Immunology · 1.2
検査室における免疫系
The immune system in the lab
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🧠 このセミナーは「免疫細胞immune cell免疫細胞（immune cell）immune cell（免疫細胞）をどう数え・どう見分け・どう利用するか」という実務編として読む。 免疫学的アプローチには生物学的視点（recognition→response→elimination／tolerance）と臨床的視点（機能亢進＝自己免疫・過敏症、機能低下＝免疫不全・がん）の2つがあり、検査室ではCD抗原を軸にした免疫表現型検査immunophenotyping免疫表現型検査（immunophenotyping）immunophenotyping（免疫表現型検査）と、抗体を診断・治療の両方の道具tool道具（tool）tool（道具）として使う技術が中心になる。
なぜ免疫学を学ぶか
診断と治療の両方の基盤になる。臨床的アプローチでは、免疫系の機能亢進（hyperfunction：自己免疫＝autoimmunity、過敏症＝hypersensitivity）と機能低下（hypofunction：免疫不全＝immune deficiency、がん＝cancer）という2方向の異常を扱い、それぞれワクチン接種・移植・免疫調節・脱感作desensitization脱感作（desensitization）desensitization（脱感作）という治療的therapeutic治療的（therapeutic）therapeutic（治療的）介入に対応する。
免疫細胞の基本検査
安価で簡便な検査から、高価で機器集約的な検査へと段階的に進む。
| 検査 | 目的 |
|---|---|
| 全血球計算complete blood count, CBC全血球計算（complete blood count, CBC）complete blood count, CBC（全血球計算） | 白血球分画differential白血球分画（differential）differential（白血球分画）を含む基本検査 |
| 末梢血・骨髄塗抹標本smear preparation塗抹標本（smear preparation）smear preparation（塗抹標本） | 血球の種類の有無・比率・異型細胞aberrant cell type異型細胞（aberrant cell type）aberrant cell type（異型細胞）の確認 |
| 細胞化学染色cytochemical reaction細胞化学染色（cytochemical reaction）cytochemical reaction（細胞化学染色） | 白血病細胞の系統分類 |
| フローサイトメトリーflow cytometryフローサイトメトリー（flow cytometry）flow cytometry（フローサイトメトリー）・免疫組織化学immunohistochemistry (IHC)免疫組織化学（immunohistochemistry (IHC)）immunohistochemistry (IHC)（免疫組織化学） | 細胞表面／組織内分子の検出 |
| 細胞遺伝学Cytogenetics細胞遺伝学（Cytogenetics）Cytogenetics（細胞遺伝学）・分子遺伝学 | より高次higher order高次（higher order）higher order（高次）の遺伝子診断 |
💡 末梢血・骨髄塗抹標本smear preparation塗抹標本（smear preparation）smear preparation（塗抹標本）の目的は3点に集約される。 ①血球の種類の有無、②各細胞種の比率、③異型細胞aberrant cell type異型細胞（aberrant cell type）aberrant cell type（異型細胞）の存在——血液内科医hematologist血液内科医（hematologist）hematologist（血液内科医）が骨髄検査bone marrow examination骨髄検査（bone marrow examination）bone marrow examination（骨髄検査）を依頼する典型例は急性リンパ性白血病acute lymphoblastic leukemia, ALL急性リンパ性白血病（acute lymphoblastic leukemia, ALL）acute lymphoblastic leukemia, ALL（急性リンパ性白血病）の骨髄・末梢血像である。
CD抗原と免疫表現型検査
免疫表現型検査immunophenotyping免疫表現型検査（immunophenotyping）immunophenotyping（免疫表現型検査）＝抗原抗体反応antigen-antibody reaction抗原抗体反応（antigen-antibody reaction）antigen-antibody reaction（抗原抗体反応）の特異性を利用し、細胞表面（または細胞内）タンパクを特異的に標識して細胞集団を同定する手法。CD（Cluster of Differentiation）抗原は①白血球サブポピュレーションの同定、②白血球の機能的・成熟段階の検出の2つに使われる。
リンパ球サブポピュレーション
| サブセット | CDマーカー・特徴 |
|---|---|
| T細胞 | CD3+ |
| ヘルパーT細胞helper T cellヘルパーT細胞（helper T cell）helper T cell（ヘルパーT細胞）（Th） | CD3+CD4+ |
| 細胞傷害性T細胞cytotoxic T cell細胞傷害性T細胞（cytotoxic T cell）cytotoxic T cell（細胞傷害性T細胞）（Tc） | CD3+CD8+ |
| 制御性T細胞regulatory T cell (Treg)制御性T細胞（regulatory T cell (Treg)）regulatory T cell (Treg)（制御性T細胞） | CD3+CD4+CD25^high+Foxp3+ |
