ナチュラルキラー T細胞と 糖脂質リガンド - J-Stage

【解説】

Natural Killer T Cells and Their Glycolipid Ligands

Takuya TASHIRO, Kenji MORI, 理化学研究所ライフサイエンス 技術基盤研究センター創薬化学基盤ユニット

近年，T細胞の一種であるナチュラルキラーT（NKT）細胞 の機能が次々と明らかにされている．このリンパ球は糖脂質 抗 原 を 認 識 し て 活 性 化 さ れ，多 種 類 の サ イ ト カ イ ン 産 生 を 行って免疫賦活・抑制両方の反応を誘導することができる．

目的とする免疫応答を選択的に誘導させるために，種々の糖 脂 質 抗 原 を 用 い た 構 造 活 性 相 関 研 究 が 精 力 的 に 行 わ れ て い る．ま た，2012年 に はNKT細 胞 療 法 に よ る 肺 が ん 治 療 が 先 進 医 療Bと し て 承 認 さ れ た．NKT細 胞 と は ど の よ う な も の なのか，その活性化機構とともに概説する．

はじめに

1986年，千葉大学の谷口らは均一な抗原レセプター をもつT細胞を発見した．この特異な系列のリンパ球 は，のちにNKT細胞 （Natural Killer T cell） と呼ばれ ることとなり，がんや感染防御，移植片の生着における 免疫寛容，さらには糖尿病やさまざまな疾患との関連が 報告されることとなった^（1）

．NKT細胞の名前は，NK細

胞の性質を併せ持つT細胞であることに由来する^（2）

．肝

臓や骨髄に存在するT細胞系列の細胞群の約50%，脾臓 では約5%を占めている．NKT細胞の最大の特徴は，

（ほとんど）多様性のないただ1種類で均一なT細胞受 容体 （T cell receptor ; TCR） を発現している点である．

さらに，通常のT細胞のTCRがアミノ酸断片を認識す る の に 対 し て，NKT細 胞 のTCR（以 下，NKT-TCR）

は糖脂質を抗原として認識する点で，抗原の認識範囲を T細胞と補完し合っている．

本稿では，NKT-TCRの抗原認識機構から，どういっ た抗原がNKT細胞のリガンドとして活性化を行うの か，そしてNKT細胞の機能を制御した臨床応用の現状 までを概説する．

NKT

細胞の働き

NKT細胞はNK細胞の性質も備えていることから，

がん細胞などに対してプログラム細胞死を誘導できる．

ただし生体内における存在量が少ないことから，直接的 な細胞障害活性の効果は限定的である．一方で，NKT 細胞は多量のサイトカインを産生する能力を有してい

ナチュラルキラー T細胞と 糖脂質リガンド

田代卓哉，森 謙治

る．IFN-

γ

などのヘルパー T （helper T : Th） 1型サイト カイン産生による自然免疫系の活性化，IL-4などのTh2 型サイトカイン産生によるB細胞の抗体産生促進やアレ ルギー性炎症の惹起，IL-17産生による非アレルギー反 応の誘導，そしてIL-10産生による自己免疫疾患の発症 抑制に関与していると考えられている．これら4つの機 能はそれぞれ異なったNKT細胞の亜集団によって行わ れていることが解明されつつある．感染防御に関係する 亜集団が全体の約90%を占めていることや，クローン 増殖を必要とせず，抗原認識後即座に多量のサイトカイ ン産生を行うことができることから，現在ではNK細胞 やT細胞，B細胞などの活性化を誘導するアジュバント

（賦活化）機能が生体内での主な役割であると考えられ ている^（1）

．

NKT

細胞による抗原認識機構

NKT細胞が糖脂質を抗原として活性化され，サイト カイン産生を通して免疫反応を誘導する機構の概略を図

1

に示す．NKT-TCRがCD1d分子と糖脂質との複合体を 認 識 す る 様 子 は，2007年 に ヒ トNKT-TCR/糖 脂 質 KRN7000 （1）/CD1dのX線結晶構造が報告され，明ら かにされた^（3）

．CD1d/糖脂質複合体において，1の2本

のアルキル鎖はF′およびA′と呼ばれる疎水性ポケット に収められており，一方で糖部分はCD1dの疎水性ポ ケット外にさらされている．CD1d， 糖脂質 （1） および NKT-TCRについて以下に解説する．

1.  CD1d：抗原提示タンパク質

CD1とは，樹状細胞やB細胞などの抗原提示細胞上に 存在し，非ペプチド性抗原の提示を行う膜上タンパク質 である．なかでもCD1dはNKT細胞に対して糖脂質を 提示する役割を担っている．クラスI型のMHC（主要 組織適合）分子に似た構造で，

