交通・運輸・輸送 医療・医薬・福祉 2024/11/22 17:30
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セラミドリポソームの点鼻がアレルギー性鼻炎を抑えるメカニズムを解明
学校法人 順天堂
― 花粉症の新たな治療法となる可能性 ―
順天堂大学大学院医学研究科アトピー疾患研究センターの伊沢久未 特任准教授、北浦次郎 教授、医学部耳鼻咽喉科学講座の井出拓磨 助手、大学院医学研究科耳鼻咽喉科学の池田勝久 特任教授/名誉教授、松本文彦 教授、および名古屋大学の後藤元信 名誉教授らの共同研究グループは、セラミドリポソーム（*1）の点鼻によるアレルギー性鼻炎の抑制メカニズムを解明しました。花粉などが原因となり鼻のマスト細胞（*2）が脱顆粒（ヒスタミンなどを放出）すると、アレルギー性鼻炎が生じ患者のQOL（生活の質）は著しく損なわれます。研究グループは、新規に開発したセラミドリポソームの点鼻がマスト細胞の受容体CD300f（*3）に作用して鼻のマスト細胞の脱顆粒を抑制し、マウスのアレルギー性鼻炎を抑えることを明らかにしました。本成果は、アレルギー性鼻炎に対する安全で有効な治療法となる可能性を示すものです。 本論文は英科学雑誌Scientific Reports電子版に2024年4月10日掲載されました。
■ 本研究成果のポイント
マスト細胞の受容体CD300fがマウスのアレルギー性鼻炎を抑制
セラミドリポソームの点鼻はCD300fに作用して鼻のマスト細胞の脱顆粒を抑制
セラミドリポソームの点鼻によるアレルギー性鼻炎の治療法開発へ
■ 背景
IgE抗体はY字型をしており、Ｙ字の上側先端部分は特定の抗原に結合することができます。Y字の下部分はマスト細胞表面の高親和性IgE受容体（IgEと高い結合能をもつ受容体）に結合できます。花粉などに暴露すると花粉抗原に対する特異的IgE抗体（花粉抗原にだけ結合するIgE抗体）が体内で産生され、IgE抗体は鼻のマスト細胞の高親和性IgE受容体に結合します。このIgE抗体と花粉抗原の複合体が高親和性IgE受容体を架橋して刺激を加えると、マスト細胞は活性化して顆粒を細胞外に放出（脱顆粒）します。顆粒に含まれるヒスタミンなどの炎症惹起分子がくしゃみ・鼻水・鼻づまりなどのアレルギー性鼻炎症状を引き起こします。アレルギー性鼻炎は増加の一途を辿る国民病であるため、より安全で有効な予防・治療法が求められています。研究グループはこれまでに、脂質のセラミドが受容体CD300fに結合すると、抗原とIgE抗体によるマスト細胞の脱顆粒が抑えられることを示してきました。今回、生体内に存在するセラミドの安定したリポソームを作製し、セラミドリポソームの点鼻がアレルギー性鼻炎に有効であるか否かを明らかにすることを目的に、マウスモデルを解析しました。
■ 内容
アレルギー性鼻炎におけるCD300fの役割を明らかにするため、マウスの腹腔にブタクサ花粉を投与しブタクサ花粉に対する特異的IgE抗体を産生させた後、ブタクサ花粉を連日鼻腔投与してアレルギー性鼻炎を誘導するモデルを利用しました。興味深いことに、野生型マウスと比較してCD300f欠損マウスではアレルギー性鼻炎症状であるくしゃみの頻度が多いことがわかりました。両マウスの鼻組織を調べたところマスト細胞数に差はありませんでしたが、CD300f欠損マウスでは脱顆粒しているマスト細胞や炎症を悪化させる好酸球が多く認められました。一方、ブタクサ花粉に対する特異的IgE抗体値は両者で同等でした。つまり、CD300fは花粉特異的IgE抗体の産生に影響しませんが、局所のマスト細胞の脱顆粒を抑制することがわかりました。さらに、マスト細胞に発現するCD300fだけを欠損するマウスを解析しても同様の結果が得られました。従って、マスト細胞のCD300fは花粉抗原と特異的IgE抗体の刺激による脱顆粒を抑制して、好酸球浸潤を伴うアレルギー性鼻炎を抑えると考えられました。これまでの知見を踏まえると、マスト細胞の周囲に存在する脂質セラミドがCD300fに結合してマスト細胞の脱顆粒を抑えていると考えられました。そこで、セラミドリポソームを投与してCD300fの抑制機能を強めるとアレルギー性鼻炎を強く抑えることができるのではないかと考えました。