ニュースリリース
平成３０年１１⽉６⽇
国⽴⼤学法⼈ 千葉⼤学
公益財団法⼈ かずさDNA研究所

ぜんそくなどのアレルギー疾患における新たなブレーキ経路の発⾒〜難治性アレルギー疾患の新規治療薬開発に期待〜

千葉⼤学⼤学院医学研究院免疫発⽣学教室の中⼭ 俊憲教授の研究グループは、ＪＳＴ戦略的創造研究推進事業において、かずさDNA研究所先端研究開発部オミックス医科学研究室の遠藤裕介室⻑の研究グループと共同で、ぜんそくなどのアレルギー疾患における新たなブレーキ経路を発⾒しました。
■研究の背景花粉症やぜんそく、アトピー性⽪膚炎などのアレルギー疾患は増加の⼀途をたどっており、国⺠の約3割が罹患しているとの報告もあります。難治性アレルギー疾患の代表格でもあるぜんそくは多因⼦により調節され、⼈それぞれに誘導経路も重症度も異なることが知られています。
そのため、従来の吸⼊ステロイド(注1)による対症療法だけでは治療効果の低い患者さんも多く、新たな治療法の開発が求められています。
■本研究の成果
本研究グループは、DUSP10という分⼦がアレルギー反応を引き起こす病原性2型ヘルパーT(Th2)細胞(注2)の機能を抑えることを新たに発⾒しました。さらに、DUSP10を⼈為的に調節することで病原性Th2細胞だけでなく、⾮常に強いアレルギー誘導能を持つ2型⾃然リンパ球(注3)の機能を抑えることができ、ぜんそくが起こらなくなることがわかりました（図1）。
■今後の展開本研究の成果に加え、⽶国の研究グループはぜんそく患者さんでDUSP10が総じて低下していることを報告しています。以上のことから、DUSP10分⼦がぜんそくや慢性副⿐腔炎(注4)といった難治性慢性アレルギー疾患(注5)の画期的な治療ターゲットとして⼤いに役⽴つだけでなく、新たなバイオマーカーとしての可能性も期待されます。また、慢性アレルギー疾患治療薬の開発に新たな可能性をもたらすことが考えられます。
本研究は、千葉⼤学の下条 直樹教授、植松 智教授（現⼤阪市⽴⼤学教授）、東京⼤学の濡⽊ 理教授の協⼒を得て⾏いました。
本研究成果は、2018年10⽉12⽇（⽶国東部時間）発⾏の⽶国科学誌「Nature Communications」オンライン版に掲載されました。（https://www.nature.com/articles/s41467-018-06468-8）
論⽂タイトル：“DUSP10 constrains innate IL-33-mediated cytokine production in ST2hi memory-type
pathogenic Th2 cells” （DUSP10はST2hi記憶型病原性Th2細胞のIL-33を介した⾃然免疫機能を制限する）

次ページより研究の詳細の説明

■研究の背景と経緯
アレルギー疾患は⽇本において国⺠の３⼈に１⼈が罹患しており、いわゆる国⺠病として位置づけられています。代表的アレルギー疾患であるぜんそくは下気道の気道狭窄や喘鳴などの症状で特徴づけられる慢性炎症疾患であり、世界ではおよそ３００万⼈が罹患していると報告されています。しかし、その治療はステロイド吸⼊による対症療法がほとんどで、いまだに根治治療法は開発されていません。そのため、⼀旦発症すると慢性化することが多く治療が⻑期にわたり、患者さんの⽣活の質（QOL）が著しく低下することから、現代医学が解決すべき⼤きな課題の１つとなっています。
これまでの研究から、ぜんそくの慢性化にはハウスダストや花粉などの原因物質（アレルゲン(注6)）に反応し、強いアレルギー誘導能をもつ病原性T細胞が関わっていることがわかってきました。その中でもIL-5という炎症性タンパク質を多量に産⽣する病原性Th2細胞はぜんそくだけでなく慢性⽪膚炎や慢性副⿐腔炎などを引き起こす原因細胞であると、われわれだけでな
く海外の研究グループから報告されており、その重要性について盛んに研究が⾏われています。
近年、免疫応答を⼈為的にコントロールすることでアレルギーやがんを治そうとする治療法が開発され、⼤いに注⽬を集めています。免疫細胞の中でもT細胞は、免疫システム全体を調節し、アレルギー反応の制御やがん細胞の除去に関与することから、治療法開発のターゲットとされてきました。本研究では、アレルギー疾患の治療開発を念頭に、われわれが発⾒したぜんそくを引き起こす病原性Th2細胞の機能調節メカニズムに焦点をあて研究を⾏いました。
■研究の内容われわれが発⾒した病原性Th2細胞は、その機能や特徴から、近年新たに同定された2型⾃然リンパ球と酷似しています。しかしながら、病原性Th2細胞は抗原（アレルゲン）を直接認識することにより機能を発揮するのに対して、2型⾃然リンパ球はIL33をはじめとした特定のサイトカイン(注7)が作⽤することで、抗原⾮依存的な応答を⽰します。もし病
原性Th2細胞が2型⾃然リンパ球と同じようにアレルゲンによらずむやみやたらに活性化してしまったら、⽣体にとって⾮常に危険な状態になります。
本研究グループは、この病原性Th2細胞と2型⾃然リンパ球のちがいを調べる⽬的で、網羅的に遺伝⼦発現を探索することのできるRNAシークエンス法を⽤いて解析を⾏いました。その結果についてくわしく解析したところ、脱リン酸化酵素DUSP10分⼦が病原性Th2細胞で特異的に⾼発現していることがわかりました（図2-B）。

