Jpn. J. Clin. Immunol., 37（6）462～467（2014）Ⓒ 2014 The Japan Society for Clinical Immunology
462
総 説
新規自己抗体産生機序 ～ミスフォールドタンパクの MHC class II による抗原提示～ 大村浩一郎 ，日 和 良 介 *1
，荒 瀬 尚
*1−3
*2, 3
A new mechanism of autoantibody production: antigen presentation of misfolded protein by MHC class II Koichiro Ohmura*1, Ryosuke Hiwa*1−3 and Hisashi Arase*2, 3 *1
Department of Rheumatology and Clinical Immunology, Kyoto University Graduate School of Medicine Laboratory of Immunochemistry, World Premier International (WPI) Immunology Frontier Research Center, Osaka University *3 Department of Immunochemistry, Research Institute for Microbial Diseases, Graduate School of Medicine, Osaka University
*2
（Accepted September 19, 2014） summary Recently a new pathogenic mechanism for autoantibody production was proposed. Misfolded proteins bind to MHC class II in the endoplasmic reticulum and are processed to be presented at the cell surface. Misfolded proteins are not trimmed to peptides, but are presented as they are together with MHC class II molecules. Such misfolded protein/MHC class II complex can stimulate B cells, but not T cells, and will induce autoantibody production. One of such examples is the case of IgG heavy chain (IgGH). HLA class II can bind IgGH and presents it to the cell surface. Such IgGH/HLA class II complex can be recognized by rheumatoid factor. Surprisingly, RA susceptible HLA class II alleles can present IgGH efficiently, but RA resistant HLA class II alleles cannot. Therefore susceptibility to certain autoimmune diseases may be determined by the affinity of misfolded autoantigens to certain HLA class II alleles. Such new autoimmune mechanisms may explain the unexplained autoantibody production mechanisms. Key words misfolded protein; MHC class II; antigen presentation; autoimmune mechanism; rheumatoid factor 抄 録 自己免疫疾患において自己抗体産生機序はまだまだ不明な点が多い．何故自己抗原に対する抗体ができてしまう のか，また何故 DNA の様な非ペプチドに対する抗体ができるのか，十分な説明は現在の免疫学の知識では困難で ある．最近，我々は新たな自己抗体産生機序を報告した．すなわち，正しい立体構造をとれていない（ミスフォー ルドした）タンパクが小胞体の中で MHC class II と結合し，タンパクのまま細胞表面に提示されるのである．提示 された抗原は T 細胞ではなく，抗原特異的 B 細胞を直接刺激する．これまでに β2 ミクログロブリンを欠いた HLA class I 分子，IgG heavy chain（IgGH），mutation を入れた HEL に関して MHC クラス II 分子によるミスフォールド タンパクの抗原提示が示されている．さらに，IgGH の抗原提示においては関節リウマチの発症に感受性のある HLA class II は効率的に IgGH を細胞表面に提示しリウマトイド因子で認識されるが，感受性のない HLA class II は IgGH を細胞表面に提示できなかった．このことから，疾患感受性 HLA は自己抗原ペプチドとの親和性ではなく， ミスフォールドした自己抗原との親和性を反映しているという新たな可能性も示唆された．新たな自己抗体の産生 機序として注目される．
京都大学大学院医学研究科内科学講座臨床免疫学 大阪大学免疫学フロンティア研究センター免疫化学研 究室 *3 大阪大学微生物病研究所免疫化学分野 *1 *2
大村・新規自己抗体産生機序
463
一見，突拍子もない話に思えるが，MHC class II は
はじめに
MHC class I と違いペプチド結合部位の端が広く開
現在の免疫学の常識では，MHC class II の役割は，
いており，タンパクが結合しうる
．実際 Ii がタ
3, 4）