α

鎖と

β

2ミクログロブリ ンの二量体からなる．この

α

鎖上部に疎水性ポケットが あり，糖を含む親水性部を

α

鎖上の2本の

α

へリックス で挟みながらCD1d表面に提示する．また，CD1dは種 属に1種類しか存在しない（多様性がない）抗原提示タ ンパク質であり，柔軟性に富んでいて，天然・非天然を 問わずさまざまな（糖）脂質と結合して，それらを提示で きる．また，CD1dは種属間で極めて類似しているた め，ヒトNKT-TCRはマウスのCD1dを認識して活性化 され，その逆も可能である．

2.  α -ガラクトシルセラミド：NKT

細胞の糖脂質抗原 CD1dに結合し，NKT細胞を強力に活性化する糖脂質 としてKRN7000 （図1, 化合物

1）が知られている

^（4）

．こ

の糖脂質は1995年にキリンビール（株）によって開発され た抗腫瘍活性物質である^（5）

．琉球大学の比嘉らが沖縄産

海綿 の抽出物から単離した糖脂質ア ゲラスフィン-9b （2） をもとに構造活性相関 （Structure‒ 

Activity Relationship ; SAR） 研究が行われて見いだされ 図1^■CD1d依存型NKT細胞の活性化機構

（A） NKT細胞による糖脂質リガンドの認識と活性化の機構． 

（B） ヒトVα24Jα18（I型） NKT細胞のNKT-TCRがCD1d/糖脂質 複合体を認識する際の結合様式．I型NKT細胞では，NKT-TCR のVα鎖が糖脂質の認識を行う．（C） KRN7000 （1） とアゲラス フィンの主成分 （Agelasphin-9b, 2） の構造と開発．

抗腫瘍活性の強い 類縁体の探索

（構造活性相関研究）

た．その2年後に千葉大学の谷口らによって，1がCD1d のリガンドであり，NKT細胞を活性化することが明ら かにされた^（4）

．

免疫学者の間では

α

-GalCerとも呼ばれる

1

は，炭素数 18のフィトスフィンゴシンと炭素数26の直鎖飽和カル ボン酸（セロチン酸）からなるセラミドに，ガラクトー スが

α

-結合した

α

-ガラクトシルセラミドである．マウ ス，ヒトいずれのCD1dとも強固に結合して強い免疫賦 活活性を示すことから，NKT細胞の研究者にとっては 活性評価の際の標準物質として重要な役割を果たしてお り，市販されている．

3.  NKT細胞の T

細胞受容体：NKT-TCR

CD1dに提示された糖脂質を認識するNKT細胞は，

NKT-TCRに着目して2種類に大別される．V

α

24J

α

18

（ヒト，マウスではV

α

14J

α

18）という均一な可変部位を もつTCRを発現しているものをI型，それ以外はII型に 分類される^（6）

．大部分のNKT細胞はI型であるため，

一見するとNKT細胞のTCRには多様性がないように見 える．そのためI型NKT細胞を invariant（不変な）

NKT細胞と呼ぶこともある．T細胞のTCRには10¹¹〜 10¹⁵種類あることと比較すると特異である．また，V

α

鎖は極限られた種類のV

β

鎖と対をなしており，ヒトで はV

β

11と の み 会 合 す る（マ ウ ス で は90%以 上 がV

β

8.2）

．なぜV α

24はT細胞のTCRでは使われていないの か，なぜJ

α

18とだけ遺伝子再構成を起こすのかなど，

いまだによくわかっていない点も多い．なお，invariant  NKT細胞は糖脂質

1

とCD1dとの複合体を認識して活性 化されることから，1を認識するNKT細胞をI型，それ 以外をII型として分類することもある．

NKT

細胞を活性化する天然糖脂質リガンド 個体内の糖脂質（内在性）も外来性糖脂質も，いずれ もNKT細胞によって認識されて免疫反応を誘導する．

ここではCD1dに提示されてNKT細胞を刺激する糖脂 質について述べる．紙面の都合上，本稿ではI型NKT 細胞のリガンドについて述べる．II型NKT細胞のリガ ンドについてはほかの総説を参考にしていただきた い^（7）

．外来性という範疇には，筆者らが長年取り組んで

きたNKT細胞の選択的活性化を誘導する合成糖脂質の SAR研究が含まれるが，これに関しては章を分けて「I 型NKT細胞の合成リガンド」において解説する．

1.  NKT細胞の内在性リガンド

NKT細胞は，病原体を除いた環境下でも正常に分化 し，クローン増殖して存在している．また，常に活性化 された状態にあり，抗原刺激に対して即座に免疫応答を 行う．これらの点から，古くから内在性リガンドの存在 が指摘されており，その探索研究が行われている．2004 年，Zhou, Bendelacらはリソソームのスフィンゴ糖脂質 であるイソグロボトリヘキソシルセラミド（iGb3, 3, 図

2

_） がヒト，マウスNKT細胞に認識されることを報告した．

一方で，ヒトでは3の合成酵素が存在しないことや，iGb3  シンターゼノックアウトマウスにおいてもNKT細胞は 正常に分化していることから，3がNKT細胞の分化誘 導に必須の内在性リガンドなのかはさらなる議論が必要 であろう．また2011年にBrennerらは，微生物感染に より