その際、生体内に存在し、かつ、CD300fの抑制作用を強める働きが確認されているセラミド（d18:1/24:0）を使用することにし、超臨界二酸化炭素法（*4）を利用してセラミド単独の安定したリポソームの作製に成功しました。次に、上記のアレルギー性鼻炎モデルでブタクサ花粉を鼻腔投与する前に予めこのセラミドリポソームを点鼻しておくと、野生型マウスのくしゃみ頻度が著減し、局所のマスト細胞の脱顆粒と好酸球数浸潤が抑制されることがわかりました。これまでの結果を総合すると、セラミドリポソームの点鼻は局所のマスト細胞のCD300fに結合するセラミドを増加させ、CD300fの抑制作用を強化し、花粉抗原と特異的IgE抗体によるマスト細胞の脱顆粒を抑制するため、アレルギー性鼻炎を抑えることができると考えられました（図1）。
■ 今後の展開
臨床応用を見据えると、生体内に存在するセラミド種の中からCD300fの抑制作用を高めるセラミド種を決定し、超臨界二酸化炭素法を利用して安定したセラミド単独のリポソームを大量に作製する必要があります。生体内に存在するセラミドのリポソームの点鼻を想定しているので、安全で有効な分子標的療法となる可能性があります。従来リポソームは薬物の担体として活用されていますが、セラミドリポソーム自体が治療薬となる利点があります。例えば、既存の治療薬とは作用機序が異なるので併用療法も有効となる可能性が高く、既存薬をセラミドリポソーム内に包埋することが可能かもしれません。いずれにせよ、本治療法の改良により安全で有効なアレルギー性鼻炎の治療法が開発されることで、QOLの低下に苦しむアレルギー性鼻炎患者の救済が期待されます。
図1：セラミドリポソームの点鼻がアレルギー性鼻炎を抑えるメカニズム
（A）花粉抗原に対する特異的IgE抗体が鼻のマスト細胞の高親和性IgE受容体に結合するだけでマスト細胞が脱顆粒することはありません。（B）そこに花粉抗原が届くと、花粉抗原と特異的IgE抗体がマスト細胞を活性化して脱顆粒させ、顆粒に含まれるヒスタミンなどがアレルギー性鼻炎症状（くしゃみ、鼻水、鼻づまり）を引き起こします。（C）事前にセラミドリポソームを点鼻すると、セラミドリポソームはマスト細胞のCD300fに結合することで、CD300fの抑制作用を高め、抗原とIgEによる鼻マスト細胞の脱顆粒を抑え、アレルギー性鼻炎を強く抑制することがわかりました。
■ 用語解説
*1 セラミドリポソーム： リポソームとはリン脂質からなる微小なカプセルであり、細胞膜の脂質二重膜を模している。セラミドリポソームとはセラミドからなるリポソームのことである。
*2 マスト細胞： 肥満細胞とも呼ばれる。IgEが結合する高親和性IgE受容体をもち、IgEと抗原で刺激を受けると活性化してさまざまな化学伝達物質を放出し、アレルギー反応を惹起する。
*3 CD300f： 免疫細胞の受容体には、細胞を活性化する受容体（活性化型）と細胞の活性化を抑える受容体（抑制型）が存在する。CD300fはマスト細胞などに発現する抑制型受容体である。
*4 超臨界二酸化炭素法： 内包物質を含む水相と脂質を含む超臨界二酸化炭素相を超音波と高圧力操作で乳化し、減圧操作のみで有機溶媒の残存しないリポソームを作製する方法。
■ 研究者のコメント
花粉やダニが原因となるアレルギー性鼻炎はQOLを著しく低下させる国民病です。我々はマウスモデルを利用して、生体内にも存在するセラミドのリポソームがマスト細胞の抑制型受容体CD300fに作用してマスト細胞の脱顆粒（ヒスタミンの放出など）を抑えることを明らかにしました。つまり、セラミドリポソームの点鼻は安全で有効なアレルギー性鼻炎の治療法となる可能性があり、今後、臨床応用に向けて更なる研究開発を進めたいと考えています。
■ 原著論文
本研究はScientific Reports誌のオンライン版に2024年4月10日付で公開されました。
タイトル：Intranasal administration of ceramide liposomes suppresses allergic rhinitis by targeting CD300f in murine models