樹状細胞などの抗原提示細胞が外来抗原を phago-
ンパクとして結合しているわけである．ミスフォー
cytosis で細胞内にとりこみ，外来抗原由来のペプ
ルドしたタンパク/MHC class II 複合体を認識するの
チドを CD4+ T 細胞に抗原提示することととらえら
は T 細胞ではなく，B 細胞である．この新たな抗原
れている．この過程の概略を図 1 に示す．すなわ
提示の機序はこれまでうまく説明できなかった様々
ち，抗原提示細胞内にとりこまれた外来抗原はリソ
な自己抗体の産生機序を説明してくれる可能性があ
ソームでペプチドに分解される．一方，MHC class
る．
II は小胞体内で Invariant chain（Ii）とよばれる分子 と結合し，ペプチドの結合する溝が蓋をされた状
新たな抗原提示機序の発見
態で存在する．MHC class II/Ii 複合体はゴルジ体か
我々は HEK293T 細胞（ヒト腎臓上皮細胞株）に
らエンドソームとして細胞質内を移動していく過
HLA class I 遺伝子を transfection する実験を行って
程で CLIP ペプチドを残して Ii が分解される．その
いたところ，多くの HLA class I 分子は細胞表面に
後，外来抗原由来のペプチドを含んだリソソームと
発現するが，何故か HLA Cw4 は細胞表面に発現し
MHC class II/CLIP 複合体を含むエンドソームが融
ないことに気づいた．発現クローニングによって
合し，CLIP ペプチドがはずれ MHC のポケットに
最終的に HLA class II 遺伝子を HLA Cw4 遺伝子と
うまくはまるペプチドと結合して細胞表面に運ばれ
ともに transfection すると HLA-Cw4 は細胞表面に発
る．MHC class II とペプチドの複合体を CD4+T 細
現することがわかったが，その HLA Cw4 は β 2 ミ
胞が T 細胞レセプターを介して認識し免疫反応が
クログロブリン（β 2m）と結合しておらず，立体構
始まる ．この免疫反応は詳細に解析されたまぎれ
造の正常でない HLA Cw4 が細胞表面に発現してい
もない事実なのであるが，最近 MHC class II の抗原
ることが，β 2m を欠いた HLA-C を特異的に認識す
提示に新たな機構が存在することを我々は発見し
るモノクローナル抗体などを用いて明らかになっ
た ．それは正しい立体構造をとれていない（ミス
た（図 2 ）．β 2m を欠いた HLA Cw4 と HLA class II
フォールドした）タンパクが MHC class II のペプチ
が結合していることは免疫沈降法で確認され，また
ド結合部位にタンパクのままで結合し，そのまま細
HLA class II のペプチド結合部位にミスフォールド
胞表面に移動し抗原提示されるというものである．
した HLA Cw4 が結合することが，ペプチドが外れ
1）
2）
図 1 MHC class II による抗原提示機構
日本臨床免疫学会会誌（Vol. 37 No. 6）
464
合しないように保持されている．そして，二次リソ ソームと融合したエンドソームにおいては Ii から 切り離された CLIP ペプチドがはずれ，affinity の強 いペプチドと結合して細胞表面に運ばれる．ミス 図 2 ミスフォールドした HLA Cw4 は HLA class II に結合する
フォールドしたタンパクも MHC class II も Ii も小胞 体で合成されるため，小胞体内で競合すると予想さ れるが，transfection の系に用いていた HEK293T 細
ないように細工した HLA class II を transfection する
胞は Ii を発現していないため，Ii に守られていな
と HLA Cw4 は細胞表面に発現しなくなることから
い MHC class II は容易にミスフォールドタンパクと
明らかになった．
結合してしまう可能性が高い．そこで HLA-Cw4 と
ミスフォールドしたタンパクが MHC class II と結
HLA class II とを transfection する際に Ii も共に trans-
合して細胞表面に運ばれるという機構は HLA Cw4
fection してやると，HLA class II の種類によってミ
のみの特殊な現象ではなく，人工的に mutation を
スフォールドした HLA-Cw4 の発現が低下する場合
入れて S-S 結合がはずれた Hen egg lysozyme（HEL）
と低下しない場合があることが明らかになった．こ
を transfection した場合にも同様の現象がおこり，
れは HLA class II の種類によって（具体的には HLA
ミ ス フ ォ ー ル ド し た HEL は マ ウ ス MHC class II
DRB1*01:01 と HLA DRB1*04:04 を 例 に 挙 げ て い
（I-A ）に結合して細胞表面に発現するが，mutation
る）ミスフォールドした HLA Cw4 や Ii との affinity
を入れていない HEL を transfection した場合は I-A
k
HLA class II との affinity がミスフォー の違いがあり，
に結合もしないし，細胞表面にも発現されないこと
ルドした HLA Cw4 の方が Ii よりも高い場合（HLA
から，ミスフォールドしたタンパクは MHC class II
DRB1*04:04）はミスフォールドした HLA Cw4 が結
により細胞表面に抗原提示されることが示された．
合し，逆の場合（HLA DRB1*01:01）は Ii が結合す
また，この現象は transfection という強引な手法
るため，HLA Cw4 は細胞表面に運ばれないことに
でおこしている in vitro での人工的な現象にすぎな
なる．このように，ミスフォールドしたタンパクと
いのではないかという疑問が当然出てくる．そこで，
HLA class II は小胞体内で Ii と競合しつつ結合する
ミスフォールドした HLA class I を認識するモノク