β

-グルコシルセラミド （

β

-GlcCer, 4） の生体内濃度 が高まることから，内在性リガンドであると報告してい る^（8）

．これらセラミドに糖が β

-結合した糖脂質はどのよ

図2^■天然に由来する主なI型NKT 細胞リガンド

うにCD1dに結合してNKT細胞に認識されるのであろ うか．Rossjohnらは，3を含め数種の

β

-グリコシドに対 してNKT-TCR, CD1dとの結晶構造を解明している．糖 部位の水酸基が

α

-体，

β

-体間で同じアミノ酸残基と水素 結合を形成している点は興味深い^（9）

．

リン脂質もまた，NKT細胞のリガンドとなりえるこ とが知られている．生体内に広く存在しているリゾフォ スファチジルコリン （LPC, 5） は炎症細胞において濃度 が上昇していることからNKT細胞の内在性リガンドと 考えられており^（10）, NKT-TCR/5/CD1dの共結晶も得ら れている^（11）

．また，胸腺細胞由来の脂質 6

もまたNKT 細胞のリガンドとなることが2012年に報告されてい る^（12）

．T細胞と同様，NKT細胞の分化，成熟は胸腺内

で起こることから，6はNKT細胞の成熟に必須の内在 性リガンドであると考えられている．

2.  NKT細胞の外来性天然リガンド

KRN7000 （1） 開発のもととなった

2を筆頭に，数多

くの糖脂質がI型NKT細胞の天然リガンドとして報告 されている．NKT細胞が感染防御のために働いている ことから，特に微生物由来の脂質リガンドに関する報告 例が多い．天然由来の脂質成分は多数の構造類縁体（た とえばアルキル鎖長がさまざまに異なったもの）が含ま れていることが多いため，正確な生物試験の実施には合 成品を用いることが望ましい． 種のバク テリアから単離された

α

-ガラクチュロノシルセラミド 

（GalA-GSL, 7） や ラ イ ム 病 の 病 原 体 で あ る

由来の

α

-ガラクトシルジアシルグリセロー ル （BbGL-2c, 8） などにおいては，合成品を用いた活性 試験のみならずマウスNKT-TCR, CD1dとの結晶構造も 決定されている^（13）

．最近，真菌由来の糖脂質もまた

NKT細胞を活性化すると報告された．喘息との関連が

あるとされる腐生性真菌 由来の糖

脂質アスペルアミドB （9） もまたCD1dにより提示さ れ，I型NKT細胞を活性化する^（14）

．NKT細胞は広範な

糖脂質の認識に関係しているようである．

スフィンゴイド塩基の構造と免疫賦活活性

スフィンゴシン（10, 図

3

）は，ドイツの医化学者 Thudichumにより1884年に脳から初めて単離され，そ の化学構造が謎であったことから，ギリシャ神話に出て くる謎かけの奇獣スフィンクス （sphinx） にちなんで命 名された話は有名である．スフィンゴシンを含め一連の スフィンゴイド塩基は，セリンとパルミトイル-CoAか

ら生合成されるスフィンガニン （11） から導かれる．極 性部分に着目すると，生体内に存在しているスフィンゴ イド塩基は，主に

10,  11

とフィトスフィンゴシン （12） 

の3種に分類される．また，哺乳類の表皮中では遊離の スフィンゴイド塩基の約15%が6-ヒドロキシスフィンゴ シン （13） であることが知られており，これらスフィン ゴイド塩基 （10〜13） を含むセラミドならびに

β

-グリコ シルセラミドの存在も報告されている^（15）

．

われわれは最近，これら4種のスフィンゴイド塩基を 含む糖脂質の間での免疫賦活活性を精査した．活性差を 十分に検出できるように，糖部分は

α

-ガラクトシドに，

アシル鎖はセロチル基に統一した．これまでのSAR研 究から，

α

-ガラクトシドが

β

-体およびほかの糖を導入し たものよりも強力な活性を示すことと，CD1dの疎水性

マウス（in vivo, i.v.）では最も

多量のIFN-γを産生誘導する

ヒトNKT-TCRは1のみを認識し，

14，15では活性化されない

マウス（in vivo, i.v.）において，14 は1の約２倍，15と16 は1 と同程度のIFN-γ産生を誘導した．IL-4 産生誘導能 は4種全て同程度であった

なおヒトの系での16の活性試験は未実施

O HO HO HOO

NH OH

O (CH₂)₂₃Me

14

OH

(CH₂)₁₂Me 4

5 HO

NH2

OH

Sphingosine (10)

(CH₂)₁₂Me 4

5

O HO HO

HOO NH

OH

O (CH₂)₂₃Me

KRN7000 (1)

OH

(CH2)12Me HO

NH₂ OH

Phytosphingosine (12)

(CH2)12Me

OH OH

O HO HO

HOO NH

OH

O (CH₂)₂₃Me

15

OH

(CH2)12Me

4 HO

NH₂ OH

Sphinganine (11)

