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免疫って、何をしてるの?
病気を治す
インフルエンザの家族を看病
→ 案外、うつらない
少し古いものを食べる
→ 案外、お腹はこわれない
病気を防ぐ
インフルエンザで寝込む
→ 大抵、一週間くらいで治る
ウィルス性腸炎で寝込む
→ 大抵、一週間くらいで治る
予防接種
日本脳炎,結核,はしか,風疹などなど
専用のワクチンを注射する
→ その病気にかかりにくくなる
「免疫がつく」とはどういうこと?
身体が病気を「覚える」?
自然免疫と適応免疫
免疫は二段構え
自然免疫:異物を見つけて排除する
• 多くの病原体にはそれと分かる標識が付いている
• 身体の中のマクロファージなどにより無害化
……でも、時々捕まえ損ねてしまう
病原体関連分子パターン(PAMP)
白血球の
一種だよ!
免疫は二段構え
適応免疫:ある標的病原体を効率的に排除する
リンパ球 抗体
(タンパク質)
標的
病原体
仕事が
できない!
こんにちは^^
中和作用
貪食作用
病原体に合ったリンパ球の準備に約5日間
→ 大抵の軽い病気は1週間で治る!
例:体...
適応免疫のふしぎとしくみ
病原体ってどれだけあるんだろう?
病原体(pathogen)の分類
• ウィルス,細菌,真菌,原虫など
病原体の種類
• ウィルス:~1,000,000種(推定[1])…さらに変異種も生じる
• 細菌:~1,000,000,000種(推定[2]...
抗体と遺伝子
抗体 = タンパク質
タンパク質の設計図 = 遺伝子 (DNA)
約2万のタンパク遺伝子 in ヒトゲノム
全然足りない?
~1,000,000種 20,000個
色々な抗体を作るしくみ:遺伝子再編成
リンパ球(T/B細胞)
成熟リンパ球への分化時
ゲノムが変化する
通常の体細胞
機能が分化しても受精卵と
同じゲノムを受け継ぐ
幹細胞
神経細胞
皮膚細胞
V(D)J遺伝子再編成
利根川 進
ノーベル医学・生理学賞
(1987年)
抗体タンパクのカギの領域は3つのパーツからなる
3つのパーツに含まれるタンパク質の並びで
病原体との結合性が決まる
V(D)J遺伝子再編成
もともとのゲノムにはカギのパーツがそれぞれ多数含まれている
3つのパーツを切り貼りして新しい遺伝子をつくる!
40 × 25 × 6 = 6000種類 (重鎖)
さらなる多様性を生み出すしくみ
• タンパクのペアの組み合わせ
• 結合部多様性
→ パーツの組み合わせ時の個体差
• 高頻度突然変異
→ 特別にDNAの並びが変化しやすい
= +抗体
重鎖 軽鎖
→ 1,900,000種類
6,000種 32...
適応免疫が機能するということ
1018種類の可能なリンパ球から
病原体とぴったり合う抗体を作れるものを探しだす
受け取って
ください!
もしかして、
運命の人…?
病気が治ったあとも、一部のリンパ球が10年くらい残る
→ 免疫記憶
進行中の免疫研究
免疫レパートリー
成人の身体の中にある成熟リンパ球 (T細胞で)
• 個数: 2~10兆個 [1]
• 種類: 100万~1億種類 [1]
• 現在掛かっている病気、これまでの病歴、遺伝などの要因
ヒトゲノム解析:2000年頃にほぼ完了
個人そ...
RepSeq: レパートリーシーケンシング
最新のDNA/RNA解析技術 (HTS)
• 1台で1000億文字/日のDNAを読める
(参考:ヒトゲノムは約30億文字)
• 2000年ごろの100万倍の処理能力
Georgiou, et al. ...
レパートリーには有用な情報が眠っている
• 病気の発見・予見
ある病気に掛かるとどのようにレパートリーが変化するのか?
• 予後予測
病気の悪い経過・リスクのサインはレパートリーに現れるか?
• 新薬の開発
ある病気を治すためにどんな抗体が作ら...
三行でまとめると
• 免疫は遺伝子の組換えを駆使して多様な病原体と闘っている
• リンパ球は天文学的な多様性を持っているが、全容はまだ謎
• 新技術による網羅的解析は、病気の診断や創薬に役立ちそう!
今後の研究が
楽しみ!
身体の中の小宇宙:免疫研究の最前線
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身体の中の小宇宙:免疫研究の最前線

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2016年駒場祭「10分で伝えます!東大研究最前線」で発表