と解釈される．
k
ローナル抗体と正常な HLA class I を認識するモノ
細胞表面に MHC class II とともに提示されたミス
クローナル抗体を用いて，いくつかの細胞株でミ
フォールドしたタンパクを CD4+T 細胞が認識する
スフォールドした HLA が細胞表面に発現している
ことはもちろんできない．では，特異抗体をもった
かどうかを確認すると，JY，Raji という B 細胞株
B 細胞なら認識可能であろうか？ HEL 特異的抗体
ではミスフォールドした HLA class I と正常な HLA
遺伝子（IgGH と IgGL）を transfection したマウス B
class I の両方が発現していることがわかった．さら
細胞株 A20 を，ミスフォールドした HEL と MHC
にミスフォールドした HLA class I を認識する抗体
class II（I-Ak）を transfection した CHO 細胞と混合
で免疫沈降すると，きちんと HLA class II が共沈し
培養すると，A20 細胞は活性化マーカーである CD
てくるが，正常な HLA class I を認識する抗体で免
69 を高く発現した．このことからミスフォールド
疫沈降しても HLA class II は共沈してこないことが
タンパクを結合した MHC class II は B 細胞に抗原提
示され，transfection していない一般の細胞株におい
示し B 細胞を活性化することができることがわかり，
てもミスフォールドした HLA class I が HLA class II
自己抗体を産生する証明まではまだできていないも
に結合して細胞表面に発現する現象が恒常的にお
のの，新たな自己抗体産生機序となる可能性を秘め
こっていることが明らかとなった．これはヒト末梢
ている．この場合，従来の免疫学で考えられていた
血単核球でも同様に確認された．
ような MHC class II で提示するために外来抗原を抗
では，MHC class II とミスフォールドしたタンパ
原提示細胞が取り込むという過程は必要なく，ミス
クの結合はどこでどのようにおこるのであろうか．
フォールドした自己抗原が直接 MHC class II に結合
図 1 に示すように，通常，MHC class II は小胞体お
して提示されることになり，まさに細胞内の自己抗
よびゴルジ体の中では Ii によってペプチド結合部
原が MHC class II を介して自己免疫を引き起こすと
位がふさがれており，他のペプチドやタンパクが結
いう新たなパラダイムが提唱されたことになる．
大村・新規自己抗体産生機序
465
IgGH/HLA class II の複合体が細胞表面に出なくなる
疾患感受性 HLA の新たな解釈
が，HLA class II が DRB1*04:04 のときには Ii があっ
最近自己免疫疾患の原因遺伝子の検索として，ゲ
ても IgGH と DRB1*04:04 の結合は阻害されず，細
ノムワイドの解析がおこなわれているが ，多くの
胞表面に出て RF で認識される（図 3 ）．つまり，
自己免疫疾患では特定の HLA クラス II アリルが最
HLA class II の種類（アレル）によっては Ii よりも
も疾患感受性に影響していると報告されている ．
IgGH の方が affinity が強く小胞体の中で競合的に
関節リウマチに関しても HLA-DR4 等が疾患感受性
結合することが推定される．この系でさまざまな
の HLA クラス II であることが古くから知られてい
HLA DRB1 アレルを transfection してみると驚くべ
る ．一方，リウマトイド因子（RF）は関節リウマ
き結果が得られた．RA の疾患感受性 HLA として
チ（RA）などの血中に高率にみられる自己抗体で
広く知られている shared epitope をもつ HLA DRB1
あり，変性 IgG に対する IgM 型抗体である ．Intact
7） （*01:01, *04:01, *04:03, *04:04, *10:01 など ） は い
な IgG には反応しないが，熱変性などで高次構造
ずれも Ii とともに transfection しても IgGH と結合
が変化した IgG に反応し，生体内では免疫複合体
して細胞表面に出てくるが，RA と関連がない他の
に対する自己抗体であるとも考えられるがその産生
HLA DRB1 アレル（*03:01, *09:01, *13:01, *15:01 な
機序や病的役割については不明な点が多い．そこで，
ど）はいずれも IgGH が細胞表面に出て来ないか，
RF はミスフォールドした IgG が HLA class II によっ
弱い（図 4 ）．RF が RA の発症に関わるかどうかは
て細胞外に抗原提示されて産生された抗体ではない
諸説あるが，発症に関連する HLA が IgGH の細胞
かという仮説がわいてくるが，果たしてその通りで
表面への抗原提示に強い関連があるという結果をみ
あった ．HLA class II と IgG の heavy chain（IgGH）
ると，RF の pathogenicity に再び光があたるかもし
を HEK293T 細 胞 に transfection す る と 細 胞 表 面 に
れない．
5）
6）
7）
8）
9）
HLA class II とともに IgGH が運ばれ RF で認識さ
さらに興味深いことに，RA 以外の疾患や健常人
れ る． し か し，IgGH の み（HLA class II な し ） を
で時に RF が陽性となるが，その血清のほとんどが，
transfection した場合や，intact な IgG である膜に結
HLA と IgGH の complex を認識しないことから，
合した IgGH と IgG light chain（IgGL）を transfection
RA と他疾患での RF では epitope が異なる可能性が
しても HLA class II とは結合せず，RF で認識もさ
高いことが示された（図 5 ）．
