がんと免疫 生命基礎科学講座 小林正伸 TEL/FAX:

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1 がんと免疫 生命基礎科学講座 小林正伸 TEL/FAX:0133-23-1508
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2 免疫監視機構 １．非特異的免疫（自然免疫） １）物理的・機械的 通常健康な皮膚や粘膜は最近の侵入を許さない。 ２）液性因子
　　１）物理的・機械的 　　　通常健康な皮膚や粘膜は最近の侵入を許さない。 　　２）液性因子 　　　涙、唾液、鼻汁、胃酸などは微生物を洗い流したり、生育を阻害する。 　　３）細胞性因子 　　　好中球とマクロファージは、微生物を貪食して破壊する。 ２．特異的免疫 　　１）液性免疫 　　　　血漿タンパク中に含まれる免疫グロブリン（抗体）が、抗原と結合することで細菌の溶解、毒 　　　　　性物質の中和、抗体依存性細胞傷害などの反応を起こして、自己を守るシステム。Ｂリンパ 球の最終分化細胞である形質細胞が免疫グロブリンを産生する。 　　２）細胞性免疫 　　　免疫担当細胞の「食べる」「殺す」機能が中心となる免疫応答を細胞性免疫といい、ヘルパーＴ 　　　　細胞の制御のもとでＢ細胞の抗体産生やキラーＴ細胞の実働部隊を動かして自己を守ってい 　　　　る。細胞性免疫が効果を発揮するのは、抗体が届かないところであり、細胞内に寄生するウイ 　　　　ルスや結核菌、サルモネラ菌などの細胞内寄生細菌、真菌が標的となる。

3 癌細胞を攻撃できる免疫細胞 単球 マクロファージ（組織内を移動し、異物を飲み込んで貪食）
単球 マクロファージ（組織内を移動し、異物を飲み込んで貪食） 樹状細胞（高い抗原提示能力。T細胞に抗原情報を伝達し活性化） リンパ球 　T細胞（B細胞やキラーT細胞などを助けるヘルパーT細胞、ウイルス感染細胞や 　がん細胞を殺すキラーT細胞、免疫を抑制する制御性T細胞などがある） 　B細胞（抗原特異的な抗体を分泌） 　NK細胞（体内をパトロールし、ウイルス感染やがん細胞を監視し傷害） 　NKT細胞（NK細胞とT細胞の性質を併せ持つ。免疫調節作用あり）

4 抗原提示細胞によるMHCクラスIIを介した抗原提示
１．マクロファージ、樹状細胞による抗原提示 異物の貪食 異物の消化・分解 MHCクラスIIにのせて提示 T細胞 了解！ これが異物だよ！ ２．B細胞による抗原提示 これが異物だよ！ 了解！ 結合しないので 取り込まない B細胞 結合するので 取り込む B細胞 T細胞

5 抗原特異的Tリンパ球の増加 抗原特異的リンパ球の増加 抗原提示細胞により活性化されたTリンパ球は、分裂・増殖して自らのクローンを増やす。
CD8陽性T細胞はその過程で成熟し、細胞質内にパーフォリンやグランザイムなどを含んだ細胞傷害顆粒を持つエフェクター細胞になる。 CD4陽性T細胞は、Th1またはTh2のパターンを示すサイトカイン産生細胞へと分化する。 　エフェクター細胞はリンパ節を離れ、血流に従って全身を巡る。その過程で炎症の起こっている組織に近付くと、そこでは血管内皮細胞に接着分子発現の変化が起こっている。それを検知したエフェクターTリンパ球は血管の外に出て、局所のマクロファージなどによる抗原刺激を受けてサイトカインを産生したり（CD4陽性T細胞の場合）、ウイルスに感染した標的細胞を破壊したりする（CD8陽性T細胞の場合）。

6 私が作っている蛋白質の一部です。良く調べてください。
抗原提示とMHCクラスI パターン１ 自己ですね。放置します。 パターン２ 非自己ですね。死刑！ MHC T細胞 一致 一致せず T細胞受容体 抗原ペプチド 抗原ペプチド 非自己 私が作っている蛋白質の一部です。良く調べてください。 標的細胞 MHC 自己 非自己 排除へ MHCクラスIによる抗原提示 MHCクラスIによる抗原提示後の T細胞の反応