| Th1・Th2・Th17 | サイトカインプロファイルで区別（Th1: IFN-γ+IL-12+TNF-α+、Th2: IL-4+IL-5+IL-13+、Th17: IL-17+TGF-β+） |
| B細胞（B） | CD19+ |
| 形質細胞 | 細胞質軽鎖陽性ic light chain+細胞質軽鎖陽性（ic light chain+）ic light chain+（細胞質軽鎖陽性）、B1・B2サブタイプSubtypeサブタイプ（Subtype）Subtype（サブタイプ） |
| NK細胞 | CD3−CD56+ |
| NKT細胞 | CD3+CD56+ |
| γδT細胞 | CD3+TCR+（CD4−CD8−） |
急性白血病の細胞化学的分類
骨髄系myeloid骨髄系（myeloid）myeloid（骨髄系）特異的染色（スダン黒B＝Sudan black B、ミエロペルオキシダーゼmyeloperoxidase (MPO)ミエロペルオキシダーゼ（myeloperoxidase (MPO)）myeloperoxidase (MPO)（ミエロペルオキシダーゼ）＝myeloperoxidase、非特異的α-ナフチルアセテートエステラーゼ＝ANAE等）は単球（Mo）・好中球・リンパ球（Ly）系統を鑑別し、非骨髄系myeloid骨髄系（myeloid）myeloid（骨髄系）である急性リンパ性白血病acute lymphoblastic leukemia, ALL急性リンパ性白血病（acute lymphoblastic leukemia, ALL）acute lymphoblastic leukemia, ALL（急性リンパ性白血病）はPAS染色陽性・その他の骨髄系myeloid骨髄系（myeloid）myeloid（骨髄系）染色は陰性というパターンを示す。
抗体の構造と多様性
抗体（免疫グロブリン、immunoglobulin）は重鎖heavy chain重鎖（heavy chain）heavy chain（重鎖）（heavy chain：IgG, IgM, IgA, IgE, IgD）と軽鎖からなる。Fab（抗原結合部位antigen-binding site抗原結合部位（antigen-binding site）antigen-binding site（抗原結合部位））とFc（エフェクター機能effector functionエフェクター機能（effector function）effector function（エフェクター機能）部位）に機能的に分かれ、IgAでは重合度（Fab>Fc>IgAの順で例示）が特徴的。
💡 エピトープ（抗原決定基antigenic determinant抗原決定基（antigenic determinant）antigenic determinant（抗原決定基））は「抗原の中で受容体が実際に見ている部分」。 1つの抗原は複数のエピトープをもつため、ポリクローナル抗体polyclonal antibodyポリクローナル抗体（polyclonal antibody）polyclonal antibody（ポリクローナル抗体）は異なるエピトープを認識する抗体の集合、モノクローナル抗体は単一エピトープに特異的な抗体を指す。エピトープには線状と立体構造conformational立体構造（conformational）conformational（立体構造）の2型があり、非免疫原性immunogenicity免疫原性（immunogenicity）immunogenicity（免疫原性）の小分子（ハプテンhaptenハプテン（hapten）hapten（ハプテン）、hapten）は単独では免疫原性immunogenicity免疫原性（immunogenicity）immunogenicity（免疫原性）をもたないが、担体と結合することで免疫原性immunogenicity免疫原性（immunogenicity）immunogenicity（免疫原性）を獲得する。
モノクローナル抗体の作製：ハイブリドーマ法
flowchart TD
A["①マウスに抗原を免疫"]
A --> B["②脾臓からB細胞を単離"]
B --> C["③<span class='jp-term jp-term-diagram' title='myeloma cell'>骨髄腫細胞</span>とB細胞を融合"]
C --> D["④ハイブリドーマから抗体を単離"]⭐ ハイブリドーマ技術はKöhlerとMilsteinに1984年のノーベル賞をもたらした。 B細胞は抗体を産生するが不死化immortalization不死化（immortalization）immortalization（不死化）していない、骨髄腫細胞myeloma cell骨髄腫細胞（myeloma cell）myeloma cell（骨髄腫細胞）は不死化immortalization不死化（immortalization）immortalization（不死化）しているが抗体を産生しない——両者を融合させることで「不死化immortalization不死化（immortalization）immortalization（不死化）した抗体産生細胞」を作る、という着想が単一エピトープ特異的な抗体の大量生産を可能にした。
抗体を臨床でどう使うか
抗体は「標的」としても「道具tool道具（tool）tool（道具）」としても利用される。
| 使い方 | 目的 |
|---|---|
| 抗体を標的として測定 | ①感染の既往証明・病原体に対する防御レベルの確認、②自己免疫疾患・過敏反応・移植拒絶反応transplantation rejection移植拒絶反応（transplantation rejection）transplantation rejection（移植拒絶反応）などの免疫病理学的状態のフォローアップFollow-up Routinesフォローアップ（Follow-up Routines）Follow-up Routines（フォローアップ） |
| 抗体を道具tool道具（tool）tool（道具）として利用 | ①抗体特異的認識によるあらゆる物質の検出（免疫分析法、immunoanalytical method）、②抗体による分子の標的送達targeted molecular therapy標的送達（targeted molecular therapy）targeted molecular therapy（標的送達） |
