腸内フローラのバランスを保つ免疫システム

腸内フローラのバランスを保つ免疫システム健康

腸内には何兆個もの善玉菌が生息しています。

これらの細菌は、免疫システムによって継続的にバランスが保たれており、それによって人間に無害な存在となっています。

ベルン大学バイオメディカル研究部門(DBMR)、インゼル病院、ベルン大学病院、ドイツがん研究センターの研究者らは、ある種の天然抗体がこれらの細菌を抑制する仕組みを明らかにしました。

この発見は、優れたワクチンの開発に重要な貢献をする可能性があります。

腸内に生息する細菌は、約500~1000種類の異なる種で構成されています。

腸内フローラと呼ばれる細菌は、消化に重要な役割を果たし、感染症を予防します。

腸内フローラは、外部から侵入してくる病原体とは異なり、免疫システムが許容する無害な存在です。

ヒトの免疫系が腸内でこの微妙なバランスを維持する方法は、ほとんど解明されていません。

重要な役割を果たしているのは、IgA抗体と呼ばれる免疫グロブリンA型であることがわかっています。

IgA抗体と呼ばれる免疫グロブリンA型は、免疫システムの一部であり、外因性の病原体を『鍵と鍵穴モデル』に基づいて非常に特異的に認識する自然な防御物質です。

ベルン大学生物医学研究部門(DBMR)のTim Rollenske博士とAndrew Macpherson教授、およびインゼル病院内臓外科・内科病院の研究者らのグループは、最近、マウスモデルを用いて、IgA抗体が良性の細菌をいくつかのレベルで特異的に制限することを明らかにしました。

これにより、免疫系が腸内の微生物バランスを微調整することが可能になりました。

本研究の筆頭著者であるRollenske氏は、「私たちは、免疫系がこれらの細菌を非常に特異的に認識し、制限することを実証することに成功しました。」と説明しています。

本研究成果は、学術雑誌「Nature」に掲載されました。

世界で初めて自然な形で作られたIgA抗体

IgA抗体は、人間の免疫システムにおいて最も一般的な抗体で、粘膜の専門細胞から分泌されます。

ヒトの免疫グロブリンの3分の2を占めています。

驚くべきことに、体内で作られるIgA抗体のほとんどは、腸内フローラの良性細菌に対するものです。

この免疫保護がなければ、これらの微生物も健康に悪影響を及ぼし、腸の病気を引き起こす可能性があります。

しかし、IgA抗体が腸内の共生を調節する仕組みの謎は、いまだに解明されていません。

これまで、動物モデルを用いて自然な形のIgA抗体を研究することはできませんでした。

しかし、Rollenske氏とMacpherson氏を中心とする研究者たちは、今回の実験で、このハードルを乗り越えることができました。

典型的な腸内細菌である大腸菌の一種に特異的に作用するIgA抗体を十分な量作ることに成功したのです。

この抗体は、微生物の膜上の構成要素を認識して結合しました。

抗体が細菌の体力を奪う

研究者たちが3年間かけて取り組んだ実験では、無菌状態のマウスの腸内で、体外および生体内での影響をピンポイントで追跡することに成功しました。

抗体は、いくつかの点でバクテリアの体力に影響を与えることがわかりました。

例えば、細菌の移動性が制限されたり、細菌の代謝に必要な糖の構成要素の取り込みが妨げられたりしました。

その影響は、特異的に認識される表面成分によって異なりました。

「つまり、免疫系は、さまざまなアプローチで良性の腸内細菌に同時に影響を与えることができるようなのです。」と、共著者であるドイツがん研究センターのHedda Wardemann氏は説明する。

このことから、研究者たちは「IgAパラレリズム」と呼んでいます。

なぜ免疫系は、病原性の侵入者を効果的に破壊する一方で、腸内の良性細菌との間で均衡を保っているのかという疑問は、まだ決定的には解明されていません。

「しかし、今回の実験では、IgA抗体がヒトの生体と腸内細菌叢のバランスを微調整できることがわかりました。」と、DBMRとInselspitalのMacpherson氏(共著者)は説明します。

今回の発見は、腸内の免疫システムに関する基本的な理解を深めるだけでなく、ワクチンの開発にも貢献するものです。

Rollenske氏は、「抗体が腸内の微生物をどこでどのように認識しているかを正確に理解することで、病原体に対するワクチンをよりターゲットを絞って開発することも可能になります。」と付け加えています。

Published by University of Bern. Andrew Macpherson et al., Parallelism of intestinal secretory IgA shapes functional microbial fitness, Nature (2021). DOI: 10.1038/s41586-021-03973-7.
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