7 がんに免疫が働いていると考えられる根拠 １）がん組織にリンパ球が浸潤している。 ２）がんが最初の治療後、長期にわたって眠っていることがある。
３）小児、高齢者など免疫力の弱いヒトに発がんし易い。 ４）免疫不全患者、免疫抑制処置を施行された患者は、発がん 　　リスクが高い。 ５）患者のリンパ球が試験管内で癌細胞を殺す。 ６）癌細胞にがん抗原が検出される（がん抗原ペプチド）。

8 腫瘍免疫の概念 感染症 臓器移植 がん 異物性 強い 強い 弱い （抗原性） エフェクターの主体 液性免疫 細胞性免疫 細胞性免疫
　　　　　　　　　　　感染症　　　　臓器移植　　　　　 がん 異物性 強い　　　　 　強い　　　　　　 弱い （抗原性） エフェクターの主体 液性免疫　　　細胞性免疫　　　 細胞性免疫 ヘルパーT 細胞 Th2 Th Th1　　　　　 サイトカイン IL-4,-5 IL-12,2 IL-12,2 IL IFN-γ,TNF-α IFN-γ,TNF-α 自然抵抗性 あり　　　　　なし　　　　　　 あり 獲得免疫　　　　　　 あり　　　　　あり　　　　　　 あり 免疫逃避 少ない　　　　なし　　　　　　 あり 医療の役割 免疫増強　　　免疫抑制　　　　 免疫増強 　　　　　　　　　　　　　　　　　 免疫逃避の誘導 免疫逃避の解除

9 感染免疫と腫瘍免疫 侵入してきた異物である病原体に対して、樹状細胞などの抗原提示細胞が抗原をリンパ球に提示し、抗体産生、killer T lymphocyteの増殖が起こり、最終的に排除する。 遺伝子の変異によってがん化した細胞に対して、変異遺伝子やがん関連抗原を標的としてkiller T lymphocyteの増殖が起こると考えられている。

10 癌細胞の抗原性 （1）新しい遺伝子情報がウイルスによってもち込まれる （例，子宮頸癌のヒトパピローマウイルスE6およびE7蛋白）
（2）発癌物質により癌遺伝子や腫瘍抑制遺伝子が変異し，それ 　　らが新しい蛋白配列を直接的につくるか，または正常では発 　　現しないか，したとしても非常に低レベルの蛋白を蓄積する 　　ように誘導するかのいずれか（ras, p53） （3）正常ではかなり低レベルか（例，前立腺特異抗原，悪性黒 　　色腫関連の抗原）または胚発生期のみに発現する（癌胎児抗 　　原）蛋白の蓄積量が異常に高まる （4）腫瘍性細胞により細胞膜の恒常性が損われ，正常では細胞 　　膜内に埋もれている抗原が露出する （5）腫瘍性細胞が死ぬと，正常では細胞内または細胞小器官内 　　に隔離されている抗原が放出される

11 がん抗原の本態 １．がんの免疫は、 癌細胞に正常細胞にはない非自己分子（抗原）が存在する ことを前提にしている。
　　癌細胞に正常細胞にはない非自己分子（抗原）が存在する 　　ことを前提にしている。 ２．最近、がん抗原が少数個のアミノ酸から成る（ペプチド） 　　として同定された。 ３．がん抗原ペプチドは癌細胞膜面の主要組織適合抗原に組み 　　込まれて発現される。 ４．主要組織適合抗原に組み込まれたがん抗原ペプチドはTリ 　　ンパ球の受容体に認識される。 ５．がん抗原ペプチドが認識されると同時に共刺激分子(CD80、 　　CD86）がないと免疫の記憶が残らない。 ６．がん抗原ペプチドをワクチンとして用いた免疫療法が検討 　　されている（活動免疫療法）。

