制御性 T 細胞による皮膚恒常性維持メカニズムの解明
東京大学大学院薬学系研究科免疫・微生物学教室

堀昌平

Foxp 3 -expressing regulatory T cells (Treg) are indispensable for the maintenance of immunological self-tolerance andimmune homeostasis. Recent studies have revealed that Treg cells reside not only in lymphoid, but also in non-lymphoid,tissues including the skin and that skin Treg cells play an important role in maintaining skin homeostasis. However, themolecular mechanisms that regulate Treg accumulation and function in the skin remain elusive. We have previously shownthat the Foxp 3 A 384 T mutation, which was identified in human IPEX patients, impairs accumulation of Treg cells in selective
tissues including the skin and causes inflammation in those sites at least in part by repressing expression of the transcription
factor BATF, which act down-stream of TCR signaling. In this study, by generating and analyzing Treg-specific BATF
conditional knockout mice, we show that BATF is indispensable for the accumulation and suppressive function of Treg
cells in the skin. BATF appears to cooperate with Foxp 3 to control Treg accumulation in the skin by promoting expressionof molecules implicated in leukocyte migration to and retention in the skin. Furthermore, we also show that skewed TCR
repertoire selectively exacerbates skin inflammation in Foxp 3 A 384 T mutant mice, which otherwise develop mild dermatitis. Insummary, our results suggest that interactions between Foxp 3 and the TCR-BATF axis represents an important determinantof Treg accumulation and anti-inflammatory function in the skin.

1. 緒と同様に、2 次リンパ組織を巡回する CD 44 low CCR 7 high言

ナイーブ型サブセットと、抗原刺激を受けて活性化した皮膚は様々な病原体の侵襲から身体を守る免疫応答の場

CD 44 high CCR 7 low エフェクター型サブセットに大別され、であるとともに、組織を傷害する過剰な免疫応答から「自非リンパ組織の Treg は専らエフェクター型 Treg によっ己」を守る免疫寛容の場でもある。
「自己」に対する免疫寛て構成されている。我々は Foxp 3 による Treg 分化と機能容は制御性 T 細胞（regulatory T cells、以下 Treg）によっの制御メカニズムを明らかにするために、ヒト IPEX 患者て能動的に維持されている。我々は、ヒト自己免疫疾患 IPEX

で同定されている Foxp 3 変異を導入したマウスモデルを（immune dysregulation, polyendocrinopathy, enteropathy,作製してその影響を分子、細胞、個体レベルにわたって解X-linked）症候群の原因遺伝子として同定された Foxp 3 が析してきた。その過程で、機能欠失型変異が Treg の分化

Treg 分化と機能を司るマスター転写因子として機能するや抑制機能など広範な性質を障害して皮膚、肺、肝臓などことを世界に先駆けて報告し、Treg の分子基盤と生理的様々な組織に Th 1 および Th 2 型の炎症を惹起するのに対1 , 2）。近年、Treg は皮膚にも多数存在し、Foxp 3 A 384 T 変異（Ala 384 の Thr への置換）が DNA 結し、Treg の数的・機能的な異常が IPEX を含む様々な皮合特異性を拡大させる機能獲得型変異であり、皮膚・肺・膚疾患（アレルギー疾患、自己免疫疾患など）の発症にかか大腸など特定の組織における Treg の集積を障害し、これわっていることが明らかにされてきた。さらに最近、皮膚らの組織選択的に Th 2 および Th 17 型の炎症を惹起するにおける Treg の機能は免疫抑制に留まらず、創傷治癒やことをみいだした。さらに、Foxp 3 A 384 T マウスにおける毛包幹細胞の増殖・分化の促進など皮膚組織自体の恒常性

これら組織への Treg の集積障害は AP- 1 ファミリーに属維持にも及ぶことが明らかにされており、皮膚恒常性維持する転写因子 BATF の発現抑制に起因することを明らか意義を明らかにした

