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Genetic and chemical inhibition of IRF5 suppresses pre-existing mouse lupus-like disease

佐藤(菊地) 雅子 横浜市立大学

2022.03.31

概要

1. 序論
全身性エリテマトーデス (systemic lupus erythematosus; SLE) は，自己の核酸に反応する自己抗体である抗核抗体の産生を特徴とする全身性の慢性炎症疾患である．患者の約 9 割は女性であり，出産可能な年齢の若年女性に好発する．炎症病変は皮膚，腎臓，神経および心血管系など多臓器におよぶ．近年，有効性の高い免疫抑制剤を中心とした治療法の進歩により，患者の生命予後は大きく改善された．しかし，疾患活動性の高い病期には，今もなお高用量の副腎皮質ステロイドや免疫抑制剤を要することが多く，易感染性をはじめとした様々な副作用が問題となる．そこで，より標的を絞った副作用の少ない SLE の新規治療が期待される (Lateef and Petri，2012)．

我々は，SLE の病態形成に深く関連する転写因子 interferon regulatory factor 5 (IRF5) に着目し研究を進めている．IRF5 は，IRF ファミリータンパク質のひとつであり，自然免疫系において病原体特有のパターン認識センサーである Toll 様受容体 (Toll-like receptor; TLR) の下流で，アダプタータンパク質である myeloid differentiation factor 88 (MyD88) を介し，翻訳後修飾を受けて活性化される．活性化された IRF5 は細胞質から核内へ移行し，Ⅰ型インターフェロン (interferon; IFN) および炎症性サイトカイン遺伝子の発現を誘導する (Takaoka et al．，2005)．SLE においては，ゲノムワイド関連解析 (genome-wide association studies; GWAS)により IRF5 の遺伝子多型がヒト SLE の発症リスクと相関することが報告されている (Mohan and Putterman，2015)．さらに，我々や他の研究グループの報告により，これまでに検討された全ての SLE モデルマウスにおいて，IRF5 が SLE 様病態の出現に必要であることが示されている (Ban et al．，2018)．本研究では，SLE 患者の疾患活動性による IRF5 の活性化状態の違い，IRF5 の I 型 IFN 誘導以外の役割，ならびに疾患発症「後」の IRF5 阻害が治療効果を示すかを明らかにし，IRF5 阻害薬がSLE の有効な新規治療薬となり得るかを検証した．

2. 実験材料と方法
本研究は，横浜市立大学ヒトゲノム・遺伝子研究等倫理委員会の許可を得て行われた (承認番号 A120322001)．横浜市立大学附属病院小児科および内科を受診したアジア人の小児および成人の SLE 患者 58 人より，同意取得後に血液を採取した．患者の末梢血単核球 (peripheral blood mononuclear cell; PBMC) を分離し免疫染色にて IRF5 の核移行を解析した．また，患者全血の RNA を抽出しⅠ型 IFN によって誘導される遺伝子 (interferon-stimulated gene; ISG) の発現量を調べた．診療記録を用いて患者の血液および臨床データを抽出し， SLE 疾患活動性インデックス 2K (SLE disease activity index-2K; SLEDAI-2K) を算出し，IRF5の活性化および ISG の発現量と SLE 疾患活動性の関連性を評価した．

すべての動物実験は，横浜市立大学動物実験委員会の承認 (承認番号 F-A-17-018，F-A-20- 043) を得て，動物実験ガイドラインに従って行った．SLE モデルマウスは，Lyn 欠損マウスおよびNZB/W F1 マウスを用いた．まず，IRF5 もしくは IFN alpha and beta receptor subunit 1 (IFNAR1) を欠損させたSLE 疾患モデルマウス (Lyn 欠損マウス) において，血清抗dsDNA IgG 濃度の推移や脾腫，腎病理組織所見を検討し SLE 様病態を解析した．これらのマウスや SLE 患者のパブリックデータを用いて末梢血の網羅的遺伝子発現解析を行い，IRF5 の I型 IFN 誘導以外の役割を調べた．次に，Lyn 欠損マウスにおいて，Cre-loxP システムを用いて IRF5 の発現を低下させ，さらに，スクリーニングより見出した IRF5 の活性化を選択的に阻害する化合物を合成し，NZB/W F1 マウスに投与し SLE 様病態を解析した．これらの SLE モデルマウスにボルテゾミブ (bortezomib; BZ) を投与し，一時的に自己抗体産生細胞である形質細胞を枯渇させ，同時にタモキシフェンまたは IRF5 活性化阻害剤の投与による IRF5 抑制を行った．

3. 結果
SLE 患者の末梢血単球では，疾患活動期だけでなく寛解期においても，IRF5 と ISG の異常な活性化が持続していた．IRF5 もしくは IFNAR1 を欠損させた Lyn 欠損マウスの実験から，Ⅰ型 IFN 経路を完全に抑制した場合よりも，IRF5 を完全もしくは部分的に抑制する方が，SLE 様病態の抑制効果が高いことがわかった．そこで我々は，網羅的遺伝子発現解析を行い，IRF5 が ISG 以外に酸化的リン酸化 (oxidative phosphorylation; OXPHOS) に関する遺伝子群の発現に寄与することを見出した．

次に我々は，SLE 病態発症「後」の IRF5 阻害の治療効果について，遺伝学的手法と IRF5活性化阻害剤投与の二種類の方法を用いて検討した．その結果，どちらの方法においても，コントロール群に比し，血中自己抗体産生などの SLE 様病態の進行を有意に抑制することができた．しかし一方で，長期生存形質細胞 (long-lived plasma cell; LLPC) は，IRF5 発現低下後も存在しており，残存する自己抗体産生に関与していると推測された．そこで，ボルテゾミブによる寛解導入と同時にタモキシフェンまたはIRF5 活性化阻害剤の投与によるIRF5抑制を行ったところ，コントロール群では再燃が生じるのに対し，IRF5 抑制群では寛解状態が維持された．

4. 考察
SLE 患者では，臨床的な寛解が得られても，既存の治療では抑制しきれない IRF5 の活性 化が残存し，疾患の再燃に関与すると考えられた．また，Lyn 欠損マウスの解析から，SLE における IRF5 の抑制が，Ⅰ型 IFN の抑制よりも有効な治療法となり得る可能性が示唆され た．寛解期にある SLE 患者では，自然免疫細胞で活性化した IRF5 が炎症性サイトカインの 産生を促し，ISG 発現を誘導するのに十分なⅠ型 IFN 産生を維持し，おそらくはミトコンド リアにおいて OXPHOS を促進していると考えられる．これらの「残り火」が，寛解期の SLE 患者でしばしば検出される少量の自己抗体の存在に寄与している可能性がある．自己抗体 で形成される免疫複合体は，自然免疫細胞の IRF5 を活性化し続け，症状には表れない隠れた自己免疫応答のループを維持する可能性がある．SLE の疾患活動性が高い時期の強い炎 症は，副腎皮質ステロイドなどの標準治療薬で抑制されるが，予期せぬ治療薬の中断や感染，紫外線，化学物質などの環境要因が，IRF5 依存性の自己免疫応答ループの増悪を引き起こし，SLE の再燃につながると推測される．よって IRF5 を特異的に阻害することは，SLE 病態をより深い寛解に導き，現行の治療薬の副作用を防ぎ，患者の生命予後および生活の質を改善する新規治療となる可能性がある．

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