だいたいにおいて,免疫系は正しく機能する.それでもときにぱ間違い”を起こす.これらの間違いのいくつかは,免疫系そのものは正常に機能しているものの,侵入者への対応が誤っていたり過剰だったりするような特殊な状況の結果として起こる.
アレルギーは,免疫系が環境抗原(アレルゲン)に対するlgE抗体を過剰に産生することによって起こる.何がこの誤った応答をひき起こすのかはよくわかっていない.現在受入れられている考えは,免疫応答制御の欠陥がアレルゲン特異的Th2細胞を多数つくり出すというものである.これらのヘルパーT細胞は抗原特異的なlgE抗体の過剰産生を誘導する.アトピー性の人たちは,しばしば遺イ云的にアレルギー傾向を受継いでおり,微生物感染の時期や規模が,アレルギー傾向をもった人たちがアトピーになるかどうかに影響している.
自己免疫疾患は自己抗原に対する寛容維持機構が正しく機能しない場合に発生する.これもまた,なぜそのようなことが起こるのかは正確にはわかっていない.明らかなことは,自己免疫が起こるためにはその人が自己抗原を提示するMHC分子をもち,さらに,それらの抗原を認識できるレセプターをもったリンパ球が存在しなければならないということである.つまり,遺伝的な要因があり,加えて,環境因子が関係していると考えられているが,何がこれらの因子なのかを見つけるのは困難だろう.なぜなら,環境因子はたくさんあるからだ.現在,最も可能性が高い仮説は,自己免疫とは,侵入微生物が自己抗原を“擬態化”しているときに引き金を引かれるというものである.このシナリオでは,まず微生物が,微生物抗原と自己抗原の両方を認識するリンパ球を活性化する.そして,いったん微生物に対する応答としてリンパ球の活性化が起こると,これらの交差反応性リンパ球は侵入者だけでなく,感染を受けた人間の細胞やタンパク質も攻撃してしまう,と考えられている.
私たちの免疫系が最大限に働かないと,深刻な感染が起きる.ある種の免疫不全(immunodeficiency)は,免疫ネットワークの一部が慟かなくなるような遺伝的な欠陥により起こされる.また免疫不全は,人工的な免疫抑制(臓器移植や,がんの化学療法の際など)あるいは疾患(たとえばエイズ)の結果としで獲得される”こともある.
一つの遺伝子の変異による遺伝的欠陥が免疫不全を誘導することがある.たとえば,
CD40あるいはCD40Lタンパク質に欠陥をもって生まれたヒトは,T細胞依存性の抗体応答を起こすことができない.それは,T細胞が重要な補助刺激シグナルを供給できないため,あるいは,B細胞がシグナルを受取れなくなるためである.B細胞のクラススイッチと体細胞高頻度突然変異はともにCD40Lによる補助刺激を必要とする.
CD40-CD40Lの欠損の結果の一つは,B細胞が分泌するのが結介力が弱い未熟なままのlgM抗休だけになってしまうことだ.
他の遺伝的欠陥には胸腺の形成に影響を及ぼすものがある.その一つにディジョージ症候群(DiGeorge
syndrome)があり,基本的に胸腺の大部分が欠失している.機能するT細胞を欠くため,この病気の患者は命を脅かすような感染にかかりやすい.
また,遺伝的欠損がT細胞,B細胞の両方をノックアウトしてしまう場合もある. この類の病気は重症複合免疫不全症(severe
combined immunodeficiency;SCID)とよばれる.複合となっているのは,B細胞とT細胞の両方が,ともに適切な機能を果たしていないことを示している.無菌のプラスチック製カプセルの中で12年間生存したデービッド・ヘッダー(David
Vetter)という少年(アメリカではbubble boy
とよばれていた)がこの病気であった*.いろいろな突然変異がSCIDを起こすが,最もよく知られているのは,機能的なBおよびT細胞レセプターをつくるのに必要な遺伝子スプライシングを開始するタンパク質の欠損である.それらのレセプターなしには,B細胞もT細胞もまったく役に立たない.
免疫不全は自然免疫系の遺伝子欠損によっても起こる.たとえば,C3などの重要な補体タンパク質に遺伝子変異をもって生まれた人たちは,胚中心のない異常なリンパ節と,おもにlgM抗体しか産生しないB細胞をもつ.