図2:病原性Th2細胞と2型⾃然リンパ球のIL-33に対する応答性とDUSP10の遺伝⼦発現量(A) 病原性Th2細胞はIL-33に対してほとんど応答出来ないのに対して、2型⾃然リンパ球はIL-33に反応して多量のIL-5やIL-13を産⽣することができた。抗原反応刺激に相当するP + I（PMA + Ionomycin）刺激では両⽅の細胞ともにたくさんのサイトカインを産⽣した。
(B) DUSP10の遺伝⼦発現量についての結果。2型⾃然リンパ球ではほとんど遺伝⼦発現が認められなかったのに対して、病原性Th2細胞では⼗分な量のDUSP10が認められた。
同じグループのDUSP1は両者ともに同程度の発現が認められた。

DUSP10は⼆重特異性タンパク質ホスファターゼ群（DUal Specificity Phosphatase）に含まれています。DUSP分⼦は基質となるリン酸化酵素の活性を調節することで様々なシグナル制御を⾏っていることが知られていますが、DUSP10の免疫システムでの働きについてはほとんど解明されていませんでした。RNAシークエンス解析の結果から、われわれはDUSP10が病原性Th2細胞の暴⾛を抑え、過剰な免疫応答が起こらないようにしているのではないかと仮説を⽴て、DUSP10⽋損細胞を⽤いて研究を⾏いました。
その結果、予想通り、DUSP10⽋損によってアレルゲン⾮依存的に病原性Th2細胞は活性化し、多量のIL-5を産⽣するようになることがわかりました（図3-A）。また、その原因について調べたところ、病原性Th2細胞の機能的シグナル分⼦であるp38(注8) タンパク質のリン酸化を抑えていることが明らかになりました。
DUSP10の病原性Th2細胞における⽣理的作⽤を調べるために、野⽣型およびDUSP10⽋損細胞を⽤いて、ぜんそくへの影響について検討を⾏いました。野⽣型マウス群では、アレルギー性気道炎症の指標である好酸球(注9)の浸潤やTh2サイトカイン産⽣がほとんど認められなかったのに対して、DUSP10⽋損群ではこれらのアレルギー性炎症反応が強く起こることがわかりました（図3-B）。
図3:DUSP10⽋損によって病原性Th2細胞が暴⾛し、ぜんそくが増悪化した(A) CRISPR/Cas9システムを⽤いてDUSP10遺伝⼦を⽋損させ、IL-33についての応答性を検討したところ、DUSP10を⽋損した病原性Th2細胞では著しいサイトカイン産⽣の増強が認められた。
(B) DUSP10⽋損型病原性Th2細胞を移⼊した群ではアレルゲン⾮依存的なぜんそく応答が⽰された。特には肺胞洗浄液中の好酸球数が増加した。

次に、DUSP10の発現が認められなかった2型⾃然リンパ球に⼈為的にDUSP10を誘導するとどのようなことが起こるか検討しました。すると驚くべきことに、2型⾃然リンパ球の特徴でもあるIL-33応答による活性化・機能が⾮常に弱くなりました。つまり、DUSP10を誘導した2型⾃然リンパ球はIL-5などのサイトカインも産⽣することができず、T細胞でいう不応答（アナジー）のような状態に陥ることがわかりました（図4-A）。
さらに、ぜんそくモデルを⽤いて病態への影響についても調べたところ、予想通りDUSP10誘導群では好酸球や気道抵抗も起こらず、ぜんそくがほとんど起こらないようになることが⽰されました（図4-B）。