れないことが示された．Ii を HLA class II（DRB1* 03:01 も し く は DRB1*04:04） と IgGH と と も に
今後の展望
transfection すると HLA class II が DRB1*03:01 のと
HLA class II 分子がミスフォールドしたタンパク
きには Ii は IgGH と DRB1*03:01 の結合を阻害して
と小胞体内で直接結合し，タンパクのままで細胞
図 3 invariant chain（Ii）よりも affinity の強い HLA class II が IgG heavy chain（IgGH）と結合する
466
日本臨床免疫学会会誌（Vol. 37 No. 6）
合体を形成し，細胞表面に運ばれていることの in vivo での証明が今後の課題であろう．さらに，ミス フォールドしたタンパクが提示されることで，自己 抗体が産生され，それが疾患の発症につながること を証明することが最も重要なポイントであろう． 次に，ミスフォールドしたタンパクが抗原提示さ れる機序の解明である．小胞体内でミスフォールド したタンパクは常に生成されており，通常は分子シャ ペロンにより正しく折りたたまれるか，それでもダ メな場合はプロテオソームによって分解されるとい う機構が備わっている ．はたしてどのような場合 10）
に分解されないで，HLA class II と結合して抗原提 示されるのかという機序の解明は重要である．また， 図 4 RA 発 症 に 関 連 す る HLA DRB1 ア レ ル が 効 率 的 に IgGH を抗原提示する HEK293T 細 胞 に IgG heavy chain，light chain，invariant chain，HLA DRα，異なる HLA DRB1 アレルを transfect し細 胞表面の IgG を RF を含んだ RA 標準血清で染色．各 HLA DRB1 アレルの RA 発症 odds ratio を横軸に，各 HLA DRB1 アレルを transfect した際の細胞表面 IgGH/HLA DR 複合体 発現を FACS による MFI で縦軸に plot した．RA に対する odds ratio が高い HLA DRB1 アレルほど IgGH/HLA DR 複合 体発現が強いことがわかる．
ミスフォールドタンパクの細胞表面への提示は定常 状態の末梢血でも示されていることから ，決して 1）
特殊な環境のみでみられるわけではないため，特異 的 B 細胞を刺激したり，抗体産生細胞に分化させ るスイッチを入れたり，また制御する機構もあるは ずである．自己抗体産生機序の解明に重要なポイン トであろう．また，多くの pathogenic な抗体は IgG 型である．一般に IgM から IgG へのクラススイッ チには T 細胞の関与が必要とされるが，本総説で
表面まで運ばれ，B 細胞を直接刺激するという新
紹介した抗原提示機序では T 細胞を介さないで直
たな抗原提示機序が明らかにされた．関節滑膜で
接 B 細胞を刺激するのだが，本機序のみでは IgG
HLA class II と IgG が結合していることが proximity
へのクラススイッチが説明しにくい．
ligation assay という方法で示されており ，in vivo 9）
でも同様の機序が働いていることが示唆されるが，
おわりに
HLA class II と結合した IgG がミスフォールドした
新たな自己免疫疾患発症機序が提唱された．まだ
タンパクかどうか，また細胞内のミスフォールドし
まだ検証の必要な部分，これから明らかにしていく
たタンパクが小胞体内で HLA class II と結合して複
べき課題は多いが，多くの自己免疫現象を説明しう
図 5 RA 以外の疾患で陽性となる RF は RA の RF とはエピトープが異なる HEK293T 細胞に IgG heavy chain と HLA DR4 を transfect し，RA 標準血清を用いて抗 IgG/HLA-DR 複合体抗体の抗体価を測定． RA 151 名，SLE 20 名，抗リン脂質抗体症候群（APS）117 例，健常人 128 例の血清中の RF titer と抗 IgG/HLA-DR 複合体抗体抗 体価を plot した．抗体価 400 未満は赤で，400 以上は青で plot した．
大村・新規自己抗体産生機序
る壮大な仮説であろう．従来の自己免疫機序との整 合性もひとつひとつ検証が必要であるが，決して従 来の自己免疫機序を否定するものではない．現在， どの程度の自己抗体産生にこの自己免疫機序が関係 しているのか確認中であるが，タンパクの高次構造 が関連する自己抗体や翻訳後修飾されたタンパクに 対する自己抗体は有力な候補である．また，ミス フォールドタンパクは平常時においてもある程度 MHC class II とともに細胞表面に出ていることから， ミスフォールドタンパクに対する B 細胞トレラン スも想定される．トレランスの誘導とその破綻機序 およびその制御機構の解明も今後の課題である． 文 献 1） Neefjes, J., et al.: Towards a systems understanding of MHC class I and MHC class II antigen presentation. Nat Rev Immunol. 11: 823⊖836, 2011. 2） Jiang, Y., et al.: Transport of misfolded endoplasmic reticulum proteins to the cell surface by MHC class II molecules. Int Immunol. 25: 235⊖246, 2013. 3） Stern, L.J., et al.: Crystal structure of the human class II MHC protein HLA-DR1 complexed with an influenza virus peptide. Nature. 368: 215⊖221, 1994.