タイトル(日本語訳)：セラミドリポソームの点鼻はCD300fを標的としてマウスのアレルギー性鼻炎を抑える
著者：Takuma Ide1,2, Kumi Izawa#1, Wahyu Diono3, Anna Kamei1,4, Tomoaki Ando1, Ayako Kaitani1, Akie Maehara1, Akihisa Yoshikawa1,2, Risa Yamamoto1, Shino Uchida1,5, Hexing Wang1,4, Mayuki Kojima1,6, Keiko Maeda1,7, Nobuhiro Nakano1, Masahiro Nakamura2, Toshiaki Shimizu1,6, Hideoki Ogawa1, Ko Okumura1, Fumihiko Matsumoto2, Katsuhisa Ikeda2, Motonobu Goto3, Jiro Kitaura#1,4
著者（日本語表記）：井出拓磨1)2）、伊沢久未2)、ワーユーディオノ3)、亀井杏奈1)4)、安藤智暁1)、貝谷綾子1)、前原明絵1)、芳川瑛久1)2)、山本里彩1)、内田志野1)5)、王合興1)4)、小嶋まゆき1)6)、前田啓子1)7)、中野信浩1)、中村真浩2)、清水俊明1)6)、小川秀興1)、奥村康1)、松本文彦2)、池田勝久2)、後藤元信3)、北浦次郎1)4)
著者所属：1)順天堂大学アトピー疾患研究センター、2)順天堂大学耳鼻咽喉・頭頚科、3)名古屋大学マテリアル工学科、4) 順天堂大学アレルギー・炎症制御学、5) 順天堂大学消化器内科、6) 順天堂大学小児科・思春期科、7) 順天堂大学免疫診断学
DOI : 10.1038/s41598-024-58923-w
本研究はJSPS科研費（17H04217、20H03721）、AMED（課題番号JP19nk0101353）、武田科学振興財団、小林財団などの支援を受け実施されました。本研究にご協力いただいた皆様には深謝いたします。
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― 花粉症の新たな治療法となる可能性 ―
順天堂大学大学院医学研究科アトピー疾患研究センターの伊沢久未 特任准教授、北浦次郎 教授、医学部耳鼻咽喉科学講座の井出拓磨 助手、大学院医学研究科耳鼻咽喉科学の池田勝久 特任教授/名誉教授、松本文彦 教授、および名古屋大学の後藤元信 名誉教授らの共同研究グループは、セラミドリポソーム（*1）の点鼻によるアレルギー性鼻炎の抑制メカニズムを解明しました。花粉などが原因となり鼻のマスト細胞（*2）が脱顆粒（ヒスタミンなどを放出）すると、アレルギー性鼻炎が生じ患者のQOL（生活の質）は著しく損なわれます。研究グループは、新規に開発したセラミドリポソームの点鼻がマスト細胞の受容体CD300f（*3）に作用して鼻のマスト細胞の脱顆粒を抑制し、マウスのアレルギー性鼻炎を抑えることを明らかにしました。本成果は、アレルギー性鼻炎に対する安全で有効な治療法となる可能性を示すものです。 本論文は英科学雑誌Scientific Reports電子版に2024年4月10日掲載されました。
■ 本研究成果のポイント
マスト細胞の受容体CD300fがマウスのアレルギー性鼻炎を抑制
セラミドリポソームの点鼻はCD300fに作用して鼻のマスト細胞の脱顆粒を抑制
セラミドリポソームの点鼻によるアレルギー性鼻炎の治療法開発へ
■ 背景
IgE抗体はY字型をしており、Ｙ字の上側先端部分は特定の抗原に結合することができます。Y字の下部分はマスト細胞表面の高親和性IgE受容体（IgEと高い結合能をもつ受容体）に結合できます。花粉などに暴露すると花粉抗原に対する特異的IgE抗体（花粉抗原にだけ結合するIgE抗体）が体内で産生され、IgE抗体は鼻のマスト細胞の高親和性IgE受容体に結合します。このIgE抗体と花粉抗原の複合体が高親和性IgE受容体を架橋して刺激を加えると、マスト細胞は活性化して顆粒を細胞外に放出（脱顆粒）します。顆粒に含まれるヒスタミンなどの炎症惹起分子がくしゃみ・鼻水・鼻づまりなどのアレルギー性鼻炎症状を引き起こします。アレルギー性鼻炎は増加の一途を辿る国民病であるため、より安全で有効な予防・治療法が求められています。研究グループはこれまでに、脂質のセラミドが受容体CD300fに結合すると、抗原とIgE抗体によるマスト細胞の脱顆粒が抑えられることを示してきました。今回、生体内に存在するセラミドの安定したリポソームを作製し、セラミドリポソームの点鼻がアレルギー性鼻炎に有効であるか否かを明らかにすることを目的に、マウスモデルを解析しました。