12 ひとのがん抗原

13 ヒトのがん抗原ペプチドの例 遺伝子名称 由来がん細胞 拘束MHC 報告者 MAGE-1 メラノーマ細胞 HLA-A1 Bruggen,
(MZ2-MEL) HLA-Cw16 Boon ら MAGE 　 メラノーマ細胞　　 HLA-A1 or A2　　　 BAGE 乳癌細胞 HLA-Cw16 GAGE1, グリオーマ　　　　　 HLA-Cw6 RAGE 腎がん細胞　 HLA-B7 MART メラノーマ細胞　　　 HLA-A2 Kawakami, Gp 同上 HLA-A2 Rosenbergら　 F 胃癌細胞　　　　　　 HLA-A31 佐藤ら SURVIVIN　　　　　　 各種がん細胞 HLA-A2 佐藤ら SART-1,2 & 扁平上皮がん細胞　　　 HLA-A2601 伊東ら NY-ESO メラノーマ細胞 HLA-A2 中山ら MUC 　　　　 乳がん細胞など MHC非拘束　 HER2/neu 乳がん細胞など HLA-A2

14 癌の免疫逃避機構 １．腫瘍側 ２．宿主側 抗原発現の低下 免疫寛容 MHC発現低下 サプレッサーの誘導 ペプチドのMHCへの結合低下
　抗原発現の低下 　　　MHC発現低下 　　　ペプチドのMHCへの結合低下 　　　共刺激分子(CD80,CD86) 発現低下 　免疫抑制因子の産生 　　　TGF-β, PGE2など 　　　IL-10, IL-6など 　免疫エフェクターの 腫瘍集積性の低下 ２．宿主側 　免疫寛容 　サプレッサーの誘導 　Th1/Th2バランスの異常 (Th２型サイトカイン優位) 　APCの機能不全 　血清免疫抑制因子 　アネルギー

15 ひと腫瘍における免疫抑制機構 担癌患者では、癌細胞が産生する様々な分子がトリガーとなり、癌細胞自体が産生する免疫抑制分子に加えて、制御性T細胞や骨髄由来抑制性細胞や制御性樹状細胞などの各種免疫抑制性細胞のカスケード的誘導により、免疫抑制環境が構築される。悪性黒色腫、大腸癌などでは、活性型BRAF(V600E)共通変異やRAS変異などによるMAPKシグナルの恒常的亢進により、癌細胞の増殖・浸潤亢進や、さらに、IL-10, VEGF, IL-6などの多様な免疫抑制性因子産生を介して、樹状細胞成熟化の阻害、制御性樹状細胞誘導などの免疫抑制にも関与する

16 免疫回避機構の例 −腫瘍局所でのTGF-bの産生−
マウス移植腫瘍における腫瘍局所のTGF産生を免疫染色した。右はブレオマイシン処理したマウスで、TGF産生が抑制されている。 担癌マウスにブレオマイシンを投与するとIL-2さん性能が回復することがわかる。

17 免疫応答機構の老化メカニズム（仮説） 老化に伴ってPD-1というマーカー陽性の新しいTリンパ球集団増加する。通常Tリンパ球は、リンフォカインと呼ばれる多様な生理活性因子を産生して、抗体産生、キラー細胞誘導、炎症反応などの免疫反応を起こす。しかしこのPD-1陽性Tリンパ球集団はそのような獲得免疫応答能を完全に欠質し、かわりにマクロファージなどの自然免疫系の細胞が作るオステオポンチンという強力な炎症性サイトカインを大量に産生する。このような機能的変化は、主にC/EBPαという遺伝子の発現に起因している。C/EBPαはマクロファージなどの骨髄球（白血球）の分化と機能を司るマスター遺伝子であり、通常のTリンパ球には発現されない。従って、PD-1陽性Tリンパ球は骨髄球（白血球）へあたかも「先祖返り」した細胞のように見える。

18 新しい免疫療法−NKT細胞療法− NKT細胞は、1990年代になって解析が進み、T細胞、B細胞、NK細胞に次ぐ「第4のリンパ球」と呼ばれるようになったが、末梢血中ではリンパ球全体のわずか0.1パーセント以下しかない。NKT細胞にはたった1つの受容体しかない。その1つの受容体に結合し、NKT細胞を活性化することができるのは、糖脂質のα-ガラクトシルセラミドという物質。