3）

における Treg の役割が注目されている 。しかしながら、にした 4）。しかしながら、BATF がどのように皮膚へのTreg が皮膚に移行・集積し機能する分子メカニズムは未Treg の集積を制御するのか、また、Foxp 3 A 384 T 変異がな

だ十分に解明されていない。

ぜ皮膚や肺などの組織選択的に Treg の集積を障害して組Tregは通常型 Foxp 3 -T 細胞（conventional T cells; Tconv）

織選択的な自己免疫疾患を惹起するのかは明らかでない。

Elucidating the mechanisms of regulatory
T cell-dependent maintenance of skinhomeostasis

まず、BATF による Treg の皮膚への集積制御メカニズム

Shohei Hori

トアは組織間で異なっており、組織集積には TCR 特異性L a b o r at o r y fo r I m mu n o l o g y a n d
M icrobiolog y, Gradu ate S cho ol of
Pharmaceutical Sciences, The Universityof Tokyoが重要であるという報告に基づき、Foxp 3 A 384 T 変異によ本研究で我々は、これら 2 つの問題の解明に取り組んだ。とその意義の解明を目指した。そして、Treg の TCR レパ

り皮膚抗原特異的な Treg の TCR クローンが欠失し、そのために皮膚抗原に対する自己免疫応答の制御が破綻するの− 136 −

制御性 T 細胞による皮膚恒常性維持メカニズムの解明

現するケモカイン受容体、サイトカイン受容体、接着分子、ではないかと仮説を立て、その検証を試みた。

副刺激分子などの発現が低下しており、なかでもリンパ球

2 . 方法と結果の皮膚への移行と保持に関与することが報告されている

2 . 1. BATFによるTreg の皮膚への集積メカニズムとその意義
Treg の 皮 膚 へ の 集 積 と 炎 症 制 御 に お け る 転 写 因 子
YFPCre複数の分子の発現が低下していた。このことから、BATFがこれら分子の発現を制御することにより Treg の皮膚への集積を制御していると考えられた。

マウス

次に、Treg および Tconv において BATF の ChIP-seq

マウスを交配させて Treg 特異的 BATF 欠損マウ解析を行い、ゲノム上の BATF 結合領域を比較した。そス（以下 cKO マウス）を作製した。cKO マウスは生後 8 週の結果、全 BATF 結合領域のうち 18 . 6 % が Treg 選択的に齢までに約半数が死亡し、皮膚、肺、肝臓、大腸などの組結合する領域であった。そしてこれら Treg 選択的 BATF織において炎症細胞の浸潤を伴う激しい炎症を呈した（図結合領域近傍に存在する遺伝子の Gene Ontology 解析を行++ったところ、Foxp 3 の標的遺伝子が多く含まれることがエフェクター型 Treg、CCR 7 low Foxp 3 - エフェクター型わかった。実際、Treg 選択的 BATF 結合領域の約半数にTconv の割合を検討したところ、前者が著しく減少していFoxp 3 も結合していた。これら Treg 選択的 BATF 結合たのに対し、後者は逆に顕著に増加していた。以上の結果

領域の近傍にはエフェクター型 Treg 選択的に高発現するから、BATF が Treg の皮膚への集積に必須の役割を担っ遺伝子が多く含まれており、それらの遺伝子近傍の Tregていることが明らかになった。

選択的 BATF 結合領域には、特にエフェクター型 Treg 選

BATF の役割を明らかにするために、Foxp 3と Batfflox1）。このとき各組織の CD 4 T 細胞中の CCR 7low

Foxp 3BATF による Treg の皮膚への集積メカニズムを明らか

択的に Foxp 3 が結合していた。以上の結果から、BATFにするために、cKO Treg および野生型 Treg の RNA-seq

は Foxp 3 と機能的に協調することによりエフェクター型解析を行い、BATF の標的遺伝子の同定を行った。そのTreg 選択的遺伝子の発現を制御する可能性が考えられた。