自然および獲得免疫系を効果的に働かせるためにはさまざまな異なるタンパク質が必要であるにもかかわらず,免疫不全の原因となる変異がきわめて珍しいことは大変な驚きである.実際,遺伝的な背景をもった免疫不全で苦しむ新生児は10,000人当たりわずか1人にすぎない.私たちの免疫系は,おもなシステムが機能不全に陥ることがないように,重複しでバックアップ”機能をいくつも進化させてきた.このため,他の多くの遺伝的免疫不全が表に現れないのだろう.
遺伝的な免疫不全は比較的まれであるが,その一方で,何百万の人たちが後天的な免疫不全に罹患している.免疫不全の最大のグループはエイズウイルスに感染した人たちである.エイズウイルスは,近年,世界中で3000万人がすでに感染し,少なくとも毎年新たに300万人が感染している.医師たちが最初にこの病気が免疫不全であることに気が付いたのは,通常,免疫が抑制された人にのみにみられる感染(カリニ肺炎など)やがん(カポジ肉腫)が高頻度に起きるためであった.すぐにこの免疫不全を起こすウイルスが分離され,1型ヒト免疫不全ウイルス(HIV-1)と名付けられた.これは,現在,世界中で最も精力的に研究されているウイルスであり,その秘密を解き明かすために毎年およそ10億ドルも注ぎ込まれている.
HIV-1感染初期に起こる出来事はあまりよくわかっていない.というのも感染して数週間あるいは数力月経つまでは基本的に診断ができないからである.しかし,浮かび上がってくるのは次のような構図だ.最初にウイルスが直腸や膣の粘膜から侵入し,粘膜表面下にいるヘルパーT細胞に感染する.ウイルスはこれらの細胞の生合成機構を使って多数のコピーをつくり,そして新しくつくられたウイルスは他の細胞に感染する.感染初期では,自然免疫系が可能な限りの攻撃を行うが,獲得免疫系が戦闘準備を整えるまで,ウイルスは比較的無制限に増殖する.1週間かそこらで獲得免疫系が介入しはじめ,ウイルス特異的なB細胞,ヘルパーT細胞やキラーT細胞が活性化される.増殖した細胞はそれぞれ自分の仕事を始める.そこで,HIV-1感染では,最初の急性期の間,体内のウイルス数が急激に増大する.続いてキラーT細胞や抗体が働くようになるにつれてウイルス数は著明に減少する。
通常,天然痘ウイルスのような多くのウイルスでは,ウイルス感染の急性期は最終的にはウイルスの排除という結果で終わる.すなわち,すべての侵入ウイルスは破壊され,同しウイルスによるその後の感染を防御するため記憶B細胞および記憶T細胞かつくられる.しかし,
HIV-1の感染ではウイルスはしぶとく生き残り,次の10年あるいはもっと長い間続く慢性期へと移行する.この眥|生期の問,免疫系とHIV-1の間に激しい戦いが続くが,この戦いはウイルスがほとんどいつも勝利を収める.
感染の慢性期の間,ウイルス数は最盛急性期のときのウイルス数に比べて少なくなる.ウイルス特異的なキラーT細胞やヘルパーT細胞の数は多いままで,免疫系はいまだウイルスを打ち負かすべく必死に努力していることを示している。
しかし,慢性期の進行とともにヘルパーT細胞の全体数がゆっくり減少していく.ウイルス感染の結果,殺されるからである.最後には,ウイルス特異的キラーT細胞が必要とするヘルパーT細胞が十分にはいなくなり,キラーT細胞の数も
減り始める.新たに感染した細胞に対処するキラーT細胞があまりにも少なくなって,ウイルス数は増大していく。
最終的に免疫防御システムはウイルスに圧倒され,深刻な免疫抑制がもたらされる.エイ荒憲者は,無傷の免疫系をもっか普通の人たちにはほとんど問題とならない病原体による感染に対して無防備になってしまう.悲しいことに これらの日和見感染は免疫系が破壊されたエイ几巴者にとって命取りなのである.
なぜHIV-1は,多くの他の病原体から私たちを守ることには成功している免疫系を打ち負かすことができるのだろうか.この理由には二つある.榮一は,ウイルスそのものの性質である.すべてのウイルスは基本的には外被をもった遺伝晴報(DNAかRNA)をもつ.