図4:DUSP10の誘導により、2型⾃然リンパ球の機能が抑えられた(A) レトロウイルスシステムによりDUSP10を2型⾃然リンパ球に誘導するとIL-33に対する応答性が著しく低下した。脱リン酸化機能をもたない変異型DUSP10誘導群ではこのような抑制作⽤は認められなかった。
(B) DUSP10を誘導した2型⾃然リンパ球はぜんそく反応を起こすことができない。図は肺への炎症細胞の浸潤を検出しているが、DUSP10誘導群ではほとんど炎症細胞が認められなかった。

■今後の展開
本研究では、ぜんそくなどをはじめとしたアレルギー疾患の新たなブレーキ役としてDUSP10を同定し、病原性Th2細胞と2型⾃然リンパ球のIL-33応答性の違いを決めている新規メカニズムを解明しました（図5）。この発⾒は、健康な状態ではなぜ病原性Th2細胞がむやみやたらに暴⾛しないのかといった、免疫アレルギー学の基本概念の解明にもつながると考えています。また、⽶国の研究グループはぜんそく患者さんでDUSP10が総じて低下していると報告しています。このことから、ぜんそく患者さんのT細胞は、DUSP10によるブレーキシステムが破綻し、すでに暴⾛した状態になっていることが予想され、DUSP10がぜんそくの新たな遺伝⼦バイオマーカーとして活⽤されることが期待されます。
また、本研究の重要な点として、DUSP10を調節することで、病原性Th2細胞だけでなく2型⾃然リンパ球の活性化が劇的におさえられました。マウスぜんそくモデルにおいても、DUSP10の機能を調節することでぜんそく病態が劇的に改善されたことから、DUSP10を創薬ターゲットとすることで、慢性アレルギー疾患治療薬の開発に新たな可能性をもたらすと考えられます。特に多くのアレルギー疾患の治療薬として使われている抗炎症薬は種々の炎症性サイトカインなどのタンパク質の産⽣を抑制しますが、創薬ターゲットが広がったことで従来では対処が困難であったステロイド抵抗性の難治性慢性アレルギー疾患の治療開発に役⽴つことが期待されます。

図5:本研究で明らかとなったDUSP10による病原性Th2細胞のブレーキシステム
DUSP10は病原性Th2細胞に発現し、IL-33依存的なp38のリン酸化シグナルをブロックすることで病原性Th2細胞が暴⾛しないようにブレーキをかけている。⼀⽅、2型⾃然リンパ球はもともとDUSP10が発現していないためIL-33に応答し、⾃然免疫機能を発揮することができる。今回の研究で、DUSP10が適切にはたらくことでアレルゲン⾮依存的な過剰アレルギー反応が起こらないよう抑制されていることが明らかとなった。

■千葉⼤学とかずさDNA研究所の連携について
2009-2014年：
地域イノベーション戦略⽀援プログラムでは、千葉県が国から受けた競争的資⾦をもとに、当研究所を中核機関として、医療を担う千葉⼤学と、基礎研究で最先端をいく理化学研究所が連携して、免疫・アレルギー疾患の克服を⽬指した研究を⾏い、数多くの成果をあげた。
2015年：
これまでの研究成果の臨床活⽤、および千葉県における医学研究の発展に向けて、千葉⼤学未来医療教育研究機構と⼈事交流も含めた密な連携関係を構築していく包括的な共同研究契約を締結。
2016年：
千葉⼤学がこれまでに⾏ってきたがん、免疫・アレルギー、各種疾患に関する研究と当研究所がこれまでに蓄積してきたゲノミクス解析技術を統合して、ゲノム医療の実現を加速するための連携研究室を設置し、ゲノム医学に対する新しい取り組みを開始。
2018年：クロスアポイント制度を利⽤して、千葉⼤学⼤学院医学研究院特任准教授である遠藤裕介⽒を室⻑として迎え、かずさDNA研究所に蓄積されたヒトゲノム研究の成果を将来のゲノム医療の展開に活⽤していくために、様々な先端計測により実現される「オミックス」解析と医学研究の統合による新しい研究領域を切り拓いていくことを⽬指し、オミックス医科学研究室を新設。
＊クロスアポイント制度とは；研究者が⼤学、公的研究機関、⺠間企業のうち、⼆つ以上の組織と雇⽤契約を結び、⼀定の勤務割合の下で、それぞれの組織における役割分担や指揮命令系統に従いつつ、研究・開発および教育などの業務に従事することを可能にする制度です。新たなイノベーションを創出するための技術移転や、⼈材の流動化の促進につながると期待されています。

