性器ヘルペスウィルス感染を制御する生体防御機構のしくみ

第 14回ウィルス学キャンプin湯河原

飯島　則文　国立研究開発法人　医薬基盤・健康・栄養研究所　アジュバント開発プロジェクト　サブプロジェクトリーダー大阪大学免疫学フロンティア研究センター　招聘教員

何故性器ヘルペスウィルス（単純ヘルペスウィルス2型;Herpessimplexvirustype2[HSV-2])に対する生体防御機構の研究を始めることになったのか？

博士課程(2001-2004)⇒ポスドク

小野江和則研究室

小野江和則教授（現名誉教授）岩渕和也准教授（現北里大学教授）栁川芳毅助教（現北海道医療大学准教授）

病原体の侵入

炎症性サイトカインの放出

活性化した樹状細胞の所属リンパ節への移動

ModifiedfromIsamSAetal.Nat.Med.2012

樹状細胞の機能を制御する細胞内情報伝達機構の仕組みに関する研究(invitro)

病原体(ウィルス)感染後における樹状細胞の役割に興味（invivo)

何故性器ヘルペスウィルスに対する生体防御機構の研究を始めることになったのか？

JExpMed.2003197:153-162

1.  粘膜組織:HSV-2感染部位（膣粘膜組織）の理解

2.  HSV-2ウィルスの特徴の理解

3.  HSV-2感染部位における生体防御機構を解析する方法の開発

CD11c:GreenHSV-2:Red

HSV-2マウス膣粘膜感染24時間後

1.  HSV-2感染部位で何が起きているのか？

2.  HSV-2ウィルスがどのように粘膜組織に侵入するのか？

3.  HSV-2感染部位における生体防御機構？

1.  粘膜組織:HSV-2感染部位（膣粘膜組織）の理解

UniquefeaturesofimmuneresponseingenitalBssuesagainstinvadingpathogenswhichcausesexuallytransmiHeddiseases

ImmuneresponseinfemalereproducBvetract-  Affectedbymenstrual

cycle-  Affectedbysexhormones-  Affectedbyunique

residentbacterialcommuniBes

VEDC:膣粘膜上皮樹状細胞SMDC:膣粘膜固有層樹状細胞

D0

病原体 病原体の分類 現状 ・治療

HSV:単純ヘルペスウィルス1型及び2型 DNAウィルス 抗ヘルペスウィルス薬が効果を示すが、根治できず

HIV:免疫不全ウィルス レトロウィルス 抗HIV薬が有効。慢性的に進行し、死に至るが、近年治療による延命が進む

HPV:ヒト乳頭腫ウィルス DNAウィルス HPV16,18に関しては、予防ワクチンが有効

HBV(HepaSSsBvirus):B型肝炎ウィルス DNAウィルス 予防にはワクチンが有効。HCVも生殖器感染する。

Chlamydiatrachoma0s:クラミジア バクテリア

抗菌薬（マクロライド系、ニューキノロン系が中心）が有効だが、ワクチンはない

Treponemapallidum:梅毒トレポネーマ バクテリア 抗菌薬（主としてペニシリン系）が有効

Neisseriagonorrhoeae:淋菌 ナイセリア属のグラム陰性双球菌

抗菌薬が有効だが、耐性率が増加している

Trichomonasvaginalis:トリコモナス 原生生物 メトロニダゾールが有効だが、根治できず

性感染症を引き起こす病原体とその治療方法の現状

TheWorldHealthOrganizaSon(WHO)esSmatesthatin2008therewereatleast498millionnewcasesofthemorethan30knownsexuallytransmi^edinfecSons.

1.  粘膜組織:HSV-2感染部位（膣粘膜組織）の理解

In 2012, HSV vaccine trial (gD2-subunit vaccine with MPL-alum) was not effective in HSV-2 infection. The vaccine induced cellular and humoral immunity systemically.

Thelatestrandomized,double-blindedefficacyfieldtrialwithitsfocusonthesubgroupinvolving8,223womenproducedtheresultthatthisgD2subunitvaccinewaseffecBveinprevenBngHSV-1genitaldiseaseandinfecBonbutnotHSV-2.

OlsonKetal.2010

マウスモデルやモルモットモデルでは、gD2−サブユニットワクチン（筋肉内注射）はHSV-2感染を防ぐワクチン効果を示すにもかかわらず、ヒト臨床試験では全く効果を示していない。

どのような免疫方法がワクチン効果に必要なのか現状全く不明である。そこで、感染部位（膣粘膜組織）に形成される生体防御機構に着目した。

Herpessimplexvirustype-2(HSV-2)infecBoncausesalifelonginfecBon

IwasakiA.Nat.Immunol.2009-MousemodelofgenitalherpesinfecSon-

IntravaginalWTHSV-2infecBon:Micearesuccumbedwithin10days.

IntravaginalTK-HSV-2infecBon:[Thymidinekinase(TK)isrequiredforreplicaSoninneuronalSssues]Micearealiveandimmunized.