(CH2)12Me

4

O HO HO

HOO NH

OH

O (CH2)23Me

16

OH

HO NH₂

OH

6-Hydroxysphingosine (13)

(CH₂)₁₁Me OH (CH₂)₁₁Me

OH

6 6

図3^■天然型スフィンゴイド塩基の構造と，そのα-ガラクトシ ルセラミドのSAR

マウス（in vivo, i.v.）では最も

多量のIFN-γを産生誘導する

ヒトNKT-TCRは1のみを認識し，

14，15では活性化されない

マウス（in vivo, i.v.）において，14 は1の約２倍，15と16 は1 と同程度のIFN-γ産生を誘導した．IL-4 産生誘導能 は4種全て同程度であった

なおヒトの系での16の活性試験は未実施

O HO HO

HOO NH

OH

O (CH2)23Me

14

OH

(CH₂)₁₂Me 4

5 HO

NH₂ OH

Sphingosine (10)

(CH₂)₁₂Me 4

5

O HO HO HOO

NH OH

O (CH₂)₂₃Me

KRN7000 (1)

OH

(CH₂)₁₂Me HO

NH2

OH

Phytosphingosine (12)

(CH₂)₁₂Me

OH OH

O HO HO HOO

NH OH

O (CH₂)₂₃Me

15

OH

(CH₂)₁₂Me

4 HO

NH2

OH

Sphinganine (11)

(CH₂)₁₂Me

4

O HO HO

HOO NH

OH

O (CH₂)₂₃Me

16

OH

HO NH₂

OH

6-Hydroxysphingosine (13)

(CH₂)₁₁Me OH (CH₂)₁₁Me

OH

6 6

A′ポケットがセロチル基で過不足なく充填され，最も 多量のサイトカイン産生を誘導することが見いだされて いるためである．マウス （ ） においては，生体内 で最も多量に存在している10を主鎖にもつ糖脂質

14が

最も多量のIFN-

γ

産生を誘導した．一方で糖脂質

15, 16

の活性は1と同程度であった．マウスNKT細胞が14に 強く反応するのとは対照的に，ヒトNKT-TCRは

1に対

してのみ強い活性を示し，4-位に水酸基をもたないス フィンゴシン鎖をもつ糖脂質は認識しないことが報告さ れている^（16）

．換言すれば，ヒトNKT細胞の活性化には

フィトスフィンゴシンの4-位水酸基が必須だということ である．ただし図1に示したように，ヒトNKT-TCR/1/

CD1dの結晶構造中では，4-位水酸基は水素結合形成に 関与している形跡が認められない．Molecular Dynam- icsシミュレーションなどによる結合状態の経時的な解 析により，今後4-位水酸基の役割が明らかになることを 期待したい．

なおわれわれは，マウス （ ） に対して最も反応 の強かった糖脂質14に対応する

β

-ガラクトシルセラミド と

β

-グルコシルセラミドの合成と活性評価も行っている．

これらはIFN-

γ

の産生をほとんど誘導しない一方で，十 分に検出可能な量のIL-4の産生を誘導した．生体内に多 量に存在している

β

-グリコシルセラミドはC24 : 1のアシ ル鎖（ネルボニル基）をもつものが多く（脳では約70%,   脾臓では約35%）^（17）, それらはセロチル基をもつものと 同程度の活性を示すと考えられる．したがって，これら 糖脂質は体内でNKT細胞を弱く活性化している可能性 が高い．

I

型

NKT

細胞の合成リガンド

KRN7000 （1） は強力にNKT細胞を活性化するあまり，

1度の投与でTh1型，Th2型両方のサイトカインを同時 かつ多量に産生誘導する．Th1/Th2いずれかを選択的 に産生誘導するような糖脂質が開発できれば，免疫反応 を自在に操ることで抗がん剤，あるいは自己免疫疾患の 治療薬として応用できる可能性がある^（18）

．しかもCD1d

やI型NKT-TCRには多様性が少ないことから，万人に 効果が期待できる．そのような背景から，さまざまなI 型NKT細胞のリガンドが合成されSARが調べられてい る．容易に改変可能な部分構造は図

4

_{に示す5カ所であ} ろう．1のSARに関しては多くの総説があるので，詳細 はそれらを参照していただきたい^（19）

．ここではTh1型

およびTh2型の免疫応答を優先的に誘導するいくつか の糖脂質を挙げるにとどめる．

ここで，Okiらにより提唱されているSARの重要な 傾向を紹介しておきたい^（20）

．Th1型サイトカインであ

るIFN-

γ

の体内濃度は抗原糖脂質での刺激後12 〜 24時 間後に極大となるのに対して，Th2型サイトカインの IL-4は1 〜3時間と，投与後の早い時間帯で極大となる．

したがって，CD1dとの親和性の高い抗原は強い活性化 シグナルがNKT細胞に伝えられるためIFN-

γ

産生を誘 導し，逆に親和性が低いものはIL-4を選択的に産生誘 導するというものである．アルキル鎖長と産生される Th1/Th2サイトカイン比の相関が調べられており，鎖 長の長いもの（＝CD1dの疎水性ポケットと親和性が高 いもの）はTh1型に，鎖長が短くなるとIFN-