467
4） Busch, R., et al.: Invariant chain protects class II histocompatibility antigens from binding intact polypeptides in the endoplasmic reticulum. EMBO J. 15: 418⊖428, 1996. 5） Okada, Y., et al.: Meta-analysis identifies nine new loci associated with rheumatoid arthritis in the Japanese population. Nat Genet. 44: 511⊖516, 2012. 6） Trowsdale, J., et al.: Major histocompatibility complex genomics and human disease. Annu Rev Genomics Hum Genet. 14: 301⊖323, 2013. 7） Gregersen, P.K., et al.: The shared epitope hypothesis. An approach to understanding the molecular genetics of susceptibility to rheumatoid arthritis. Arthritis Rheum. 30: 1205⊖1213, 1987. 8） Dörner, T., et al.: Rheumatoid factor revisited. Curr Opin Rheumatol. 16: 246⊖253. 9） Jin, H., et al.: Autoantibodies to IgG/HLA class II complexes are associated with rheumatoid arthritis susceptibility. Proc Natl Acad Sci USA. 111: 3787⊖ 3792, 2014. 10） Meusser, B., et al.: ERAD: the long road to destruction. Nat Cell Biol. 7: 766⊖772, 2005.
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新規自己抗体産生機序 ～ミスフォールドタンパクの MHC class II による抗原提示～ 大村浩一郎 ，日 和 良 介 *1
，荒 瀬 尚
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A new mechanism of autoantibody production: antigen presentation of misfolded protein by MHC class II Koichiro Ohmura*1, Ryosuke Hiwa*1−3 and Hisashi Arase*2, 3 *1
Department of Rheumatology and Clinical Immunology, Kyoto University Graduate School of Medicine Laboratory of Immunochemistry, World Premier International (WPI) Immunology Frontier Research Center, Osaka University *3 Department of Immunochemistry, Research Institute for Microbial Diseases, Graduate School of Medicine, Osaka University
*2
（Accepted September 19, 2014） summary Recently a new pathogenic mechanism for autoantibody production was proposed. Misfolded proteins bind to MHC class II in the endoplasmic reticulum and are processed to be presented at the cell surface. Misfolded proteins are not trimmed to peptides, but are presented as they are together with MHC class II molecules. Such misfolded protein/MHC class II complex can stimulate B cells, but not T cells, and will induce autoantibody production. One of such examples is the case of IgG heavy chain (IgGH). HLA class II can bind IgGH and presents it to the cell surface. Such IgGH/HLA class II complex can be recognized by rheumatoid factor. Surprisingly, RA susceptible HLA class II alleles can present IgGH efficiently, but RA resistant HLA class II alleles cannot. Therefore susceptibility to certain autoimmune diseases may be determined by the affinity of misfolded autoantigens to certain HLA class II alleles. Such new autoimmune mechanisms may explain the unexplained autoantibody production mechanisms. Key words misfolded protein; MHC class II; antigen presentation; autoimmune mechanism; rheumatoid factor 抄 録 自己免疫疾患において自己抗体産生機序はまだまだ不明な点が多い．何故自己抗原に対する抗体ができてしまう のか，また何故 DNA の様な非ペプチドに対する抗体ができるのか，十分な説明は現在の免疫学の知識では困難で ある．最近，我々は新たな自己抗体産生機序を報告した．