコシル化)の誘導に、セグメント細菌(SFB)を含む腸内細菌が関与することを見出した。さらに、腸管に存在する免疫細胞の一種である自然リンパ球(ILC3)が、インターロイキン22(IL-22)やリンホトキシン(LT)を産生することがこれらの誘導に重要であることを発見した。また、フコース転移酵素が欠損しているマウスでは、病原性細菌の一種であるサルモネラ菌に感染しやすくなることも明らかにした。
これまでに、ヒトは抗体や抗菌ペプチドを産生することで、外来の病原微生物に対して防御、対処することが知られてきた。本成果は、腸管上皮細胞に発現する糖鎖が自然リンパ球によって誘導されることに加え、病原性細菌の感染防御に効果があることを示しており、新たな免疫反応の発見という観点でも非常に意義があると言える。本研究により明らかとなった腸管上皮細胞の糖鎖修飾機構を応用することにより、感染症やクローン病などに対する新たな予防や診断、治療法の開発につながることが期待される。