HIV-1の遺伝情報はRNAであり,ウイルスが標的細胞に入った後,ウイルスの逆転写酵素によりコピーDNA(相補的DNA;CDNA)をつくる.次にウイルスがもつ別の酵素が細胞のゲノムDNAを切断し,ウイルスCDNAが細胞DNA中の欠失部分に組込まれる.これがHIV-1の嫌なところである.いったんウイルスDNAが細胞のゲノムに組込まれると,そのまま居続けることができるのである.この潜伏状態になると,感染細胞がキラーT細胞によって見破られることはない.最近のデータでは,HIV-1が潜伏感染状態に入ってから隠密ウイルスの貯蔵庫としで聖域”細胞に変化するのに5〜10日しかかからないとされている.その後,まだよくわかっていないシグナルに応答して潜伏していたウイルスが“再活性化”され,さらにウイルスをつくり,それらがまた他の細胞に感染する.
HIV―1を免疫系にとってこれほど問題あるもの匚している特徴の一つは,キラーT緇胞か見破ることができない潜伏感染を確立する能力であった.しかし,事態はさらに悪い.ウイルスRNAをコピーする逆転写酵素は非常に“誤り”を起こしやすい.ウイルスRNA断片をコピーするたびにほとんど毎回間違える.これが意味することは,感染細胞によって生み出された新しいウイルスのほとんどは変異をもち,当初感染したときのウイルスとは異なったものになっているということである.そして,これらの変異によって,新しくつくられたウイルスが免疫系から逃れることが可能になっている.たとえば,それまでキラヴT細胞によって認識されていたウイルスペプチドが認識されなくなったり,あるいは,キラーT細胞が認識するMHCがウイルスペプチドを提示できなくなったりする.事実,そのような“逃避変異体”がわずか10囗で出現することが示されている.こうした突然変異が起こると,それまでのキラーT細胞は変異したウイルスが感染した細胞には役に立だなくなり,新しいウイルスペプチドを認識できる新たなキラーT細胞が活性化されなければならなくなる.その隙に役立たすのキラーT細胞の監視から逃れたウイルスは狂ったように増殖し続け,新しい細胞に感染するたびに突然変異を起こす.つまり,
HIV-1の突然変異率が非常に高いため,ウイルスはキラー一丁細汲竡ゥ分に向けられた抗体に1歩先んじることが可能なのである.
以上のようにHI卜1をかくも絶望的にしているウイルスそのものの性質とは,検知できない潜伏感染を起こす能力と,その高い突然変異率である.しかし,これらはまだ話の半分にすぎない.第二の問題は,
HIV-1が感染する細胞に関するものである.このウイルスは特異的に免疫担当細胞を標的匚する.すなわち,ヘルパーT細胞,マクロファージ,楔状細胞である。HIV-1が免疫担当細胞に感染するとぎ結合する”タンパク質は,ヘルパーT細胞の表面に多数存在する補助レセプタータンパク質CD4である.
CD4タンパク質は数こそ少ないが,マクロファージや樹状細胞表面にも発現している.
HIV-1はこれらの免疫担当細胞を攻撃することにより,細胞機能を壊滅させ,細胞を殺す.さらに悪いことに ウイルス感染を認識したキラーT細胞による細胞傷害の標的にさせてしまうのである.このように キラー丁細胞を活性化するために必要な細胞そのものや,免疫応答の補助を提供する細胞そのものが,ウイルスにより傷害されたり破壊されたりしてしまうのである.
さらに,知らず知らずのうちにHIV―1は免疫機能に必要な過程を自分白身の感染の拡大に都合の良いように変えてしまうことで感染状態を維持している.たとえば,VV-1は樹状細胞表面に付着することができる.ウイルスは樹状細胞に乗って,
CD4+細胞が少ししかいない組織から大量のCD4+T細胞が分布しているリンパ節へと運ばれる.リンパ節内にはヘルパーT細胞だけでなく,簡単に手が届く距離に多数のHIV-1
“工場”となりうる理想的な免疫担当細胞が増殖している. また,抗体や補体によりオプソニン化されたHIV-1はリンパ節の鈩胞樹状細胞に捕捉される.この樹状細胞による提示はB細胞の活性化を手助けする.しかし,CD4゛T細胞も,またこれら樹状細胞の森を通り,オプソニン化されたHIV
1に感染されてしまう.ウイルス粒子は数カ月間鈩胞樹状細胞に結合したままでいるため,リンパ節は事実上111V
1の貯蔵庫となる. HIV-1は免疫担当細胞のリンパ節への循環をうまく利用し,これら二次リンパ器官を自らの本拠地と変えてしまうのだ.
