寄生虫抗原と抗原多様性

寄生虫抗原とは、寄生虫感染時に宿主の免疫系が認識する分子であり、抗原多様性とは、多くの寄生虫が免疫を回避するためにこれらの分子を系統的に変化させる戦略です。抗原多様性は、寄生虫感染が持続し再発する最も重要な理由の一つであり、マラリア原虫やアフリカトリパノソーマなどの寄生虫に対するワクチン開発が非常に困難であった理由でもあります。

Definition

抗原多様性とは、寄生虫が宿主免疫系に提示する抗原を系統的に変化させるプロセスであり、典型的には表面抗原遺伝子のレパートリー間で発現を切り替えることにより、以前の変異体に対して生じた免疫応答が寄生虫を認識しなくなるようにします。

Scope

このトピックでは、寄生虫抗原、特に多様な表面抗原の性質、および原虫が抗体応答を回避するためにそれらを切り替える遺伝的および分子メカニズムについて扱います。同様の戦略を使用する他の病原体との比較を行い、抗原多様性を寄生虫免疫学における参照概念として扱い、臨床的ガイダンスとはしません。

Core questions

• 寄生虫感染時に認識される主要な抗原として機能する分子は何ですか？
• 寄生虫はどのようにして多様な表面抗原を切り替えるのですか？
• なぜ抗原多様性は慢性および再発性感染を可能にするのですか？
• 抗原多様性はワクチン開発をどのように複雑にしますか？

Key concepts

• 寄生虫表面抗原
• 多様な表面抗原
• トリパノソーマの多様な表面糖タンパク質（VSG）
• 熱帯熱マラリア原虫におけるPfEMP1とvar遺伝子スイッチング
• 遺伝子レパートリーと相互排他的発現
• 寄生虫血症の連続的な波
• 抗原多様性とワクチン回避

Mechanisms

多くの寄生虫は、多様な表面抗原をコードする大規模な遺伝子ファミリーを保有し、一度に1つ（または少数）のみを発現し、それらを切り替えることで、ある変異体に対して有効な抗体が次の変異体に対しては無効になるようにします。アフリカトリパノソーマは、その多様な表面糖タンパク質（VSG）のコートを変化させ、熱帯熱マラリア原虫は、PfEMP1表面タンパク質をコードするvar遺伝子間の発現を切り替え、感染中に連続的な抗原形態を生成します（Deitsch, 2009; Crompton, 2014）。これらの切り替えは、主にエピジェネティックな、相互排他的な遺伝子発現制御および遺伝子変換メカニズムを通じて生じ、同様の戦略は一部の細菌、真菌、および他の原虫病原体によっても使用されており、抗体媒介性免疫の問題に対する収斂的解決策を示しています（Deitsch, 2009）。抗原多様性は、より広範な免疫回避および免疫調節と相互作用し、感染の持続に寄与しています（Maizels, 2003）。

Clinical relevance

抗原多様性は、トリパノソーマ症における寄生虫血症の再発波、マラリアに対する殺菌免疫の獲得の困難さ、および抗原多様性を持つ寄生虫に対するワクチン開発における中心的な障害を説明します。この項目は、これらのメカニズムを参照および教育目的で記述しており、個人の診断または治療の根拠となるものではありません。

History

抗原多様性の分子基盤は、アフリカトリパノソーマで最初に解明され、VSGコートの切り替えが連続的な寄生虫血症の波を引き起こすことが示されました。その後の熱帯熱マラリア原虫のvar遺伝子とPfEMP1に関する研究は、この概念をマラリアに拡張し、比較分析により、多様な病原体が同様の抗原多様性戦略に収斂することが明らかになりました（Deitsch, 2009; Crompton, 2014）。

Debates

寄生虫ワクチンに対する障壁としての抗原多様性

抗原多様性を持つ寄生虫は、移動し多様な標的を提示するため、防御ワクチンは、自然免疫応答を支配する多様な表面抗原ではなく、保存された抗原または不変の段階を標的とすべきかどうかが議論されています。

Key figures

• Kirk Deitsch
• Peter Crompton
• Rick Maizels

Seminal works

• deitsch-2009
• crompton-2014

Frequently asked questions

寄生虫における抗原多様性とは何ですか？

それは、寄生虫が免疫系が標的とする表面抗原を変化させる能力であり、多くの多様な遺伝子間で切り替えることで、ある形態に対して作られた抗体が寄生虫を認識しなくなり、寄生虫が持続することを可能にします。

なぜ抗原多様性はマラリアや睡眠病を免疫で治癒することを困難にするのですか？

熱帯熱マラリア原虫やアフリカトリパノソーマのような寄生虫は、表面抗原を継続的に切り替え、抗体応答を常に先行する連続的な感染波を生成します。これもまた、効果的なワクチン開発が困難であった主要な理由です。