γ

の産生量 が低下してTh2型の免疫応答が誘導されることが示さ れている（図

5

_）

_．

1.  Th1型に偏った免疫応答を誘導する糖脂質

CD1dとの親和力が強い，あるいは化合物自身が代謝 を受けにくく長時間NKT細胞を刺激できる糖脂質は，

1よりもTh1型側に偏った免疫応答を誘導する糖脂質

（Th1型糖脂質）である傾向が見られる．ただし，IL-4 の産生量を低下させるための有効な構造改変はいまだ明 らかではない．

1）CD1d

との親和力の増強

Wongらにより，アルキル鎖上に芳香環を導入した類 縁体が開発されている．7DW8-5 （17） は

π

‒

π

スタッキン グなどの効果によりCD1dとの親和性が高まっており，

ヒトの系において高いTh1/Th2比でサイトカイン産生 を誘導する．HIVなどのワクチンアジュバントとして 臨床応用に向けた研究が進められている．

糖部位の6-位水酸基はNKT-TCR, CD1dいずれのアミ ノ酸残基とも水素結合を形成していないばかりか，周囲 をCD1dの疎水性残基に囲まれている．そこで，この水 酸基を修飾してCD1dとの親和性を高めたTh1型類縁体 が報告されている．われわれは糖の6-位水酸基をメチル エーテルへと変換したRCAI-61 （18） を合成した．18は 多量のサイトカインを1の約10倍のIFN-

γ

/IL-4比で産 生誘導した^（21）

．一方，Calenberghらはウレイド結合を

介してナフタレン環が導入されたNU-

α

-GalCer （19） が，

Th1側に偏ったサイトカイン産生を誘導し，強い抗腫瘍 活 性 を 示 す こ と を 見 い だ し た．マ ウ スV

β

8.2 NKT- TCR/19/CD1d結 晶 構 造 に お い て，ナ フ タ レ ン 環 が CD1dの

α

1へリックス上のMet69と

α

2へリックス上の Thr159との間に挿入され，CD1dとの高い親和性を獲 得していることが確認されている．

2）糖脂質の代謝安定性の向上

糖とセラミドとの結合部分のアセタール構造をエーテ ル構造へと変換した -ガラクトシドは，生体内での安定 性が高められ，Th1型の免疫応答を誘導することが報告 されている．Franckらが開発した

α

- -GalCer （20） は，

NKT-TCRとCD1d/20との親和性が1の場合より低いに もかかわらず，マウスにおいて強力な抗腫瘍活性を誘導 する．理由はよくわかっていないが，

20はヒトではほと

んど活性を示さない．GCK152 （21） はヒトでも効果が ある．

Ａ

O HO OH HO

HO (CH2)12Me HN

O (CH₂)₆ OH

OH

GCK152 (21)

O HO OH HO

HO (CH2)12Me HN

O (CH₂)₂₃Me OH

OH

-C-GalCer (20)

HO OH HO

HOO (CH2)12Me HN

O (CH₂)₂₃Me OH

OH

RCAI-56 (22)

O HO OH HO

HOO OH

HN OH (CH₂)₁₂Me

O

7DW8-5 (17)

(CH₂)₉

F

O HO HO

HOO OH

HN O

OH (CH2)12Me

(CH2)23Me

RCAI-61 (18)

6''OMe

O HO HO

HOO OH

HN O

OH (CH2)12Me

(CH2)23Me HN

O HN

NU- -GalCer (19)

Ｂ

CD1dとの親和性を高めた類縁体

糖脂質の代謝安定性を高めた類縁体

Ｃ

O HO HO

HOO OH

HN O

OH (CH₂)₃Me (CH₂)₂₁Me

OCH (23)

OH

OHO HO HO HOO

N

(CH2)12Me N OH

N (CH₂)₂₂Me

Triazole analog (26)

OH HO OHO

HO HOO O

(CH2)12Me OH O (CH2)23Me

RCAI-80 (27)

OH O HO OH HO

HOO OH

HN OH (CH₂)₁₂Me

O (CH₂)₆

KBC-009 (24)