まとめると, HIV―1感染の症状は,患者の免疫系をゆっくり破壊するウイルスの能力の結果である.ウイルスは宿主を深刻な免疫抑制状態に陥らせて死に追いやる感染症を招く。H!
V―1がこれを行うことができるのは,潜伏感染によって細胞内で潜伏することができるうえ,突然変異率が高いからだ.加えてHIV-1は,通常ウイルスに対する防衛を担う免疫担当細胞そのものに選択的に感染し,ウイルス自身を全身へ拡散させるように免疫機構を利用するのである.
治療を行わなければ,VV-1に感染した患者のほとんどは10年以内に亡くなる.幸い,今では,経済的に余裕のあるエイズ患者はウイルスの複製サイクルを標的とした化学療法(highly
active anti-retroviral treatment; HAART)を受けて,何年も寿命を延ばすことができる.しかし,この治療法に有害作用がないわけではない.実際,HAART治療を受けた患者では,発がんや認知障害,あるいは腎臓,肝臓,骨,心臓の病気などのリスクが上昇する.
興味深いことは, HIV-1感染者のうちごくわずかではあるが(1%未満),免疫系がうまく働いて感染を比較的長期間コントロールできる人間が存在するということである.これらの“エリートコントローラー”はウイルスを検出限界以下の量に抑え,15年以上も無症状のまま生活できる.当然のように免疫学者は,エリートコントローラーの免疫系が,いったいどのようにしてこの致死的なウイルス感染をコントロールしているかに大きな関心を寄せている.完全な解明には程遠いが,いくつかの手掛かりが得られてきている.
確かな発見の一つは,エリートコントローラーの自然免疫および獲得免疫が,感染後,通常の人だちよりもすばやく活発化するということである.この迅速な応答に対して,いくつか理由が見いだされている.たとえば,エリートコントローラーのある種のパターン認識レセプターは,自然免疫担当細胞によるIFN-ctやIFN-βの大量分泌の引き金を引いている.そしてこれらの“警告サイトカイン”が感染細胞のアポトーシスによる死をひき起こし,そして細胞内で複製されていたウイルスを破壊する.さらに,
IFN-cx, IFN一郎よ,感染細胞内のHIV-1の複製効率を低下させるタンパク質遺伝子の発現を活性化する.
第4章で, MHC分子が多様で多型性である理由の一つは,多くの人間の中で少なくとも一部の人たちが,どのような侵入者であってもそのペプチドと結合し捉示しうるMHC分子をもつ可能性を増大させるためであることを説明した.ある種のMHCクラス1分子が,一般の人だちよりもエリートコントローラーに頻繁に見つかるという知見はこの考えを支えるものである.ここで考えられることは,これらのMHC分子が効率的にHIV-1ペプチドを提示するので,感染細胞数のまだ少ない感染初期であってもキラーT細胞が活性化されるのではないかということである.加えて,エリートコントローラーのキラーT細胞を研究室で調べてみると,それらは,感染をコントロールできない患者からのキラーT細胞よりも優れている傾向を示す.これは,これら“スーパーキラーT細胞”による分解酵素グランザイムBの動員と標的細胞への注入によるものである.これらキラーT細胞が感染細胞をすばやく殺すことで,手に負えなくなる前に感染を制御できるようになるのではないかと思われる.
もちろん,エリートコントローラーの免疫系のユニークな特徴がもっと詳細に理解できれば,
HIV-1に感染した患者に対する新しい治療法を考案するうえで役立つだろう.しかし,エリートコントローラーであっても感染を受けた状態のままであるということは理解しておかなければならない.彼らの免疫機構はウイルスを打ち負かしてはいない.単に長い期間コントロールしているだけなのである.