■ 内容
アレルギー性鼻炎におけるCD300fの役割を明らかにするため、マウスの腹腔にブタクサ花粉を投与しブタクサ花粉に対する特異的IgE抗体を産生させた後、ブタクサ花粉を連日鼻腔投与してアレルギー性鼻炎を誘導するモデルを利用しました。興味深いことに、野生型マウスと比較してCD300f欠損マウスではアレルギー性鼻炎症状であるくしゃみの頻度が多いことがわかりました。両マウスの鼻組織を調べたところマスト細胞数に差はありませんでしたが、CD300f欠損マウスでは脱顆粒しているマスト細胞や炎症を悪化させる好酸球が多く認められました。一方、ブタクサ花粉に対する特異的IgE抗体値は両者で同等でした。つまり、CD300fは花粉特異的IgE抗体の産生に影響しませんが、局所のマスト細胞の脱顆粒を抑制することがわかりました。さらに、マスト細胞に発現するCD300fだけを欠損するマウスを解析しても同様の結果が得られました。従って、マスト細胞のCD300fは花粉抗原と特異的IgE抗体の刺激による脱顆粒を抑制して、好酸球浸潤を伴うアレルギー性鼻炎を抑えると考えられました。これまでの知見を踏まえると、マスト細胞の周囲に存在する脂質セラミドがCD300fに結合してマスト細胞の脱顆粒を抑えていると考えられました。そこで、セラミドリポソームを投与してCD300fの抑制機能を強めるとアレルギー性鼻炎を強く抑えることができるのではないかと考えました。その際、生体内に存在し、かつ、CD300fの抑制作用を強める働きが確認されているセラミド（d18:1/24:0）を使用することにし、超臨界二酸化炭素法（*4）を利用してセラミド単独の安定したリポソームの作製に成功しました。次に、上記のアレルギー性鼻炎モデルでブタクサ花粉を鼻腔投与する前に予めこのセラミドリポソームを点鼻しておくと、野生型マウスのくしゃみ頻度が著減し、局所のマスト細胞の脱顆粒と好酸球数浸潤が抑制されることがわかりました。これまでの結果を総合すると、セラミドリポソームの点鼻は局所のマスト細胞のCD300fに結合するセラミドを増加させ、CD300fの抑制作用を強化し、花粉抗原と特異的IgE抗体によるマスト細胞の脱顆粒を抑制するため、アレルギー性鼻炎を抑えることができると考えられました（図1）。
■ 今後の展開
臨床応用を見据えると、生体内に存在するセラミド種の中からCD300fの抑制作用を高めるセラミド種を決定し、超臨界二酸化炭素法を利用して安定したセラミド単独のリポソームを大量に作製する必要があります。生体内に存在するセラミドのリポソームの点鼻を想定しているので、安全で有効な分子標的療法となる可能性があります。従来リポソームは薬物の担体として活用されていますが、セラミドリポソーム自体が治療薬となる利点があります。例えば、既存の治療薬とは作用機序が異なるので併用療法も有効となる可能性が高く、既存薬をセラミドリポソーム内に包埋することが可能かもしれません。いずれにせよ、本治療法の改良により安全で有効なアレルギー性鼻炎の治療法が開発されることで、QOLの低下に苦しむアレルギー性鼻炎患者の救済が期待されます。
図1：セラミドリポソームの点鼻がアレルギー性鼻炎を抑えるメカニズム
（A）花粉抗原に対する特異的IgE抗体が鼻のマスト細胞の高親和性IgE受容体に結合するだけでマスト細胞が脱顆粒することはありません。（B）そこに花粉抗原が届くと、花粉抗原と特異的IgE抗体がマスト細胞を活性化して脱顆粒させ、顆粒に含まれるヒスタミンなどがアレルギー性鼻炎症状（くしゃみ、鼻水、鼻づまり）を引き起こします。（C）事前にセラミドリポソームを点鼻すると、セラミドリポソームはマスト細胞のCD300fに結合することで、CD300fの抑制作用を高め、抗原とIgEによる鼻マスト細胞の脱顆粒を抑え、アレルギー性鼻炎を強く抑制することがわかりました。