N(CH₂)₈Me (CH2)8Me

O HO HO

HOO (CH2)12Me HN OH

OH HN O

(OCH2CH2)nOMe

O (CH2)23Me

GalCerMPEG (25) Th1型免疫応答を優先的に誘導する主な合成糖脂質リガンド

Th2型免疫応答を優先的に誘導する主な合成糖脂質リガンド

α α

α

図4^■主な合成糖脂質の構造

（A） 修飾が可能なKRN7000 （1） の 部分構造．（B） Th1型免疫応答を優 先 的 に 誘 導 す る 主 な 合 成 糖 脂 質．

（C） Th2型の合成糖脂質．

IFN-γ（Th1型サイトカイン）を

（多量に）産生誘導させる糖脂質

・生体内で分解されにくい構造

・CD1dとの親和力，あるいは糖 脂質/CD1d複合体とNKT-TCR との結合を強める官能基を もつもの

Th1-type Immune response

Th2-type Immune response

Th1/Th2型サイトカインは それぞれがアンタゴニスト の関係にある

IL-4（Th2型）選択的なサイトカイン 産生を誘導させる糖脂質

・CD1dとの親和力が弱い構造

（疎水性部位の削減や親水性 官能基の導入等によりCD1d の疎水性ポケットとの親和性 が低下）をもつもの

図5■KRN7000 （1） と比較した際 の，Th1/Th2型糖脂質の構造上の 特徴

Ａ

O HO OH HO

HO (CH2)12Me HN

O (CH₂)₆ OH

OH

GCK152 (21)

O HO OH HO

HO (CH2)12Me HN

O (CH₂)₂₃Me OH

OH

-C-GalCer (20)

HO OH HO

HOO (CH2)12Me HN

O (CH₂)₂₃Me OH

OH

RCAI-56 (22)

O HO OH HO

HOO OH

HN OH (CH₂)₁₂Me

O

7DW8-5 (17)

(CH₂)₉

F

O HO HO

HOO OH

HN O

OH (CH2)12Me

(CH2)23Me

RCAI-61 (18)

6''OMe

O HO HO

HOO OH

HN O

OH (CH2)12Me

(CH2)23Me HN

O HN

NU- -GalCer (19)

Ｂ

CD1dとの親和性を高めた類縁体

糖脂質の代謝安定性を高めた類縁体

Ｃ

O HO HO

HOO OH

HN O

OH (CH₂)₃Me (CH₂)₂₁Me

OCH (23)

OH

OHO HO HO HOO

N

(CH2)12Me N OH

N (CH₂)₂₂Me

Triazole analog (26)

OH HO OHO

HO HOO O

(CH2)12Me OH O (CH2)23Me

RCAI-80 (27)

OH O HO OH HO

HOO OH

HN OH (CH₂)₁₂Me

O (CH₂)₆

KBC-009 (24)

N(CH₂)₈Me (CH2)8Me

O HO HO

HOO (CH2)12Me HN OH

OH HN O

(OCH2CH2)nOMe

O (CH2)23Me

GalCerMPEG (25) Th1型免疫応答を優先的に誘導する主な合成糖脂質リガンド

Th2型免疫応答を優先的に誘導する主な合成糖脂質リガンド

α α

α

IFN-γ（Th1型サイトカイン）を

（多量に）産生誘導させる糖脂質

・生体内で分解されにくい構造

・CD1dとの親和力，あるいは糖 脂質/CD1d複合体とNKT-TCR との結合を強める官能基を もつもの

Th1-type Immune response

Th2-type Immune response

Th1/Th2型サイトカインは それぞれがアンタゴニスト の関係にある

IL-4（Th2型）選択的なサイトカイン 産生を誘導させる糖脂質

・CD1dとの親和力が弱い構造

（疎水性部位の削減や親水性 官能基の導入等によりCD1d の疎水性ポケットとの親和性 が低下）をもつもの

エーテル構造をもつ1の糖脂質としては，擬似糖とし て広く応用されているカルバ糖が思い浮かぶ．われわれ は1の

α

-カルバガラクトース類縁体RCAI-56 （22） を合 成した．予期したとおり代謝安定性が高く，マウス （

） の系で

1の約4倍量のIFN- γ

と，同程度のIL-4の産 生を誘導した^（22）

．興味深いことに，22

はヒトの系でも 強い活性を示し，Th1型に偏ったサイトカイン産生を誘 導した．CD1d/1結晶構造においては，糖とセラミドの 結合部位の酸素原子はヒトCD1dのThr154（マウスで はThr156）と水素結合を形成している．この酸素原子 の存在がヒトの系における活性発現に重要なのであろう か．

2.  Th2型に偏った免疫応答を誘導する糖脂質

1に対して，CD1dとの親和性を低下させてNKT細胞

の刺激時間を短くするような修飾を施すことで，Th2型 の免疫応答を選択的に誘導させる糖脂質（Th2型糖脂 質）が開発されている．先駆的なTh2型糖脂質はOCH 

（23） である．Miyamotoらにより

1の2本のアルキル鎖

を短縮することで見いだされた23は，CD1dとの疎水性 相互作用が弱められ，Th2型に偏ったサイトカイン産生 を誘導する．自己免疫疾患のモデルである実験的自己免 疫性脳脊髄炎マウス （EAE） において，23の投与は顕著 な進行抑制を誘導することが確認されている^（23）