結果、BATF cKO Treg ではエフェクター型 Treg に高発

以 上 の 結 果 か ら、BATF の み な ら ず Foxp 3 も エ フ ェ

図1 Treg特異的BATF欠損マウスは皮膚炎を伴う致死的な自己免疫疾患を発症する．Treg特異的BATF欠損マウス（cKO）と対照マウス（Ctrl）マウスの生存曲線（上）と皮膚（耳介）のHE染色像（下）．

− 137 −

コスメトロジー研究報告 Vol. 28, 2020

クター型 Treg の分化と組織への集積に重要である可能性が考えられた。この可能性を検証するために、Foxp 3の DNA 結 合 活 性 を 欠 失 さ せ る amorphic 変 異 で あ る
Foxp 3 R 397 W 変異を導入したノックインマウスを解析した
ところ、この Foxp 3 変異マウスもエフェクター型 Treg を欠いており、皮膚における Treg も激減していた。

2 . 2 . 皮膚炎制御におけるTreg のTCRレパトアの役
割
Foxp 3 A 384 T 変異マウスにおいてなぜ皮膚を含む特定の臓器において Treg の集積に異常がみられ、これらの組織選択的に炎症が発症するのかを明らかにすることを目指し

図 2 TCRβ鎖固定による Foxp3A384T 変異マウスの皮膚炎増悪．
耳介の厚み（左）と白血球数（右）．て研究を進めた。1 つの仮説として、これらの組織に特異ないかと考え、TCRβfixed Foxp 3 A 384 T マウスをH-2 のハプロタ的に発現する（自己）抗原を認識する抗原特異的 Treg がこイプごとに分類し、それぞれの皮膚の肥厚、皮膚の Th 1の変異により欠損することが考えられる。この仮説を検証

応答関連遺伝子の発現を比較した。その結果、H- 2 k/k およするために、次世代 DNA シーケンシングにより Treg おび H- 2 k/b 背景の TCRβfixed Foxp 3 A 384 T マウスでのみ顕著なよび Tconv の T 細胞受容体（TCR）レパトア解析を行うこ

皮膚の肥厚や Th 1 応答関連遺伝子の発現上昇がみられた。とにした。

3 . 考察・総括

これまでに、独自に樹立した単一の TCR β 鎖を発現す
る TCR β fixed マウスを活用し、TCRα 鎖のレパトアを次世

Treg は炎症抑制のみならず、創傷治癒、発毛など、皮膚代シーケンシングにより網羅的に解析する手法を確立しの様々な生理的、病理的現象に深くかかわっている。従って、ている（TCR β 鎖を固定することで、TCRα 配列を決定す

皮膚におけるTreg の集積と機能のメカニズムを明らかにする

れば個々の細胞の TCR のクローン型を一義的に決定できことは、自己免疫疾患やアレルギー疾患などの皮膚疾患の治る）。そして、このマウスと Foxp 3 A 384 T 変異マウスを交配療という観点はもちろん、皮膚の美容と健康を保つというコスさせ、TCR βWT

fixedFoxp 3

A 384 T

マウスでも固定しない（以下A 384 T

メトロジーの観点からも重要な課題である。

マウスと同様の組織選択的

本研究により、Treg の皮膚への集積と炎症抑制機能におな Treg の減少、組織選択的な炎症がみられるかを検討しいて転写因子 BATF が必須の役割を担っていること、BATFた。炎症の指標としては、組織から単離される白血球数とは Treg の皮膚への移行・保持にかかわることが知られてい炎症性サイトカインを発現する Tconv の割合を計測した。

る遺伝子群の発現を制御することで皮膚への集積を制御してTCRβと表記）Foxp 3

その結果、TCRβ 鎖の固定の有無にかかわらず、皮膚と肺いることが明らかになった。さらに、Treg の皮膚への集積

では Foxp 3 A 384 T 変異により Treg の割合が大きく減少し白には Foxp 3 も重要であり、Foxp 3 は BATFと協調すること血球数が増加したが、肝臓では Treg の減少と白血球数のでエフェクター分化と皮膚への集積を制御する可能性が示唆増加は認められなかった。