すなわち，正しい立体構造をとれていない（ミスフォー ルドした）タンパクが小胞体の中で MHC class II と結合し，タンパクのまま細胞表面に提示されるのである．提示 された抗原は T 細胞ではなく，抗原特異的 B 細胞を直接刺激する．これまでに β2 ミクログロブリンを欠いた HLA class I 分子，IgG heavy chain（IgGH），mutation を入れた HEL に関して MHC クラス II 分子によるミスフォールド タンパクの抗原提示が示されている．さらに，IgGH の抗原提示においては関節リウマチの発症に感受性のある HLA class II は効率的に IgGH を細胞表面に提示しリウマトイド因子で認識されるが，感受性のない HLA class II は IgGH を細胞表面に提示できなかった．このことから，疾患感受性 HLA は自己抗原ペプチドとの親和性ではなく， ミスフォールドした自己抗原との親和性を反映しているという新たな可能性も示唆された．新たな自己抗体の産生 機序として注目される．
京都大学大学院医学研究科内科学講座臨床免疫学 大阪大学免疫学フロンティア研究センター免疫化学研 究室 *3 大阪大学微生物病研究所免疫化学分野 *1 *2
大村・新規自己抗体産生機序
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一見，突拍子もない話に思えるが，MHC class II は
はじめに
MHC class I と違いペプチド結合部位の端が広く開
現在の免疫学の常識では，MHC class II の役割は，
いており，タンパクが結合しうる
．実際 Ii がタ
3, 4）
樹状細胞などの抗原提示細胞が外来抗原を phago-
ンパクとして結合しているわけである．ミスフォー
cytosis で細胞内にとりこみ，外来抗原由来のペプ
ルドしたタンパク/MHC class II 複合体を認識するの
チドを CD4+ T 細胞に抗原提示することととらえら
は T 細胞ではなく，B 細胞である．この新たな抗原
れている．この過程の概略を図 1 に示す．すなわ
提示の機序はこれまでうまく説明できなかった様々
ち，抗原提示細胞内にとりこまれた外来抗原はリソ
な自己抗体の産生機序を説明してくれる可能性があ
ソームでペプチドに分解される．一方，MHC class
る．
II は小胞体内で Invariant chain（Ii）とよばれる分子 と結合し，ペプチドの結合する溝が蓋をされた状
新たな抗原提示機序の発見
態で存在する．MHC class II/Ii 複合体はゴルジ体か
我々は HEK293T 細胞（ヒト腎臓上皮細胞株）に
らエンドソームとして細胞質内を移動していく過
HLA class I 遺伝子を transfection する実験を行って
程で CLIP ペプチドを残して Ii が分解される．その
いたところ，多くの HLA class I 分子は細胞表面に
後，外来抗原由来のペプチドを含んだリソソームと
発現するが，何故か HLA Cw4 は細胞表面に発現し
MHC class II/CLIP 複合体を含むエンドソームが融
ないことに気づいた．発現クローニングによって
合し，CLIP ペプチドがはずれ MHC のポケットに
最終的に HLA class II 遺伝子を HLA Cw4 遺伝子と
うまくはまるペプチドと結合して細胞表面に運ばれ
ともに transfection すると HLA-Cw4 は細胞表面に発
る．MHC class II とペプチドの複合体を CD4+T 細
現することがわかったが，その HLA Cw4 は β 2 ミ
胞が T 細胞レセプターを介して認識し免疫反応が
クログロブリン（β 2m）と結合しておらず，立体構
始まる ．この免疫反応は詳細に解析されたまぎれ
造の正常でない HLA Cw4 が細胞表面に発現してい
もない事実なのであるが，最近 MHC class II の抗原
ることが，β 2m を欠いた HLA-C を特異的に認識す
提示に新たな機構が存在することを我々は発見し
るモノクローナル抗体などを用いて明らかになっ
た ．それは正しい立体構造をとれていない（ミス
た（図 2 ）．β 2m を欠いた HLA Cw4 と HLA class II
フォールドした）タンパクが MHC class II のペプチ
が結合していることは免疫沈降法で確認され，また
ド結合部位にタンパクのままで結合し，そのまま細
HLA class II のペプチド結合部位にミスフォールド
胞表面に移動し抗原提示されるというものである．
した HLA Cw4 が結合することが，ペプチドが外れ
1）
2）
図 1 MHC class II による抗原提示機構
日本臨床免疫学会会誌（Vol. 37 No. 6）
464
合しないように保持されている．そして，二次リソ ソームと融合したエンドソームにおいては Ii から 切り離された CLIP ペプチドがはずれ，affinity の強 いペプチドと結合して細胞表面に運ばれる．ミス 図 2 ミスフォールドした HLA Cw4 は HLA class II に結合する
フォールドしたタンパクも MHC class II も Ii も小胞 体で合成されるため，小胞体内で競合すると予想さ れるが，transfection の系に用いていた HEK293T 細
ないように細工した HLA class II を transfection する
胞は Ii を発現していないため，Ii に守られていな
と HLA Cw4 は細胞表面に発現しなくなることから
い MHC class II は容易にミスフォールドタンパクと
明らかになった．
結合してしまう可能性が高い．そこで HLA-Cw4 と
ミスフォールドしたタンパクが MHC class II と結
HLA class II とを transfection する際に Ii も共に trans-
合して細胞表面に運ばれるという機構は HLA Cw4
fection してやると，HLA class II の種類によってミ
のみの特殊な現象ではなく，人工的に mutation を
スフォールドした HLA-Cw4 の発現が低下する場合
入れて S-S 結合がはずれた Hen egg lysozyme（HEL）
と低下しない場合があることが明らかになった．こ
を transfection した場合にも同様の現象がおこり，
れは HLA class II の種類によって（具体的には HLA
ミ ス フ ォ ー ル ド し た HEL は マ ウ ス MHC class II
DRB1*01:01 と HLA DRB1*04:04 を 例 に 挙 げ て い
（I-A ）に結合して細胞表面に発現するが，mutation
