【vol.10】新型コロナウィルス特集：『軽症と重症』を分ける要因とは…

ライフサイエンスに関連するトピックを毎月お届け致します。10回目となる今月は、新型コロナウィルス（SARS-CoV-2）に対する『T細胞のはたらき』についてご紹介致します。mRNA、スパイク・タンパク質や PCR といったサイエンティフィックな用語は、コロナ禍において「普段は馴染みのない」方々も耳にするようになりました。ワクチンについてはニュースなどで報道されていますが『T細胞のはたらき』については、あまり語られていません。そこで新型コロナウィルスに対する『細胞製免疫』について「もっと知りたい」という読者の『心』をくすぐる論文をご紹介致します。

 

新型コロナウイルスに感染すると、わたしたちの体内では抗体をつくる B 細胞（液性免疫）や^＊1 T細胞（細胞性免疫）による「ウィルス除去」の連携プレーがはじまります。しかしながら、ウイルスにダイレクトに結合し活動を抑える抗体にくらべ、T細胞への注目は控えめでした。

 

そこで筆者らは以下に記す２つの戦略を練りました…、

 

① どのような^＊2 受容体 をもつ^＊3 T細胞クローン が新型コロナウイルスの除去に適するのか？

② 新型コロナウイルス抗原の『どの部分』が有効な細胞性免疫を誘導できるのか？

 

その結果、以下に記す３つのことがわかりました。

 

① COVID-19 から『回復中の患者さん』で共通して増えている T細胞クローンの存在

→ このクローンをもつ『患者さん』は重症化しにくい。

② 上記の T細胞クローンが認識する抗原配列

→ スパイク・タンパク質の S2 領域にあり、類似のコロナウィルスには保存されていない。

③ 同定した配列は、ある「細菌」がもつ配列

→ 新型コロナウイルスへの「レスポンス」が個人差によって異なる要因？

 

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^＊1 T細胞；免疫細胞であるリンパ球の仲間で、バクテリアやウイルスに感染した細胞や「がん細胞」をみつけ出し駆除する。細胞性免疫における中心的なプレーヤーである。病原体由来の抗原を特異的に認識し、抗体産生を誘導する『ヘルパーT細胞』とウイルス感染細胞や「がん細胞」を直接排除する細胞障害性活性をもつ『キラーT細胞』に大きく分かれる。

^＊2 受容体；ここでは T 細胞受容体（TCR）とする。T細胞の表面上にあり、抗体のように「さまざまな抗原」に対応できうる受容体がつくられる。バクテリアやウイルス由来のタンパク質の「一部断片；約１０アミノ酸」を抗原として認識する。T細胞受容体が抗原を認識すると、細胞内にシグナルが走り免疫系統にスイッチがはいる。

^＊3 T細胞クローン；T細胞受容体は抗体と同じく「さまざまな抗原」に対応できるよう、それぞれ異なる受容体が遺伝子再構成によりつくられる。ひとつずつ異なるため、それぞれが T 細胞のクローンとなる。感染により『選ばれた者；クローン』は増え、免疫応答をひきおこす。

 

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筆者らは、はじめに以下に記す実験をおこないました（図１）。

 

① 『健常者』と『COVID-19 から回復中の患者さん』から採取した^＊4 PBMC をさまざまな新型コロナウィルス抗原にて刺激。

② 活性化したT細胞をさまざまな activation marker を利用しセル・ソーターにて分取。

③ 回収した細胞を『single-cell level』で「TCR の配列」と「mRNA の発現」を同時に測定できる技術（１細胞 TCR & RNA シークエンス）を利用して解析。

 

ここから得られた情報をベースに TCR クローンの結晶構造を明らかにし、抗原の同定へと研究を発展させていきました。筆者らは、その抗原がスパイク・タンパク質内の「ある領域」であることを発見し、これを認識するT細胞クローンをもつ『患者さん』は効率的にウィルスを体内から除去し「軽症で回復もはやい」傾向にあることを最終的に証明しました（図２）。

 

^＊4 PBMC (peripheral blood mononuclear cell); T細胞、B細胞、NK細胞、単球や樹状細胞などのさまざまなリンパ球を含む。

 

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新型コロナウィルスの表面に局在するスパイク・タンパク質は『ホスト細胞』への感染において重要な役割をにないます（図３左）。その構造は、おおまかに２つのパートに分かれています。前半部分を S1、後半部分を S2 といい、前者には RBD（receptor binding domain）が含まれます（図３右）。このドメインは『ホスト細胞』の膜上に局在する ACE2（angiotensin converting enzyme 2）受容体に結合するのに必須なドメインですが、ここには頻繁に変異が入るため、抗体や TCR の認識配列には不向きであることが知られています。

 

筆者らは、同定した抗原配列に似たものをデータベースにて確認したところ、数種のバクテリアが同じ抗原配列をもつことを突きとめました。さらに、これらが同定した T細胞クローンを活性化することも証明しました。それゆえに、これらバクテリアの保有が、個人の新型コロナウィルスへの反応に「差をもたらす要因」であることが示唆されました。今後は、これらバクテリアを「もつか、もたないか」が『重症の予測』につながるかもしれません。

 

スパイク・タンパク質の構造や役割については、今月だけでは話し切れませんので「次回の掲載」に致します。楽しみに待っていてください！

新型コロナウィルスの感染メカニズムを紐解き、治療薬開発へと結びつけるため、世界中の研究員たちは莫大な数の…、

 

①　プラスミド DNA の精製
②　抗体の精製
③　in vitro/in vivo での評価

 

上記の３つを継続的に「ひとつひとつ」入念におこなう必要があります。

 

これらを「ひとつずつ」マニュアルで検証していくと莫大な労力、時間や資金を要します。それゆえに「同じ条件」で「再現性高く」これらのステップをおこなうには、ロボットによるオートメーションが求められてくるでしょう。

 

このような要求に応えられるよう、わたしたち Biotage^®はオートメーションに適した製品を数おおく提供しています。

 

①　PhyTip^®カラムはタンパク質、抗体やウィルスの精製に適した製品であり、さまざまなアプリケーションに対応しているので、主要なリキッド・ハンドラーに搭載することができます。
②　PhyPrep^®は自動でマキシ〜ギガ・スケールのプラスミド DNA を精製するロボットです。得られる産物はエンドトキシン・フリーですので、そのまま transfection に利用できます。

 

Biotage^®は「Labオートメーション」を推しすすめ、研究者をルーティンから解放することで「貴重な時間」を提供しています。

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