．

親水性官能基の導入によってTh2型糖脂質へと導い た報告もある．アシル鎖上にジアルキルアミノ基を導入 したKBC-009 （24） は，マウス （ ） に対して

1よ

りも多量のIL-4の産生を誘導した．CD1d/24のドッキ ングモデルでは，アシル基を収めるCD1dのA′ポケット に2本に分岐したアルキル基が綺麗に充填されているも のの，分岐点のアミノ基の存在がアシル基の親水性を高 めるため，Th2型の免疫応答が誘導されるものと思われ る．インフルエンザワクチンに対する24の高いアジュ バント効果が確認されている．なお，糖部分6-位水酸基 にPEG鎖を導入して水溶性を高めた

α

GalCerMPEG （25） 

もまた，Th2型側に偏ったサイトカイン産生を誘導する ことが報告されている．

そのほか，アミド結合を生物学的等価体へと変換する ことでTh2型類縁体を見いだした例もある．1,2,3-トリ アゾール類縁体 （26） やエステル類縁体 （RCAI-80 :

27） 

では，マウス （ ） において1と比較して有意に IL-4に偏ったサイトカイン産生が誘導されている．この ことは，アミド結合がCD1dとの結合に重要な役割を果 たしており，この部分の修飾は結合力の変化を通して活 性に大きな影響を与えることを示している．

NKT

細胞療法の現状

1999年に谷口らは，1を単独で投与するよりも，あら かじめ体外に取り出した樹状細胞を1とともに培養し，

再び体内に投与するという細胞療法のほうが，より強い 抗腫瘍活性を示すことを見いだした^（24）

．NKT細胞療法

の臨床研究は2001年から千葉大学医学部で進行期肺が ん（IIIB, IV, 再発）および頭頸部がん患者を対象として 開始されており，肺がんでは60%の患者で平均生存期 間は約30カ月，上顎がんの場合は100%の患者で有効性 が確認され，両疾患とも2011年と2012年には先進医療 Bとして実施することが承認された．

理化学研究所の藤井らは，CD1dを強発現しているヒ ト由来のアロ細胞に

1をパルスし，そこへがん抗原の

mRNAを導入したヒト型人工アジュバントベクター細 胞の作製を報告している^（25）

．本手法では，NKT, NK細

胞の活性化とともに，抗原に反応するT細胞の活性化 誘導も行われるため，強い抗腫瘍効果を発揮する．高い 安全性と1年以上の免疫記憶の獲得，対象患者のHLA

（Human Leukocyte Antigen : ヒト白血球抗原，ヒトの MHC）拘束性（がん抗原を提示できるかどうか）を考 慮する必要がないなどの長所を併せ持っている．がん抗 原を入れ替えるだけで多様ながんに対応したベクター細 胞を調製することができることから，新たな細胞製剤と しての医薬製剤化が期待されている．

結論

本稿では，NKT細胞の特徴からリガンドまでを概説 した．冒頭でも述べたとおり，NKT細胞は免疫応答の 主役というよりは，自然免疫の反応を増幅して獲得免疫 系の活性化を行う情報伝達が主な役割であると考えられ ている．この働きを利用して免疫反応を制御することを 目指し，現在でもさまざまな糖脂質が免疫賦活剤として 開発されている．一方で，どのような部分構造がTh1型，

あるいはTh2型の免疫反応を誘導するのか，いまだ明ら かになっていない．NKT細胞を自在に操り，免疫反応 が関与する疾患の治療薬となりうる糖脂質が開発される ことを期待して筆を置く．

謝辞：NKT細胞の研究に取り組む機会を与えてくださいました谷口 克 先生（理化学研究所統合生命医科学研究センター特別顧問）に心より感 謝申し上げます．また，本稿執筆に際してご助言を賜りました小山裕雄 先生（理化学研究所創薬化学基盤ユニット長）に厚く御礼申し上げます．

文献

  1） 谷口 克： 標準免疫学 ，医学書院，2013, p. 226.

  2） Y.  Makino,  R.  Kanno,  T.  Ito,  K.  Higashino  &  M. 

Taniguchi : , 7, 1157 （1995）．

  3） N. A. Borg, K. S. Wun, L. Kjer-Nielsen, M. C. J. Wilce, D. 

G. Pellici, R. Koh, G. S. Besra, M. Bharadwaj, D. I. God- frey, J. McClusky  : , 448, 44 （2007）．   4） T. Kawano, J. Cui, Y. Koezuka, I. Toura, Y. Kaneko, K. 

Motoki, H. Ueno, R. Nakagawa, H. Sato, E. Kondo  :   , 278, 1626 （1997）．

  5） M. Morita, K. Motoki, K. Akimoto, T. Natori, T. Sakai, E. 

Sawa, K. Yamaji, Y. Koezuka, E. Kobayashi & H. Fuku- shima : , 38, 2176 （1995）．

  6） D.  I.  Godfrey,  H.  R.  MacDonald,  M.  Kronenberg,  M.  J. 

Smyth & L. V. Kaer : , 4, 231 （2004）．   7） J.  Rossjohn,  D.  G.  Pellicci,  O.  Patel,  L.  Gapin  &  D.  I. 