る）ミスフォールドした HLA Cw4 や Ii との affinity
を入れていない HEL を transfection した場合は I-A
k
HLA class II との affinity がミスフォー の違いがあり，
に結合もしないし，細胞表面にも発現されないこと
ルドした HLA Cw4 の方が Ii よりも高い場合（HLA
から，ミスフォールドしたタンパクは MHC class II
DRB1*04:04）はミスフォールドした HLA Cw4 が結
により細胞表面に抗原提示されることが示された．
合し，逆の場合（HLA DRB1*01:01）は Ii が結合す
また，この現象は transfection という強引な手法
るため，HLA Cw4 は細胞表面に運ばれないことに
でおこしている in vitro での人工的な現象にすぎな
なる．このように，ミスフォールドしたタンパクと
いのではないかという疑問が当然出てくる．そこで，
HLA class II は小胞体内で Ii と競合しつつ結合する
ミスフォールドした HLA class I を認識するモノク
と解釈される．
k
ローナル抗体と正常な HLA class I を認識するモノ
細胞表面に MHC class II とともに提示されたミス
クローナル抗体を用いて，いくつかの細胞株でミ
フォールドしたタンパクを CD4+T 細胞が認識する
スフォールドした HLA が細胞表面に発現している
ことはもちろんできない．では，特異抗体をもった
かどうかを確認すると，JY，Raji という B 細胞株
B 細胞なら認識可能であろうか？ HEL 特異的抗体
ではミスフォールドした HLA class I と正常な HLA
遺伝子（IgGH と IgGL）を transfection したマウス B
class I の両方が発現していることがわかった．さら
細胞株 A20 を，ミスフォールドした HEL と MHC
にミスフォールドした HLA class I を認識する抗体
class II（I-Ak）を transfection した CHO 細胞と混合
で免疫沈降すると，きちんと HLA class II が共沈し
培養すると，A20 細胞は活性化マーカーである CD
てくるが，正常な HLA class I を認識する抗体で免
69 を高く発現した．このことからミスフォールド
疫沈降しても HLA class II は共沈してこないことが
タンパクを結合した MHC class II は B 細胞に抗原提
示され，transfection していない一般の細胞株におい
示し B 細胞を活性化することができることがわかり，
てもミスフォールドした HLA class I が HLA class II
自己抗体を産生する証明まではまだできていないも
に結合して細胞表面に発現する現象が恒常的にお
のの，新たな自己抗体産生機序となる可能性を秘め
こっていることが明らかとなった．これはヒト末梢
ている．この場合，従来の免疫学で考えられていた
血単核球でも同様に確認された．
ような MHC class II で提示するために外来抗原を抗
では，MHC class II とミスフォールドしたタンパ
原提示細胞が取り込むという過程は必要なく，ミス
クの結合はどこでどのようにおこるのであろうか．
フォールドした自己抗原が直接 MHC class II に結合
図 1 に示すように，通常，MHC class II は小胞体お
して提示されることになり，まさに細胞内の自己抗
よびゴルジ体の中では Ii によってペプチド結合部
原が MHC class II を介して自己免疫を引き起こすと
位がふさがれており，他のペプチドやタンパクが結
いう新たなパラダイムが提唱されたことになる．
大村・新規自己抗体産生機序
465
IgGH/HLA class II の複合体が細胞表面に出なくなる
疾患感受性 HLA の新たな解釈
が，HLA class II が DRB1*04:04 のときには Ii があっ
最近自己免疫疾患の原因遺伝子の検索として，ゲ
ても IgGH と DRB1*04:04 の結合は阻害されず，細
ノムワイドの解析がおこなわれているが ，多くの
胞表面に出て RF で認識される（図 3 ）．つまり，
自己免疫疾患では特定の HLA クラス II アリルが最
HLA class II の種類（アレル）によっては Ii よりも
も疾患感受性に影響していると報告されている ．
IgGH の方が affinity が強く小胞体の中で競合的に
関節リウマチに関しても HLA-DR4 等が疾患感受性
結合することが推定される．この系でさまざまな
の HLA クラス II であることが古くから知られてい
HLA DRB1 アレルを transfection してみると驚くべ
る ．一方，リウマトイド因子（RF）は関節リウマ
き結果が得られた．RA の疾患感受性 HLA として
チ（RA）などの血中に高率にみられる自己抗体で
広く知られている shared epitope をもつ HLA DRB1
あり，変性 IgG に対する IgM 型抗体である ．Intact
7） （*01:01, *04:01, *04:03, *04:04, *10:01 など ） は い
な IgG には反応しないが，熱変性などで高次構造
ずれも Ii とともに transfection しても IgGH と結合
が変化した IgG に反応し，生体内では免疫複合体
して細胞表面に出てくるが，RA と関連がない他の
に対する自己抗体であるとも考えられるがその産生
HLA DRB1 アレル（*03:01, *09:01, *13:01, *15:01 な
機序や病的役割については不明な点が多い．そこで，
ど）はいずれも IgGH が細胞表面に出て来ないか，
RF はミスフォールドした IgG が HLA class II によっ
弱い（図 4 ）．RF が RA の発症に関わるかどうかは
て細胞外に抗原提示されて産生された抗体ではない
諸説あるが，発症に関連する HLA が IgGH の細胞
かという仮説がわいてくるが，果たしてその通りで
表面への抗原提示に強い関連があるという結果をみ
あった ．HLA class II と IgG の heavy chain（IgGH）
ると，RF の pathogenicity に再び光があたるかもし
を HEK293T 細 胞 に transfection す る と 細 胞 表 面 に
れない．
5）
6）
7）
8）
9）
HLA class II とともに IgGH が運ばれ RF で認識さ
さらに興味深いことに，RA 以外の疾患や健常人
れ る． し か し，IgGH の み（HLA class II な し ） を
で時に RF が陽性となるが，その血清のほとんどが，