膣粘膜組織におけるウィルス力価

HSV-2感染部位である膣粘膜組織で何が起きているのか？

3.HSV-2感染部位における生体防御機構を解析する方法の開発

HSV-2感染部位(膣粘膜組織)における免疫担当細胞の解析

HSV-2感染前 HSV-2感染 5日後

膣粘膜組織では、皮膚とは異なり、3種類の異なる抗原提示細胞集団が局在していることが明らかとなった。

膣粘膜上皮抗原提示細胞

皮膚ランゲルハンス細胞

CD11c

Total

F4/80

CD11c+MHCclassII+

MHC

classII

RatIg

G2b

0

0.03

86

RatIgG2a

CD11c+MHCclassII+

CD11b

4

48.5

21.2

20.1

IijimaN.etal.2007

HSV-2感染後、膣粘膜組織では、抗原提示細胞集団は所属リンパ節へと移行し、その代わりに血中から新たに抗原提示細胞が流入することが明らかとなった。

3.HSV-2感染部位における生体防御機構を解析する方法の開発

膣粘膜組織におけるHSV-2感染細胞の解析

HSV-2は、膣粘膜組織において主に腟上皮細胞を含む非造血細胞群に感染することが明らかとなった。

TK:thymidinekinaseTK-HSV-2:reacBvaBon-defecBvestrainofHSV-2

MemoryCD4TcellsmediateprotecBonagainstHSV-2secondarychallenge

ImmunizedwithTK-HSV-2(膣粘膜組織に免疫)

>5wks

ChallengewithlethalWTHSV-2

（膣粘膜組織に感染）

HSV-2specificmemorycells

0 1 2 3 4 5 6 7Daysaderchallenge

ImmuneWT+anB-CD4Ab ImmuneIFN-αβR-/-

ImmuneWT+anB-IFN-γ ImmuneWT

0

1

10

102103104105106

ImmuneWT+anB-NK1.1

HSV-2Ster(p

fu/m

l)

0110102103104105106107

0 1 2 3 4 5 6Daysaderchallenge

HSV-2Ster(p

fu/m

l)

Non-immune

Imm(13wks)+ControlAb

Imm(13wks)+anB-CD4

IijimaN.etal.2008

Red:CD4

Red:CD4 Green:CD11c

Green:MHCII

TK-HSV-2infected(5wk)

TK-HSV-2infected(5wk)

Immmunizedintravaginally(ivag)withThymidinekinase–(TK-)HSV-2

5wks

ChallengeivagwithWTHSV-2

<6daysaeerchallenge>

MemoryCD4TcellsmediateprotecBonagainstHSV-2secondarychallenge

膣粘膜組織 後根神経節 脊髄

Red:CD4

Red:CD4 Green:CD11c

Green:MHCII

TK-HSV-2immunized(5wk)

TK-HSV-2immunized(5wk)

MemoryCD8+Tcells

Naive

ImmunizedivagwithThymidinekinase–(TK-)HSV-2

5wksB6

CD4

QuesBons

1.  WhatarethephenotypicandfuncBonalcharacterisBcsoflymphocyteclusters?

2.  WhatisthephysiologicalimportanceoftheoflymphocyteclustersagainstHSV-2infecBon?

ImmuneresponseingenitalBssuesofmiceinfectedwithHSV-2

MemoryLymphocyteCluster(MLC)メモリーリンパ球クラスター

QuesBon:1. HowarethesememoryTcellsinMLCmaintainedinthegenitalBssues?

GeneraBonofparabioBcpairs(TK-HSV-2infectedxTK-HSV-2infected)

2-6wks

TK-HSV-2inefcSon(ivag)(CD45.1+)

FACSanalysis

CD45.2+ CD45.1+

5wks

TK-HSV-2infecSon(ivag)(CD45.2+)

QuesBon:1. HowarethesememoryTcellsinMLCmaintainedinthegenitalBssues?

TK-HSV-2/5wk(CD45.2+)

TK-HSV-2/5wk(CD45.1+)

89.2% 7.84%

0.82%

98.0% 86.5% 10.5%

95.3%

4.74%

IijimaN.etal.2014

QuesBon:1. HowarethesememoryTcellsinMLCmaintainedinthegenitalBssues?

TK-HSV-2/5wk(CD45.2+)

TK-HSV-2/5wk(CD45.1+)

組織局在型�CD4陽性メモリーT細胞(Bssue-residentCD4+memoryTcells:CD4+TRM)は、HSV-2再感染後早期に、高濃度のIFN-γを産生する

IijimaN.etal.2014

QuesBon:1-3 WhatkindofmemoryCD4+TcellsareretainedinMLCs?

Vaginal tissue (TK-HSV-2 5wk)

TCRBV01 CD4+ T cells in MLC (LCM) (5wk)

MLCs are highly enriched for TCRVβ1+ HSV-2-specific CD4 TRM following HSV-2 immunization (>5 wk).

Vaginal tissues (5 wks after immunization)

IijimaN.etal.2014

GeneraBonofparabioBcpairs(ImmunizedxNaïve)

QuesBon:2. WhatisthephysiologicalimportanceoftheMLCincluding

Bssue-residentTh1cellsagainstHSV-2infecBon?

2-6wks

Naïve(CD45.1+)

Immune Naive

5wks

TK-HSV-2immunizaSon(ivag)(CD45.2+)

Immunized(CD45.2+)

Naïve(CD45.1+)

HSV-2challenge(ivag)

CirculaBngmemorycell-mediatedprotecBonagainstlethalHSV-2challenge

QuesBon:2. WhatisthephysiologicalimportanceoftheMLCincludingBssue-residentTh1cells

againstHSV-2infecBon?

CirculaBngmemorycellsareinferiortoTRMinsuppressingviralreplicaBoningenitalmucosa.

IijimaN.etal.2014

SummaryNo.2

norifumi-1016norifumi-1016

ivagimmunizaSon(withTRM)

BlockvirusspreadtoneuronalSssues

VirusspreadtoneuronalSssues

distalimmunizaSon(withoutTRM)

Blood-NerveBarrier

CirculaSngmemoryCD4+Tcells

IFN-γ

Vascularpermeability↑