Godfrey : , 12, 845 （2012）．

  8） P. J. Brennan, R. V. V. Tatituri, M. Brigl, E. Y. Kim, A. Tuli,  J. P. Sanderson, S. D. Gadola, F.-F. Hsu, G. S. Besra & M. 

B. Brenner : , 12, 1202 （2011）．

  9） D. G. Pellicci, A. J. Clarke, O. Patel, T. Mallevaey, T. Bed- doe, J. Le Nours, A. P. Uldrich, J. McCluskey, G. S. Besra,  S. A. Porcelli  : , 12, 827 （2011）． 10） D.  Christiansen,  J.  Milland,  E.  Mouhtouris,  H.  Vaughan, 

D.  G.  Pellicci,  M.  J.  McConville,  D.  I.  Godfrey  &  M.  S. 

Sandrin : , 6, e172 （2008）．

11） J. López-Sagaseta, L. V. Sibener, J. E. Kung, J. Gumperz &  

E. J. Adams : , 31, 2047 （2012）．

12） F. Facciotti, G. S. Ramanjaneyulu, M. Lepore, S. Sansano,  M. Cavallari, M. Kistowska, S. Forss-Petter, G. Ni, A. Co- lone, A. Singhal  : , 13, 474 （2012）． 13） Y. Li, E. Girardi, J. Wang, E. D. Yu, G. F. Painter, M. Kro-

nenberg & D. M. Zajonc : , 207, 2383 （2010）． 14） L. A. Albacker, V. Chaudhary, Y.-J. Chang, H. Y. Kim, Y.-T. 

Chuang, M. Pichavant, R. H. DeKruyff, P. B. Savage & D. 

T. Umetsu : , 19, 1297 （2013）．

15） Y.  Uchida  &  S.  Hamanaka :“Skin  Barrier,”  Taylor  & 

Francis Group, 2006, p. 43.

16） E.  M.  Dangerfield,  J.  M.  H.  Cheng,  D.  A.  Knight,  R. 

Weinkove, P. R. Dunbar, I. F. Hermans, M. S. M. Timmer &  

B. L. Stocker : , 13, 1349 （2012）．

17） Y. Ishibashi, A. Kohyama-Koganeya & Y. Hirabayashi :   , 1831, 1475 （2013）．

18） D.  I.  Godfrey  &  Kronenberg : , 114,  1379 

（2004）．

19） T. Tashiro : , 76, 1055 （2012）．

20） S. Oki, A. Chiba, T. Yamamura & S. Miyake : , 113, 1631 （2004）．

21） T.  Tashiro,  R.  Nakagawa,  T.  Shigeura,  H.  Watarai,  M. 

Taniguchi  &  K.  Mori : , 21,  3066 

（2013）．

22） T.  Tashiro,  R.  Nakagawa,  T.  Hirokawa,  S.  Inoue,  H. 

Watarai, M. Taniguchi & K. Mori : ,  17, 6360 （2009）．

23） K.  Miyamoto,  S.  Miyake  &  T.  Yamamura : , 413,  531 （2001）．

24） I. Toura, T. Kawano, Y. Akutsu, T. Nakayama, T. Ochiai &  

M. Taniguchi : , 163, 2387 （1999）．

25） K. Shimizu, T. Mizuno, J. Shinga, M. Asakura, K. Kakimi,  Y.  Ishii,  K.  Masuda,  T.  Maeda,  H.  Sugahara,  Y.  Sato 

: , 73, 62 （2013）．

プロフィル

田代 卓哉（Takuya TASHIRO）   

＜略歴＞1998年東京理科大学理学部化学 科卒業／2000年同大学大学院理学研究科 修士課程修了／2001年同大学理学部第二 部化学科助手／2003年博士（農学）（東京 大学大学院農学生命科学研究科）／2004年 理化学研究所免疫・アレルギー科学総合研 究センター研究員／2013年同研究所ライフ サイエンス技術基盤研究センター研究員／

2014年より新潟薬科大学薬学部助教＜研 究テーマと抱負＞スフィンゴ糖脂質の合 成，エピジェネティクス関連分子の構造活 性相関，化学物質の合成を通して生命現象 の解明に貢献したい＜趣味＞公園の散策と レビュー（子どもと），温泉めぐり 森  謙 治（Kenji MORI）   

＜略歴＞1957年東京大学農学部農芸化学 科卒業／1962年同大学大学院化学系研究 科農芸化学専攻博士課程修了（農博）後，

同大学農学部助手，助教授，教授を経て，

1995年同大学名誉教授／同年東京理科大学 教授（〜2001年）／2002年富士フレーバー

（株）顧問（〜2011年）／2003年理化学研究 所研究顧問（〜2006年）／2006年同研究所 研究嘱託（〜2013年），東洋合成工業（株）

顧問（現職）／2013年理化学研究所客員主管 研究員（現職）＜研究テーマと抱負＞フェ ロモンの合成，スフィンゴ糖脂質の合成，

生物学者の必要なものをつくってあげつづ けたい＜趣味＞読書（宗教，哲学，文学）， 散歩，小旅行