transfection した場合や，intact な IgG である膜に結
HLA と IgGH の complex を認識しないことから，
合した IgGH と IgG light chain（IgGL）を transfection
RA と他疾患での RF では epitope が異なる可能性が
しても HLA class II とは結合せず，RF で認識もさ
高いことが示された（図 5 ）．
れないことが示された．Ii を HLA class II（DRB1* 03:01 も し く は DRB1*04:04） と IgGH と と も に
今後の展望
transfection すると HLA class II が DRB1*03:01 のと
HLA class II 分子がミスフォールドしたタンパク
きには Ii は IgGH と DRB1*03:01 の結合を阻害して
と小胞体内で直接結合し，タンパクのままで細胞
図 3 invariant chain（Ii）よりも affinity の強い HLA class II が IgG heavy chain（IgGH）と結合する
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日本臨床免疫学会会誌（Vol. 37 No. 6）
合体を形成し，細胞表面に運ばれていることの in vivo での証明が今後の課題であろう．さらに，ミス フォールドしたタンパクが提示されることで，自己 抗体が産生され，それが疾患の発症につながること を証明することが最も重要なポイントであろう． 次に，ミスフォールドしたタンパクが抗原提示さ れる機序の解明である．小胞体内でミスフォールド したタンパクは常に生成されており，通常は分子シャ ペロンにより正しく折りたたまれるか，それでもダ メな場合はプロテオソームによって分解されるとい う機構が備わっている ．はたしてどのような場合 10）
に分解されないで，HLA class II と結合して抗原提 示されるのかという機序の解明は重要である．また， 図 4 RA 発 症 に 関 連 す る HLA DRB1 ア レ ル が 効 率 的 に IgGH を抗原提示する HEK293T 細 胞 に IgG heavy chain，light chain，invariant chain，HLA DRα，異なる HLA DRB1 アレルを transfect し細 胞表面の IgG を RF を含んだ RA 標準血清で染色．各 HLA DRB1 アレルの RA 発症 odds ratio を横軸に，各 HLA DRB1 アレルを transfect した際の細胞表面 IgGH/HLA DR 複合体 発現を FACS による MFI で縦軸に plot した．RA に対する odds ratio が高い HLA DRB1 アレルほど IgGH/HLA DR 複合 体発現が強いことがわかる．
ミスフォールドタンパクの細胞表面への提示は定常 状態の末梢血でも示されていることから ，決して 1）
特殊な環境のみでみられるわけではないため，特異 的 B 細胞を刺激したり，抗体産生細胞に分化させ るスイッチを入れたり，また制御する機構もあるは ずである．自己抗体産生機序の解明に重要なポイン トであろう．また，多くの pathogenic な抗体は IgG 型である．一般に IgM から IgG へのクラススイッ チには T 細胞の関与が必要とされるが，本総説で
表面まで運ばれ，B 細胞を直接刺激するという新
紹介した抗原提示機序では T 細胞を介さないで直
たな抗原提示機序が明らかにされた．関節滑膜で
接 B 細胞を刺激するのだが，本機序のみでは IgG
HLA class II と IgG が結合していることが proximity
へのクラススイッチが説明しにくい．
ligation assay という方法で示されており ，in vivo 9）
でも同様の機序が働いていることが示唆されるが，
おわりに
HLA class II と結合した IgG がミスフォールドした
新たな自己免疫疾患発症機序が提唱された．まだ
タンパクかどうか，また細胞内のミスフォールドし
まだ検証の必要な部分，これから明らかにしていく
たタンパクが小胞体内で HLA class II と結合して複
べき課題は多いが，多くの自己免疫現象を説明しう
図 5 RA 以外の疾患で陽性となる RF は RA の RF とはエピトープが異なる HEK293T 細胞に IgG heavy chain と HLA DR4 を transfect し，RA 標準血清を用いて抗 IgG/HLA-DR 複合体抗体の抗体価を測定． RA 151 名，SLE 20 名，抗リン脂質抗体症候群（APS）117 例，健常人 128 例の血清中の RF titer と抗 IgG/HLA-DR 複合体抗体抗 体価を plot した．抗体価 400 未満は赤で，400 以上は青で plot した．
大村・新規自己抗体産生機序
る壮大な仮説であろう．従来の自己免疫機序との整 合性もひとつひとつ検証が必要であるが，決して従 来の自己免疫機序を否定するものではない．現在， どの程度の自己抗体産生にこの自己免疫機序が関係 しているのか確認中であるが，タンパクの高次構造 が関連する自己抗体や翻訳後修飾されたタンパクに 対する自己抗体は有力な候補である．また，ミス フォールドタンパクは平常時においてもある程度 MHC class II とともに細胞表面に出ていることから， ミスフォールドタンパクに対する B 細胞トレラン スも想定される．トレランスの誘導とその破綻機序 およびその制御機構の解明も今後の課題である． 文 献 1） Neefjes, J., et al.: Towards a systems understanding of MHC class I and MHC class II antigen presentation. Nat Rev Immunol. 11: 823⊖836, 2011. 2） Jiang, Y., et al.: Transport of misfolded endoplasmic reticulum proteins to the cell surface by MHC class II molecules. Int Immunol. 25: 235⊖246, 2013. 3） Stern, L.J., et al.: Crystal structure of the human class II MHC protein HLA-DR1 complexed with an influenza virus peptide. Nature. 368: 215⊖221, 1994.
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