テキサス大学（UTサウスウェスタン）の研究者らは、DNA感知酵素が小さなバイオリアクターとして作用し、先天性免疫を刺激する分子を作り出す液滴を形成すると報告している。2018年7月5日にScience誌でオンライン公開された。この研究は、感染、自己免疫疾患、および癌に対する新規治療法につながる可能性がある。
ハワード・ヒューズ医学研究所の研究者で、この研究の上席著者であるUTサウスウェスタンの分子生物学教授 Zhijian James Chen博士は、これらの病気3つの共通点は、細胞質として知られている細胞のゲル様の内部にDNAが存在することであると言う。
この研究の筆頭著者は大学院生のMingjian Du氏である。 2012年、Chen博士の研究室では、先天性免疫に対する細胞性警報システムのセンサーとして機能するサイクリックGMP-AMP合成酵素（cGAS）を発見した。
人体には2つの免疫系がある。第一は、脅威から身を守る生まれつきの先天性免疫システム。第二は、病原体を根絶するために特殊な免疫細胞を配備する適応免疫システムです。先天性免疫センサーであるcGASは、病原体や自己免疫疾患の場合は自己細胞から、遺伝物質が存在すべきでない細胞領域にDNAが出現すると警報を鳴らす。
Chen博士はまた、酵素cGASによって産生され、先天性免疫応答を引き起こす二次メッセンジャー小分子cGAMPを同定した。今回の研究では、cGASが病原性のDNAに遭遇するとDNAと結合して液滴サイズのマイクロリアクターが形成され、膜が欠損しているにも関わらず保持されることが判明している。
この研究では、液滴を液相分離として保持するメカニズムが同定された。これは、サラダドレッシングのボトルを振り混ぜた後、油が酢から分離する方法に似ている。「液滴はマイクロリアクターとして働き、免疫系を活性化する小分子cGAMPを生成する反応を促進する」「この経路を詳細に理解することにより、がんやその他の疾病の様々な薬物を開発することが可能になるだろう」とChen博士は述べた。
いくつかの企業が治療法の開発に取り組んでいる。 細胞内の自己DNAによってcGASが異常に作動する狼瘡などの自己免疫疾患の場合、目的はcGAS阻害剤を見つけることだ。感染症では、体の免疫防御を強化するのが良いだろう。癌免疫療法の効果を高めるためにcGAS経路を刺激する薬物を見出すことも期待されている。
この研究で、Du氏とChen博士はcGASシステムの閾値効果を発見した。試験管試験では、DNAとcGASの両方が膜のない液滴の形成を開始するために必要であるが、微量のDNAまたは酵素だと警報が鳴らないことを発見した。DNAとcGASの両方のレベルが閾値に達すると、液滴が形成され、本格的に始動する。この閾値反応はcGASが細胞内の酵素と接触する可能性のある自己DNAの低レベルは許容するが、ウイルス感染のようにDNAが閾値レベルに達すると厳しい応答を引き起こす。
「このメカニズムは、免疫系が健康な人に自己免疫反応を引き起こすことなく感染症と戦うことができることを保証する。しかし、細胞内のcGASと接触する自己DNAのレベルが上昇している個体では、自己免疫疾患が起こる可能性がある」とChen博士は付け加えた。
「以前は自己免疫疾患のマウスモデルを研究していたが、cGAS酵素の50％を取り除いた実験では、マウスの病気が完全に治癒したことが分かった。 cGAS-DNA相分離の閾値効果の新しいモデルがその発見を説明している」とChen博士は述べた。
【BioQucik News:Scientists Identify Body’s Microreactors for Innate Immunity】