診断用抗体diagnostic antibody診断用抗体（diagnostic antibody）diagnostic antibody（診断用抗体）は酵素・蛍光色素fluorescent dye蛍光色素（fluorescent dye）fluorescent dye（蛍光色素）・放射性同位体radioisotope (radioactive isotope)放射性同位体（radioisotope (radioactive isotope)）radioisotope (radioactive isotope)（放射性同位体）・金コロイドgold colloid金コロイド（gold colloid）gold colloid（金コロイド）などの標識分子marker molecule標識分子（marker molecule）marker molecule（標識分子）に共有結合され、検出可能になる。
抗原抗体反応に基づく検査法の全体像
| 分類 | 手法 |
|---|---|
| 定性的・半定量的 | 沈降反応・凝集反応agglutination凝集反応（agglutination）agglutination（凝集反応）、電気泳動と抗原抗体反応antigen-antibody reaction抗原抗体反応（antigen-antibody reaction）antigen-antibody reaction（抗原抗体反応）の組み合わせ（免疫固定immunofixation免疫固定（immunofixation）immunofixation（免疫固定）＝immunofixation、ウェスタンブロットWestern blotウェスタンブロット（Western blot）Western blot（ウェスタンブロット）＝Western blotting）、ラテラルフロー検査lateral flow testラテラルフロー検査（lateral flow test）lateral flow test（ラテラルフロー検査） |
| 定量的・超高感度 | 免疫複合体検出（濁度turbidity濁度（turbidity）turbidity（濁度）法＝turbidimetry、レーザーネフェロメトリー＝laser nephelometry）、リガンドアッセイ（放射免疫測定法radioimmunoassay (RIA)放射免疫測定法（radioimmunoassay (RIA)）radioimmunoassay (RIA)（放射免疫測定法）＝RIA、免疫放射定量法immunoradiometric assay (IRMA)免疫放射定量法（immunoradiometric assay (IRMA)）immunoradiometric assay (IRMA)（免疫放射定量法）＝IRMA、ELISA）、フローサイトメトリーflow cytometryフローサイトメトリー（flow cytometry）flow cytometry（フローサイトメトリー）による免疫表現型検査immunophenotyping免疫表現型検査（immunophenotyping）immunophenotyping（免疫表現型検査）、免疫組織化学immunohistochemistry (IHC)免疫組織化学（immunohistochemistry (IHC)）immunohistochemistry (IHC)（免疫組織化学） |
（これらの詳細は10-1-methods-based-on-antigen-antibody-interactions-basic-concepts-of-the-diagnostic以降の各セミナーで扱う。）
まとめ
- 免疫学は診断・治療の両方の基盤で、臨床的には機能亢進（自己免疫・過敏症）と機能低下（免疫不全・がん）という対をなす異常を扱う。
- 基本検査は全血球計算complete blood count, CBC全血球計算（complete blood count, CBC）complete blood count, CBC（全血球計算）・末梢血/骨髄塗抹から始まり、細胞化学染色cytochemical reaction細胞化学染色（cytochemical reaction）cytochemical reaction（細胞化学染色）・免疫表現型検査immunophenotyping免疫表現型検査（immunophenotyping）immunophenotyping（免疫表現型検査）・フローサイトメトリーflow cytometryフローサイトメトリー（flow cytometry）flow cytometry（フローサイトメトリー）へと段階的に精密化する。
- CD抗原はリンパ球サブポピュレーションlymphocyte subpopulationsリンパ球サブポピュレーション（lymphocyte subpopulations）lymphocyte subpopulations（リンパ球サブポピュレーション）（T/B/NK/Th/Tc/Treg等）を同定する共通言語であり、急性白血病acute leukemia急性白血病（acute leukemia）acute leukemia（急性白血病）の細胞化学的鑑別にも応用される。
- 抗体はFab（抗原結合）・Fc（エフェクター）の機能単位からなり、エピトープ（線状・立体構造conformational立体構造（conformational）conformational（立体構造））・ハプテンhaptenハプテン（hapten）hapten（ハプテン）+担体の概念が抗体の特異性を理解する鍵。
- ハイブリドーマ技術（B細胞×骨髄腫細胞myeloma cell骨髄腫細胞（myeloma cell）myeloma cell（骨髄腫細胞）融合）がモノクローナル抗体の量産を可能にし、抗体は「標的」（血清学的モニタリング）と「道具tool道具（tool）tool（道具）」（免疫分析法・標的治療targeted therapy標的治療（targeted therapy）targeted therapy（標的治療））の両方に使われる。