子宮内膜マクロファージが拓く妊娠免疫と不妊治療の新しい可能性
CytoFLEX SRTを活用した子宮免疫細胞解析
名古屋大学 医学部附属病院 手の外科学 特任助教
妊娠は、母体が父親由来の抗原を持つ胎児を受け入れる、精密な免疫制御の上に成り立っています。名古屋大学 医学部附属病院 手の外科学 特任助教 大木 拓究人 先生は、子宮内膜に存在するCD169陽性マクロファージに着目し、この細胞が制御性T細胞（Treg）を子宮内膜へ呼び寄せ、着床に必要な免疫環境を形成することを明らかにしました。
今回は、Cell Reportsに発表された「Identification of endometrial CD169+ macrophages essential for Treg cell accumulation and implantation」の研究内容と、その研究を支えたセルソーターCytoFLEX SRTの活用についてお話を伺いました。
先生のご研究内容についてお聞かせいただけますでしょうか？
私たちは、妊娠の成立に必要な免疫寛容の仕組みに注目して研究を進めています。妊娠では、胎児は母体にとって完全な自己ではありません。父親由来の抗原を持つため、免疫学的には「半分非自己」の存在です。本来であれば免疫系に排除されても不思議ではありませんが、実際には母体は胎児を拒絶せず子宮内で受け入れます。この現象は、免疫学的に非常に興味深く、不妊症や反復流産の理解にも深く関わる重要なテーマです。
これまで、妊娠時の免疫寛容にはTregが重要であることが知られていました。Tregは過剰な免疫応答を抑え、胎児に対する拒絶反応を防ぐ役割を担います。しかし、Tregがどのようにして着床期の子宮内膜へ集まるのか、また、その局所的な集積をどの細胞が制御しているのかについては、まだ十分に分かっていませんでした。
そこで私たちは、子宮内膜に存在するマクロファージに着目しました。マクロファージは一般的には異物の除去や炎症応答に関わる細胞として知られていますが、近年では、組織ごとに特化した機能を持ち、臓器の恒常性維持、組織修復、免疫制御にも重要な役割を果たすことが分かってきています。子宮内膜は、性周期や妊娠に伴って劇的に変化する特殊な組織です。私たちは、そこに存在するマクロファージも単なる貪食細胞ではなく、妊娠に適した免疫環境を作る細胞ではないかと考えました。
研究を始められたきっかけや経緯について教えてください。
私は、免疫細胞が組織の中でどのように自己・非自己を決定し、疾患や生理現象を制御しているのかに興味を持っていました。関節炎モデルなどではなく、妊娠を研究対象にすることによって、より自然に近い状態、すなわち真理に迫れるのではないかと考えました。
免疫学では、T細胞やB細胞のようなリンパ球に注目が集まることが多いですが、実際の組織内では、マクロファージなどの自然免疫細胞が局所環境を整え、リンパ球の動きや機能を制御している場面が多くあります。特に妊娠では、胎児を受け入れるために免疫応答を単純に「抑える」のではなく、必要な防御機構を残しながら、局所的に免疫寛容を成立させる必要があります。このような複雑な免疫制御が、子宮内膜という限られた組織の中でどのように実現されているのかを明らかにしたいと考えました。
研究を進める中で、子宮内膜にCD169を発現するマクロファージ集団が存在することに気づきました。CD169は、脾臓やリンパ節、消化管などの特定のマクロファージに発現することで知られる分子ですが、子宮内膜における当該細胞の機能は分かっていませんでした。この細胞が、妊娠時の免疫寛容に関わっているのではないかと考えたことが、本研究の出発点です。
近年のご研究成果の中で、特に注目すべき発見や進展について教えてください。
子宮内膜に存在するCD169陽性マクロファージが、Tregを子宮内膜へ集め、着床に必要な免疫環境を形成していることを明らかにした点です。私たちは、シングルセルRNAシーケンス、フローサイトメトリー、免疫組織染色、細胞除去モデルなどを組み合わせて解析を行いました。その結果、マウス子宮内膜には、CD169を発現し、妊娠に必要となるマクロファージ集団が存在することを見いだしました。
このCD169陽性マクロファージは、Mrc1、Folr2、Il10 などの抗炎症性・組織常在性マクロファージに関連する遺伝子を発現していました。つまり、炎症を誘導する細胞というよりも、子宮内膜の局所環境を整える細胞である可能性が示されました。さらに重要だったのは、この細胞が妊娠の成立に直接関わっていることです。交配後、着床が起こる時期には、子宮内膜でTregが増加します。私たちは、CD169陽性マクロファージがこの時期にTregを呼び寄せるケモカインを産生し、子宮内膜局所へのTreg集積を制御していることを明らかにしました。CD169陽性マクロファージを除去すると、子宮内膜におけるTregの集積が著しく低下し、着床がほぼ成立しなくなりました（図1）。
従来、妊娠免疫の研究では、Tregそのものの重要性が強調されてきました。一方で、Tregを必要な場所、必要なタイミングに呼び込む「場を作る細胞」については、不明な点が多く残されていました。私たちの研究は、子宮内膜に存在するCD169陽性マクロファージが、Tregを局所へ集めることで、着床に必要な免疫寛容環境を形成することを示した点に大きな意義があると考えています。