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身体の中の小宇宙:免疫研究の最前線

  1. 1. 免疫って、何をしてるの?
  2. 2. 病気を治す インフルエンザの家族を看病 → 案外、うつらない 少し古いものを食べる → 案外、お腹はこわれない 病気を防ぐ インフルエンザで寝込む → 大抵、一週間くらいで治る ウィルス性腸炎で寝込む → 大抵、一週間くらいで治る
  3. 3. 予防接種 日本脳炎,結核,はしか,風疹などなど 専用のワクチンを注射する → その病気にかかりにくくなる 「免疫がつく」とはどういうこと? 身体が病気を「覚える」?
  4. 4. 自然免疫と適応免疫
  5. 5. 免疫は二段構え 自然免疫:異物を見つけて排除する • 多くの病原体にはそれと分かる標識が付いている • 身体の中のマクロファージなどにより無害化 ……でも、時々捕まえ損ねてしまう 病原体関連分子パターン(PAMP) 白血球の 一種だよ!
  6. 6. 免疫は二段構え 適応免疫:ある標的病原体を効率的に排除する リンパ球 抗体 (タンパク質) 標的 病原体 仕事が できない! こんにちは^^ 中和作用 貪食作用 病原体に合ったリンパ球の準備に約5日間 → 大抵の軽い病気は1週間で治る! 例:体液性免疫(vs. 細菌) 標的病原体に だけくっつく
  7. 7. 適応免疫のふしぎとしくみ
  8. 8. 病原体ってどれだけあるんだろう? 病原体(pathogen)の分類 • ウィルス,細菌,真菌,原虫など 病原体の種類 • ウィルス:~1,000,000種(推定[1])…さらに変異種も生じる • 細菌:~1,000,000,000種(推定[2]) [1] Morse, Stephen S., ed. Emerging viruses. Oxford University Press on Demand, 1996. [2] Dykhuizen D. Species Numbers in Bacteria. Proceedings California Academy of Sciences. 2005;56(6 Suppl 1):62-71. それぞれに異なった抗体が結合する! (※正確にはBCR/TCR)
  9. 9. 抗体と遺伝子 抗体 = タンパク質 タンパク質の設計図 = 遺伝子 (DNA) 約2万のタンパク遺伝子 in ヒトゲノム
  10. 10. 全然足りない? ~1,000,000種 20,000個
  11. 11. 色々な抗体を作るしくみ:遺伝子再編成 リンパ球(T/B細胞) 成熟リンパ球への分化時 ゲノムが変化する 通常の体細胞 機能が分化しても受精卵と 同じゲノムを受け継ぐ 幹細胞 神経細胞 皮膚細胞
  12. 12. V(D)J遺伝子再編成 利根川 進 ノーベル医学・生理学賞 (1987年) 抗体タンパクのカギの領域は3つのパーツからなる 3つのパーツに含まれるタンパク質の並びで 病原体との結合性が決まる
  13. 13. V(D)J遺伝子再編成 もともとのゲノムにはカギのパーツがそれぞれ多数含まれている 3つのパーツを切り貼りして新しい遺伝子をつくる! 40 × 25 × 6 = 6000種類 (重鎖)
  14. 14. さらなる多様性を生み出すしくみ • タンパクのペアの組み合わせ • 結合部多様性 → パーツの組み合わせ時の個体差 • 高頻度突然変異 → 特別にDNAの並びが変化しやすい = +抗体 重鎖 軽鎖 → 1,900,000種類 6,000種 320種 → 1018 種類以上 [1] [1] Venturi, Vanessa, et al. "The molecular basis for public T-cell responses?." Nature Reviews Immunology 8.3 (2008): 231-238. (100京)
  15. 15. 適応免疫が機能するということ 1018種類の可能なリンパ球から 病原体とぴったり合う抗体を作れるものを探しだす 受け取って ください! もしかして、 運命の人…? 病気が治ったあとも、一部のリンパ球が10年くらい残る → 免疫記憶
  16. 16. 進行中の免疫研究
  17. 17. 免疫レパートリー 成人の身体の中にある成熟リンパ球 (T細胞で) • 個数: 2~10兆個 [1] • 種類: 100万~1億種類 [1] • 現在掛かっている病気、これまでの病歴、遺伝などの要因 ヒトゲノム解析:2000年頃にほぼ完了 個人それぞれの持つリンパ球の全容は未知の領域! [1] Laydon et al. Estimating T-cell repertoire diversity: limitations of classical estimators and a new approach. Phil. Trans. R. Soc. B: Biological Sciences. 2015;370(1675):20140291
  18. 18. RepSeq: レパートリーシーケンシング 最新のDNA/RNA解析技術 (HTS) • 1台で1000億文字/日のDNAを読める (参考:ヒトゲノムは約30億文字) • 2000年ごろの100万倍の処理能力 Georgiou, et al. "The promise and challenge of high-throughput sequencing of the antibody repertoire." Nat. biotech. 32.2 (2014) 網羅的なリンパゲノム解析 …ヒトへの適用には課題もいろいろ 血中などに含まれるリンパ球 抗体遺伝子の超並列解析
  19. 19. レパートリーには有用な情報が眠っている • 病気の発見・予見 ある病気に掛かるとどのようにレパートリーが変化するのか? • 予後予測 病気の悪い経過・リスクのサインはレパートリーに現れるか? • 新薬の開発 ある病気を治すためにどんな抗体が作られているのか? (→モノクローナル抗体) • 免疫システムや自己免疫疾患の理解 成長や疾患,投薬などに免疫系はどのように反応するのか?
  20. 20. 三行でまとめると • 免疫は遺伝子の組換えを駆使して多様な病原体と闘っている • リンパ球は天文学的な多様性を持っているが、全容はまだ謎 • 新技術による網羅的解析は、病気の診断や創薬に役立ちそう! 今後の研究が 楽しみ!

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