された。このことは、BATFとFoxp 3 の機能的協調作用をマ ウ ス で は TCR β WT人為的に強化または阻害することで、皮膚において TregとFoxp 3 A 384 T マウスよりも皮膚（耳介）の厚み、白血球数（特Tconvのバランスを操作することができる可能性を示唆していに好中球数）が選択的に増加することがわかった。またる。両者の機能的協調のメカニズムの詳細を明らかにするこ炎症の程度に大きな個体差がみられた（図 2）。皮膚の炎とで、皮膚における自己免疫疾患やアレルギーなどの病的免症増悪と関連する遺伝子を定量的 RT-PCR で探索した所、疫応答を抑制し、がん免疫を強化するための新しい治療法の一 方 で、TCRβfixed

炎症が増悪した TCR β

Foxp 3fixed

A 384 T

Foxp 3A 384 T

マウスの皮膚では、開発につながることが期待される。

マウスと比べ Th 1 応答に関連するケ

一方、TCR β 鎖を固定した Foxp 3 A 384 T 変異マウスの解析

モカインとサイトカイン遺伝子の発現が特異的に亢進してから、このマウスにおいて皮膚炎が選択的に増悪する個体いた。

がいること、そして皮膚炎の重症化は H-2 k ハプロタイプのTCR βWTFoxp 3A 384 T

研究の過程で、C 57 BL/ 6 背景（MHC ハプロタイプはbfixedH- 2 ）と考えられていた TCRβ
Foxp 3A 384 T

Foxp 3WTfixedおよび TCRβマウスに、B 10 .BR 系統に由来する MHC ハプk存在に依存していることが明らかになった。現時点では皮膚炎の増悪に Foxp 3 A 384 T 変異とH-2 k のみで十分であるのか、TCR β 鎖の固定も必要であるのか不明である。この問題を検ロタイプ（H- 2 ）が混入していることが発覚した。そこで、討するために、現在 H-2 k 背景の TCR β WT Foxp 3 A 384 T マウ

皮膚炎の個体差が MHC ハプロタイプの違いによるのではスを作出して病態解析を進めている。いずれにせよ、MHC− 138 −制御性 T 細胞による皮膚恒常性維持メカニズムの解明

は TCRレパトア選択において中心的な役割を担うことから、
A 384 Tfactor Foxp3. Science 299 : 1057-61, 2003

変異とTCRレパトアの相互作用によ2） Komatsu N, and Hori S. Full restoration of peripheral

り皮膚炎が重症化することを強く示唆している。これまでのFoxp3+ regulatory T cell pool by radioresistant host

自己免疫疾患の GWAS 解析から、疾患感受性遺伝子として

cells in scurfy bone marrow chimeras. Proc Natl Acad

この知見は Foxp 3

MHC 遺伝子の特定のハプロタイプとCTLA4 やIL 2 Raなど

Sci U S A 104 : 8959-64, 2007の Treg 関連遺伝子が同定されている。このことは、特定の3） Kalekar LA, and Rosenblum MD. Regulatory T cells

MHC ハプロタイプによるTCRのレパトアの偏りとTreg の異常in inflammatory skin disease: from mice to humans. Intが相互作用することで自己免疫疾患の組織選択性が規定されImmunol 31 : 457-63, 2019

kA 384 T4） Hayatsu N, Miyao T, Tachibana M, Murakami R,変異の相互作用による皮膚炎増悪のメカニズムを解明するこKimura A, Kato T, Kawakami E, Endo TA, Setoguchi R,とで、自己免疫疾患の組織選択性を規定するメカニズムの解

Watarai H, Nishikawa T, Yasuda T, Yoshida H, and Hori

明の貢献することが期待される。

S. Analyses of a Mutant Foxp3 Allele Reveal BATF asている可能性が考えられる。H-2 ハプロタイプとFoxp 3a Critical Transcription Factor in the Differentiation and（引用文献）

Accumulation of Tissue Regulatory T Cells. Immunity

1） Hori S, Nomura T, and Sakaguchi S. Control of47 : 268-83 e9, 2017

regulatory T cell development by the transcription− 139 −