■⽤語解説
注1：吸⼊ステロイドステロイドは、ヒトの副腎でつくられる副腎⽪質ホルモンで、体内の炎症反応を抑える働きを持つ。アレルギーや⾃⼰免疫疾患の治療薬でしばしば使⽤される。しかし、特に全⾝投与時には、糖尿病、⾻粗しょう症、⾼⾎圧など副作⽤も多い。ぜんそくの治療には、吸⼊ステロイドが広く⽤いられる。
注2：２型ヘルパーＴ（ Th2 ）細胞
⽩⾎球の１種でＢ細胞とともにリンパ球に分類される。Ｔ細胞はさらにキラーＴ細胞とヘルパーＴ細胞に分類され、前者はがん細胞やウイルスに感染した細胞などを攻撃し排除する。後者はサイトカインと呼ばれる液性因⼦を分泌し、Ｂ細胞やキラーＴ細胞の働きを助ける役割を担う。ヘルパーＴ細胞の中でも、IL-4、IL-5、IL-13を産⽣し、寄⽣⾍排除の役割を担う細胞集団は２型ヘルパーＴ（ Th2 ）細胞と呼ばれている。 Th2細胞の過剰応答は様々なアレルギー疾患の引き⾦となることが知られている。
注3：２型⾃然リンパ球
⾃然リンパ球はリンパ球系に属する⾃然免疫細胞であるが、抗体特異的な応答はしない。あるものはヘルパーT細胞類似である⼀⽅、細胞傷害性のナチュラルキラー細胞なども含む。2型⾃然リンパ球はIL-5やIL-13といった2型サイトカインを産⽣し、寄⽣⾍排除やアレルギーへの関与が⽰唆されている。

注4：慢性副⿐腔炎
慢性副⿐腔炎とは、アレルギー性の副⿐腔炎が⻑引き、膿汁の副⿐腔内の貯留、炎症性の粘膜肥厚が起き、ひどい症状のものでは⿐茸と呼ばれる⿐腔粘膜から⽣じる炎症性増殖性の腫瘤が発⽣する難治性の疾患である。⿐茸に好酸球の浸潤を伴う慢性副⿐腔炎は特に好酸球性副⿐腔炎と呼ばれ、⿐内所⾒や画像所⾒で多発性の⿐茸を⽰し、その⿐茸は篩⾻洞に両側性に存在するという特徴を持つ。このような特徴に加え好酸球性副⿐腔炎はぜんそく、特に成⼈発症のぜんそくの合併が⾼いなど従来型の慢性副⿐腔炎とは異なる臨床像が知られている。
注5：慢性アレルギー疾患
早期に収束する急性炎症に対して、⻑期感持続する炎症を慢性炎症として区別されている。慢性炎症を伴う疾患にはさまざまな種類があり、気道の慢性アレルギー疾患であるぜんそくやアトピー性⽪膚炎などはその代表例として知られている。これらの疾患の割合は年々増加しており、⻑期にわたり⽣活の質を低下させるため、国⺠の健康上重⼤な問題となっているが、その治療は対症療法がほとんどで、いまだに根治治療は確⽴されていない。
注6：アレルゲン
⽣体において、アレルギー反応を引き起こしてしまう物質をアレルゲンと呼ぶ。花粉、ハウスダスト、ダニなどの他に、蕎⻨、⼩⻨、や蜂毒などが知られている。
注7：サイトカイン細胞が分泌する液性因⼦であり、細胞間の情報伝達を仲介する。中でもインターロイキン（IL）と呼ばれる⼀連のグループは主に免疫系の細胞から分泌され、免疫系が正常に働くために重要である。
注8：p38p38はさまざまな環境刺激や炎症性サイトカインによって活性化されるＭＡＰキナーゼファミリーメンバーの１つである。ＭＡＰキナーゼは細胞運命の決定に重要なシグナル伝達システムであり、出芽酵⺟からヒトに⾄る全ての真核⽣物で保存されている。ＭＡＰキナーゼの中でも特にp38は免疫応答に関わりが深く、病原体の感染などによっても活性化され、炎症の制御に中⼼的な役割を果たしている。
注9：好酸球
⽩⾎球の⼀種で、寄⽣⾍感染症から⽣体を守る役割をもつ。⼀⽅で、ぜんそくをはじめとするアレルギー性疾患で炎症を誘導する原因となっている。

【本研究に関するお問い合わせ】千葉⼤学 ⼤学院医学研究院 免疫発⽣学（Ｈ３） 教授 中⼭ 俊憲（ナカヤマ トシノリ）
Tel：043-226-2185 Fax：043-227-1498
E-mail：tnakayama@faculty.chiba-u.jp【取材に関するお問い合わせ】千葉⼤学 未来医療系事務部医学部事務部 総務係 ⽩崎（シラサキ）
Tel：043-226-2841 E-mail：med-international@chiba-u.jp