■ 用語解説
*1 セラミドリポソーム： リポソームとはリン脂質からなる微小なカプセルであり、細胞膜の脂質二重膜を模している。セラミドリポソームとはセラミドからなるリポソームのことである。
*2 マスト細胞： 肥満細胞とも呼ばれる。IgEが結合する高親和性IgE受容体をもち、IgEと抗原で刺激を受けると活性化してさまざまな化学伝達物質を放出し、アレルギー反応を惹起する。
*3 CD300f： 免疫細胞の受容体には、細胞を活性化する受容体（活性化型）と細胞の活性化を抑える受容体（抑制型）が存在する。CD300fはマスト細胞などに発現する抑制型受容体である。
*4 超臨界二酸化炭素法： 内包物質を含む水相と脂質を含む超臨界二酸化炭素相を超音波と高圧力操作で乳化し、減圧操作のみで有機溶媒の残存しないリポソームを作製する方法。
■ 研究者のコメント
花粉やダニが原因となるアレルギー性鼻炎はQOLを著しく低下させる国民病です。我々はマウスモデルを利用して、生体内にも存在するセラミドのリポソームがマスト細胞の抑制型受容体CD300fに作用してマスト細胞の脱顆粒（ヒスタミンの放出など）を抑えることを明らかにしました。つまり、セラミドリポソームの点鼻は安全で有効なアレルギー性鼻炎の治療法となる可能性があり、今後、臨床応用に向けて更なる研究開発を進めたいと考えています。
■ 原著論文
本研究はScientific Reports誌のオンライン版に2024年4月10日付で公開されました。
タイトル：Intranasal administration of ceramide liposomes suppresses allergic rhinitis by targeting CD300f in murine models
タイトル(日本語訳)：セラミドリポソームの点鼻はCD300fを標的としてマウスのアレルギー性鼻炎を抑える
著者：Takuma Ide1,2, Kumi Izawa#1, Wahyu Diono3, Anna Kamei1,4, Tomoaki Ando1, Ayako Kaitani1, Akie Maehara1, Akihisa Yoshikawa1,2, Risa Yamamoto1, Shino Uchida1,5, Hexing Wang1,4, Mayuki Kojima1,6, Keiko Maeda1,7, Nobuhiro Nakano1, Masahiro Nakamura2, Toshiaki Shimizu1,6, Hideoki Ogawa1, Ko Okumura1, Fumihiko Matsumoto2, Katsuhisa Ikeda2, Motonobu Goto3, Jiro Kitaura#1,4
著者（日本語表記）：井出拓磨1)2）、伊沢久未2)、ワーユーディオノ3)、亀井杏奈1)4)、安藤智暁1)、貝谷綾子1)、前原明絵1)、芳川瑛久1)2)、山本里彩1)、内田志野1)5)、王合興1)4)、小嶋まゆき1)6)、前田啓子1)7)、中野信浩1)、中村真浩2)、清水俊明1)6)、小川秀興1)、奥村康1)、松本文彦2)、池田勝久2)、後藤元信3)、北浦次郎1)4)
著者所属：1)順天堂大学アトピー疾患研究センター、2)順天堂大学耳鼻咽喉・頭頚科、3)名古屋大学マテリアル工学科、4) 順天堂大学アレルギー・炎症制御学、5) 順天堂大学消化器内科、6) 順天堂大学小児科・思春期科、7) 順天堂大学免疫診断学
DOI : 10.1038/s41598-024-58923-w
本研究はJSPS科研費（17H04217、20H03721）、AMED（課題番号JP19nk0101353）、武田科学振興財団、小林財団などの支援を受け実施されました。本研究にご協力いただいた皆様には深謝いたします。
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（2024/04/25 10:04）
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