また、この仕組みがマウスに限られたものではない可能性も見えてきました。ヒト子宮内膜のシングルセルRNAシーケンスデータを再解析したところ、ヒトにもCD169、MRC1、CD68などを発現するマクロファージ集団が存在し、Tregとの相互作用に関わるケモカインを発現している可能性が示されました。このことは極めて重要であり、不妊治療の新規標的となる可能性を秘めています。
CytoFLEX SRTを使用することで、研究にどのような利点がありましたか？
本研究では、CytoFLEX SRTが極めて重要な役割を果たしました。子宮内膜には多様な免疫細胞が存在しており、その中から目的とする細胞集団を正確に同定し、定量する必要があります。私たちは、従来のマクロファージマーカーにCD169を加えることで、子宮内膜に存在するCD169陽性マクロファージを解析しました。特に重要だったのは、CD169陽性マクロファージがどの細胞集団に含まれるのか、妊娠時期によってどのように変化するのか、また細胞除去モデルで本当に除去できているのかを、細胞レベルで確認できたことです。さらに、CD169陽性マクロファージを除去した際、もしくはその細胞が出すケモカインであるCCL8を欠損させた際に、子宮内膜中のTregがどのように変化するのかについてもCytoFLEX SRTを用いて定量しました（図2）。子宮から回収できるTregはかなり少数の集団です。そのため、限られたサンプルから複数のマーカーを同時に測定し、再現性よく細胞集団を同定するためには、高感度で安定しており、蛍光感度やS/N 比に優れたCytoFLEX SRTが必要でした。また、シングルセルやバルクのRNA-seqに関しても、CytoFLEX SRTを用いることで、限られた細胞数の中から目的の細胞集団を安定して回収でき、正確な解析を行うことができました。
このように、CytoFLEX SRTは今回の研究全体の基盤となる技術でした。特に子宮のように細胞数が限られ、かつ妊娠ステージによって免疫細胞の状態が大きく変化する組織では、信頼性の高いフローサイトメトリー解析が非常に重要であり、CytoFLEX SRTはその解析を支える装置として必須の役割を果たしました。
研究を進める上で苦労された点はありますか？
最も苦労したのは、子宮内膜という組織から免疫細胞を安定して回収し、解析する実験系を構築することです。フローサイトメトリーでは、子宮をバラバラの細胞にほぐしていく工程が必要となります。この際に使う酵素や、温度、時間など決めなくていけない要素が数多くありました。例えば、あまりに強い消化酵素を使うと、細胞表面の抗原が切断され、検出できなくなってしまいます。この実験系の構築と評価の中で、CytoFLEX SRTは非常に頼りになりました。特に、CD169は酵素の影響を受けやすかったため、信頼のできるフローサイトメータで実験系を構築することは必須でした。少数の細胞でも、NegativeとPositiveの集団を正確に解析できる技術があったからこそ、CD169陽性マクロファージという細胞集団の重要性を示すことができたと考えています。
今後のご研究における課題や展望について教えてください。
今後は、CD169陽性マクロファージがどのような分子によって誘導され、どのようにTregや他の免疫細胞と相互作用しているのかをさらに詳しく解析したいと考えています。マウスではCCL8がTregの集積に重要な役割を果たすことが示唆されましたが、ヒトではCXCL16やCCL20など、異なるケモカイン軸が関わる可能性があります。この違いを理解することは、マウスで得られた知見をヒトの不妊症や反復流産の研究へ展開するうえで重要です。また、CD169陽性マクロファージは、ヒトだけでなく、サルなど他の動物種にも存在する可能性があります。種を超えて保存された子宮免疫システムを理解することで、妊娠成立に必要な免疫環境の本質に迫ることができると考えています。
将来的には、この研究を不妊症、反復着床不全、反復流産などの病態理解や、新しい診断・治療法の開発につなげたいと考えています。たとえば、子宮内膜におけるCD169陽性マクロファージや、その産生する分子を評価することで、着床に適した免疫環境が形成されているかを判断できる可能性があります。さらに、CD169陽性マクロファージの機能を薬剤や抗体で制御できれば、子宮内膜局所の免疫環境を改善し、妊娠成立を助ける新しい治療戦略につながるかもしれません。
最後に、今後CytoFLEX SRTをどのように活用していきたいですか？
今後も、CytoFLEX SRTを用いたフローサイトメトリー解析は、私たちの研究の中心的な技術になると考えています。子宮内膜には、マクロファージ、T細胞、NK細胞、樹状細胞など、多様な免疫細胞が存在しています。これらの細胞は、妊娠ステージや疾患状態によって大きく変化します。今後は、より多くのマーカーを組み合わせた多色解析によって、子宮内膜免疫細胞の状態をより詳細に理解していきたいと考えています。CytoFLEX SRTのように、アナライザー感覚で操作でき限られたサンプルから多くの情報を得られる装置は、子宮内膜のような解析が難しい組織の研究に非常に適していると思います。妊娠免疫の仕組みを細胞レベルで理解し、その知見を不妊症や反復流産の診断・治療へつなげていくために、今後も積極的に活用していきたいと考えています。