19 新しい免疫療法−NKT細胞療法の効果− これまでに、17名の進行肺がん患者（第IIIB、IV期あるいは再発症例）を対象に第１相・第２相臨床試験を終了した。平均余命６ヶ月とされる標準治療終了後の進行期肺がんあるいは再発肺がんの場合で、 免疫反応の得られた60％の患者さん(10例)の生存期間中央値は31.9ヶ月で、症例全体でも生存期間の延長（19ヶ月）が認められた。

20 新しい免疫療法−樹状細胞療法− 抗原提示細胞である樹状細胞に腫瘍抗原ワクチンとともに投与することで、生体内でkiller T細胞を続々と誕生させて、癌細胞を破壊しようとする治療法。

21 新しい免疫療法−樹状細胞療法− 進行膵がん患者に対してWT1ペプチドワクチンと樹状細胞療法を試みた成績
効果判定ができたのは18症例だった。18症例の成績をまとめると、完全寛解が2例、部分寛解が7例、不変が5例となっている。

22 新しい免疫療法−自家がんワクチン療法− さん（59歳）の場合　2004年2月に左乳房潰瘍・呼吸困難で来院、胸水貯留・多発性骨転移・肝転移があった乳がんの手術を4月施行、術後CEF治療（ファルモルビシン＋エンドキサン＋5-FU）6クール終了後、同年10月自家がんワクチン投与開始（この患者さんの場合、例外的に3クールを希望）翌年3月まで肝転移巣長期不変（SD）。しかし腫瘍マーカーが上昇。その後、通常よりも低い用量の化学療法（タキソテール40ミリグラム／日）を再開、2006年5月、腫瘍マーカーがほぼ正常化。大型骨転移巣が激減、一部消失（上の写真）した。

23 日本におけるペプチドワクチンの臨床試験 病院名 高知大学医学部分子免疫学 WT1ワクチン臨床試験事務局
病院名 高知大学医学部分子免疫学 　　WT1ワクチン臨床試験事務局 　　臨床試験の免疫療法　WT1ペプチドによるガンワ 　　クチン療法 ２．病院名 大阪大学大学院医学系研究科 ３．病院名 東京大学医科学研究所付属病院　外科 　　臨床試験の免疫療法　ペプチドワクチン療法 ４．病院名 愛知県がんセンター病院 血液・細胞療法部 　　　　　　研究所 腫瘍免疫学部 　　　　　　臨床試験の免疫療法　同定済みマイナー組織適合 　　　　　　抗原ペプチドを用いた、同種造血細胞移植後に再 　　　　　　発した造血器腫瘍に対する免疫療法 　　　　　養子免疫療法（免疫細胞療法）、マイナー組織適合抗 　　　　　原以外の抗原を標的とした免疫療法 ５．病院名 東京大学医学部付属病院　脳神経外科 　　　　　　臨床試験の免疫療法　樹状細胞療法 ６．　病院名 金沢大学大学院医学系研究科 　　　　補完代替医療学講座 　　　　臨床試験の免疫療法 　WT1ペプチドによるガンワクチン 　　　　療法 ７．　病院名 九州大学大学院 医学研究院 　　　　先端医療医学部門 腫瘍制御学分野 　　　　臨床試験の免疫療法 難治性固形がんに対する「免 　　　　疫監視機構構築療法」 ８．　病院名 慶應義塾大学医学部 先端医科学研究所 　　　　細胞療法研究部門 　　　　臨床試験の免疫療法 樹状細胞療法

24 FDAで承認された癌ワクチン

25 Provengeの問題点 Provengeは、患者自身の白血球から作製されるワクチン。患者から採取した細胞を薬剤で処理して患者の身体に戻すことにより免疫反応を惹起（じゃっき）させ、正常な細胞を損傷することなく癌細胞を死滅させる。FDAによると、2週間おきに3回静脈注射（静注）するという。このワクチンを開発したのは米Dendreo社（シアトル）。同社がホルモン療法に不応性の進行前立腺癌患者を対象に最初の臨床試験を実施した結果、Provengeにより平均4.5カ月の生存期間の延長がみられ、患者によっては2～3年の延長も認められた。 Provengeの投与時期が課題となっており、化学療法またはホルモン療法の前に使用する方がよいかどうかは明らかにされていないという。また、患者が白血球を定期的に提供しなければならない点や、予測される費用が計7万5,000ドル（約705万円）と極めて高額な点など、いくつかの問題もある。

