in vivo、単球および肺間質マクロファージの恒常性は、コラーゲンドメイン結合受容体LAIR1によって調節されている

単球およびマクロファージは、腫瘍の増殖と^{進行において}重要な役割を果たしている^2,3。骨髄系細胞は、そのライフサイクルのあらゆる段階で細胞外マトリックス（ECM）と相互作用する。しかし、骨髄系細胞とECMおよび組織間質との相互作用に関与する分子メカニズムやシグナル伝達経路については、まだ十分に解明されていない。 コラーゲンは、組織の生物物理学的骨格を形成するECMの主要な構成要素である。本稿では、Keerthivasanら^¹が、骨髄系生物学におけるコラーゲン受容体LAIR1の役割について検討した。

LAIR1は骨髄系細胞で高発現している

ヒトにおけるLAIR1の発現の主な源を特定するため、まず健康な組織におけるLAIR1の発現レベルを調べた。血液サンプル全体において、LAIR1は、リンパ系遺伝子であるCD3EおよびNCAM1（CD56）と比較して、骨髄系遺伝子（FCER1G、EMR1、HK3、FCGR1A、CD163、およびCD14）との相関が最も強かった。 DCのサブセット^{であるCD141+cDC1}および^CD1c+cDC2と比較して、LAIR1の転写レベルは形質細胞様DC（pDC）、単球、および^CD141-CD1c-DCで高かった。

著者らは、フローサイトメトリーを用いて、マウスの血液および肺におけるさまざまな免疫細胞タイプでのLAIR1タンパク質の発現を分析した。マウスでは、古典的単球（^{Ly6ChiCX3CR1lo–midCCR2+}）が組織や腫瘍部位に動員され、マクロファージへと分化して炎症性サイトカインを分泌する。 非古典的単球（^{Ly6CloCX3CR1hiCCR2-}）は、主に^血管内皮の内腔側4^,5や、いくつかの^組織の実質6^,7から、損傷した細胞や残骸を貪食する機能を有している。 マウスの血液および肺において、^Ly6C-単球では他の免疫細胞と比較してLAIR1の発現が高かった。肺では、^Ly6C-単球^はLy6C+単球や他の免疫細胞と比較して、LAIR1の発現が少なくとも5倍高かった。

コラーゲン1およびColec12は、LAIR1の高親和性結合パートナーである

単球におけるLAIR1の発現量が高いことを踏まえ、著者らはその受容体相互作用ネットワークを解明し、細胞外環境におけるLAIR1の機能について知見を得ようと試みた。LAIR1の相互作用ネットワークをプロテオミクス手法で解析した結果、間質因子であるColec12がLAIR1の高親和性リガンドであることが判明した。この親和性は、LAIR1とコラーゲン1との強固な相互作用と同程度であった。

Colec12およびコラーゲン1との結合に伴うLAIR1のITIM（免疫受容体チロシンベースの抑制モチーフ）ドメインの著しいリン酸化を観察したKeerthivasanらは、次に定量プロテオミクスアッセイを用いて、LAIR1の下流におけるシグナル伝達イベントの包括的なプロファイリングを行った。野生型およびLAIR1欠損THP-1細胞を、組換えコラーゲン1またはColec12タンパク質で刺激した。 コラーゲン1およびColec12によって誘発されるLAIR1シグナル伝達のプロテオミクス解析により、THP-1細胞における生存、増殖、分化に関連する経路が明らかになった。

骨髄系細胞におけるLAIR1の欠損は、異常な増殖とアポトーシスを引き起こす

次に、研究者らは、単球およびマクロファージにおけるLAIR1の役割を調べるため、^Lair1-/-マウスを作製した in vivoでLAIR1の役割を調べた。Lair1の欠損により、骨髄および^{肺におけるLy6C-単球の}頻度と数が減少した一方で、^{Ly6C+単球の}頻度は増加した。LAIR1シグナル伝達は、古典的単球から非古典的単球への分化転換に影響を及ぼす可能性がある。この転換は、骨髄由来の非古典的単球の増殖およびアポトーシスの変化、ならびに肺の間質性マクロファージの異質性の変化と関連していた。

骨髄系細胞によるLAIR1の発現は、メラノーマの臨床転帰の改善と関連している

^{Lair1-/-マウスの}肺における単球およびTRMの変化を踏まえ、Keerthivasanらは、LAIR1欠損が腫瘍転移に果たす役割について検討した。彼らは、B16/F10ルシフェラーゼ発現腫瘍細胞を尾静脈から静脈内投与し、腫瘍の増殖を観察した。 7日後、^Lair1-/-マウスの肺では、転移巣の数が2倍に増加し、ルシフェラーゼ発光強度も2～3倍高かった。 このメラノーマモデルにおいて、骨髄系細胞特異的なLAIR1欠損は転移性腫瘍の増殖を促進した。対照的に、LAIR1欠損はB16メラノーマの皮下増殖には影響を及ぼさなかった。これらの結果は、LAIRが骨髄系細胞自律的なメカニズムによって機能し、肺における転移性腫瘍の増殖を抑制していることを示唆している。

次に研究者らは、B16腫瘍を有する^Lair1-/-肺において、^{Ly6C-およびLy6C+単}球の恒常性が変化しているかどうかを調べた。フローサイトメトリー解析の結果、^{Lair1-/- Ly6C-}単球ではp53およびアポトーシス経路の活性化が認められた一方、^{Lair1-/- Ly6C+}単球では血管新生およびIL2-STAT5経路の活性上昇が認められた。

^{Ly6C-およびLy6C+単球}についても、腫瘍内と正常肺を比較した場合、活性化されるシグナル伝達経路に違いが認められた。腫瘍を有するマウスの血液^{中のLy6C-およびLy6C+}単球においても、^{Lair1-/-状態}ではCSF1R（CD115）の発現増加が認められた。 最後に、著者らはLAIR1と骨髄系細胞のシグネチャとの相関関係を調査し、転移性黒色腫におけるLAIR1発現の最も可能性の高い源として、^Ly6C-単球およびマクロファージを特定した。さらに、LAIR1の発現は、ヒトの転移性黒色腫において臨床転帰の改善と関連していることが判明した。

注目すべき点として、当研究グループが開発したBRGSF-HIS（ヒト免疫系）マウスモデルで培養されたヒト細胞は、LAIR1などのヒト特異的な抑制性受容体を発現している。脾臓および骨髄において、LAIR1は検査対象となったすべての白血球で発現が確認され、特にエフェクターT細胞および^{CD16陽性ナチュラルキラー}細胞において高発現が認められた。

参考文献：

1. Keerthivasan S、Şenbabaoğlu Y、Martinez-Martin N、Husain B、Verschueren E、Wong A、Yang YA、Sun Y、Pham V、Hinkle T、Oei Y、Madireddi S、Corpuz R、Tam L、Carlisle S、Roose-Girma M、Modrusan Z、Ye Z、Koerber JT、Turley SJ。 単球および間質性肺マクロファージの恒常性維持機能は、コラーゲンドメイン結合受容体LAIR1を介して調節される。2021年、『Immunity』54巻、2021年7月13日；1511-1526頁
2. Biswas SK、Mantovani A. 「マクロファージの可塑性とリンパ球サブセットとの相互作用：がんをパラダイムとして」。Nat. Immunol. 11 、2014年、889–896頁
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