26 １）免疫に関与する２種類の細胞（PとL） 免疫の神経支配 病気を防ぐ 細胞群には リンパ球(L)と 顆粒球(P)がある。 リンパ球と
顆粒球の比率は 自律神経によって 調節されている。

27 １）免疫に関与する２種類の細胞（PとL）（続き）
免疫の神経支配 １）免疫に関与する２種類の細胞（PとL）（続き） リンパ球系の細胞は 自分以外のものを 貪食する マクロファージから 進化してきた。

28 免疫の神経支配 ２）自律神経の臓器支配 昼　外に向かう活動　　体内に向かう活動　夜

29 ３）ナチュラル・キラー(NK)細胞 免疫の神経支配 ナ チ ュ ラ ル ・ 自 キ 己 で ｜ な 細 い 胞 細 は 胞 を 殺 す
「絵でわかる免疫（安保）による」

30 免疫の神経支配 これらリンパ球活性を 高めるためには まず意欲をもつこと

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33 4）ストレスと免疫 免疫の神経支配 がん患者に おいてがん細胞が 殺されにくいのは リンパ球の比率が 少ないからである。
「絵でわかる免疫（安保）による」

34 免疫の神経支配 4）ストレスと免疫（続き） がん予防や 治療には、 極力ストレスを 少なくする ことが大切 「絵でわかる免疫（安保）による」

35 免疫の神経支配 4）ストレスと免疫（続き） いろいろなストレスがたまると 顆粒球が増加して、 その影響が 上皮細胞の増殖を促進し、
リンパ球機能が抑制され 癌の発生を促す

36 神経内分泌系による免疫抑制（１） 交感神経系 副交感神経系 アドレナリン受容体 アセチルコリン受容体 顆粒球／貪食細胞系 リンパ球系
免疫の神経支配 4）ストレスと免疫（続き） 神経内分泌系による免疫抑制（１） 交感神経系 副交感神経系 アドレナリン受容体 アセチルコリン受容体 顆粒球／貪食細胞系 リンパ球系 免疫能上昇 活性酸素／組織破壊

37 神経内分泌系による免疫抑制（２） 神経緊張 Tリンパ球の抑制 4）ストレスと免疫（続き） 免疫の神経支配 下垂体刺激によるACTHの産生
副腎刺激グリココルチコイド産生 Tリンパ球の抑制

38 免疫の神経支配 4）ストレスと免疫（続き） ストレスと実験がん細胞の増殖 １）ストレスは発がんを促進する（内田ほか）
２）ストレスはがん細胞の転移を促進する 　　　　　　　　　　　　　　　（広川ら） ３）がんの治療に有効なBRMは 　　ストレスを緩和する　　　　（羽室ら、内田ら）

39 免疫の神経支配 4）ストレスと免疫（続き） 神経内分泌系による免疫抑制（３） ストレス NK細胞活性の抑制

40 免疫の神経支配 ５）笑いによる NKの活性化 NK細胞のがん細胞 傷害性は 「笑い」や「リラックス」 で増強される。 「ストレス」や「過労」
で減弱される。 「絵でわかる免疫（安保）による」

41 加齢とともに免疫能は低下するが、個体差大きい。
老化と免疫　 加齢とともに免疫能は低下するが、個体差大きい。 T細胞系 　　　　　健康高齢者（６０歳以上）では 　　　　　末梢のリンパ球数が減少し始める。 　　　　　ナイーブT細胞の減少と 　　　　　メモリーT細胞の増加 　　　　　　　　細胞性免疫反応（ツベルクリン反応など） 　　　　　　　　の低下

42 老化と免疫 B細胞系 一般に、 加齢による変化は少ない。 血清中の免疫グロブリン増加、 免疫グロブリン陽性B細胞の増加。
外来性抗原に対する抗体産生は低下するが、 自己抗体産生は増加する。 　　　つまり、自己免疫疾患になりやすい。 高齢者の免疫能低下は日和見感染に結びつく。