抗原提示
抗原提示は、生体防御システムである免疫において極めて重要なプロセスです。主にマクロファージや樹状細胞といった特殊な免疫細胞（これらを抗原提示細胞と呼びます）が、体内に侵入した細菌やウイルス、あるいは体内で発生したがん細胞などの「抗原」と呼ばれる異物や異常な自己成分を認識し、それらを取り込んで分解します。そして、分解してできた断片（ペプチド）の一部を、自身の細胞表面に提示する仕組みです。この提示された抗原断片を、T細胞などの免疫細胞が認識することで、その後の本格的な免疫応答が開始されます。つまり、抗原提示は、病原体の侵入や細胞の異常をリンパ球に知らせる情報伝達システムとしての役割を担っているのです。
抗原提示には、主に二つの経路があります。一つは細胞外から侵入した異物（外因性抗原）を処理する経路、もう一つは細胞内に存在する異物や異常（内因性抗原）を処理する経路です。
内因性抗原の提示経路は、主に細胞内に入り込んだウイルスや一部の細菌、またはがん細胞で異常に産生されたタンパク質などを対象とします。これらの抗原タンパク質は、まず「ユビキチン」という小さなタンパク質が結合する目印（ポリユビキチン化）が付けられます。この目印が付いたタンパク質は、「プロテアソーム」と呼ばれる巨大なタンパク質分解酵素複合体によって小さなペプチドへと分解されます。特に、免疫応答に関わる細胞では、「免疫プロテアソーム」や「ハイブリッドプロテアソーム」と呼ばれる、抗原処理に特化したタイプのプロテアソームがインターフェロンγという免疫物質によって誘導され、効率的な分解を行います。分解されてできたペプチドは、「TAP (transporter associated with antigen processing)」という輸送体によって、細胞内の小器官である小胞体の中へと運ばれます。小胞体の中では、「MHCクラスI分子」と呼ばれる特別なタンパク質と結合します。MHCクラスI分子に結合したペプチドは、ゴルジ体を経て細胞表面へと輸送され、外部に提示されます。このMHCクラスI分子に結合して提示された抗原ペプチドは、「細胞障害性T細胞（キラーT細胞、CTL）」によって認識されます。細胞障害性T細胞は、MHCクラスI分子上に異常なペプチドを提示している細胞を発見すると、その細胞を標的として攻撃し、アポトーシス（プログラムされた細胞死）へと誘導することで、感染細胞やがん細胞を排除します。このMHCクラスI分子による抗原提示機構は、赤血球など一部の細胞を除き、生体のほとんど全ての細胞に備わっています。
一方、外因性抗原の提示経路は、細胞外に存在する細菌、寄生虫、真菌、毒素などを対象とします。これらの抗原は、抗原提示細胞によって「エンドサイトーシス」という仕組みで細胞内に取り込まれます。取り込まれた抗原は、細胞内の「エンドソーム」や「リソソーム」と呼ばれる小胞の中に運ばれます。これらの小胞内では、特に「カテプシン」という種類の酵素群によって抗原タンパク質がペプチドへと分解されます。エンドソーム内部は「V-ATPase」というポンプによって酸性に保たれており、この酸性環境がカテプシンの酵素活性にとって最適なpHであるとともに、抗原タンパク質の立体構造を変化させ、分解されやすい状態にするのに役立っています。抗原がペプチドに分解されると、分解されたペプチドは、「MHCクラスII分子」と呼ばれるタンパク質と結合する場所へと輸送されます。MHCクラスII分子は、ゴルジ体で作られ、MIIC（MHCクラスIIコンパートメント）やCPL（ペプチドローディングコンパートメント）と呼ばれる特別な小胞で抗原ペプチドとの結合を待ちます。ここでペプチドと結合したMHCクラスII分子は、細胞表面へと輸送され、抗原ペプチドを提示します。MHCクラスII分子を細胞表面に提示できるのは、主に樹状細胞、マクロファージ、B細胞といった「専門的抗原提示細胞」に限られています。このMHCクラスII分子に結合して提示された抗原ペプチドは、「ヘルパーT細胞（CD4陽性T細胞）」によって認識されます。ヘルパーT細胞は、抗原を認識すると活性化し、他の免疫細胞（B細胞や細胞障害性T細胞など）の働きを助けたり、炎症反応を誘導したりすることで、液性免疫や細胞性免疫といった全身的な免疫応答を調整・促進します。
特殊な抗原提示機構として、「クロスプレゼンテーション」と呼ばれる現象も知られています。これは主に樹状細胞で見られる機構で、通常は外因性抗原がMHCクラスII分子によって提示されるところを、エンドサイトーシスなどで取り込んだ外来性の抗原由来ペプチドを、例外的にMHCクラスI分子と結合させて細胞障害性T細胞に提示するものです。例えば、樹状細胞自体に感染しないウイルスに感染した細胞がアポトーシスを起こし、その断片を樹状細胞が取り込んだ際に、そのウイルスタンパク質の断片がMHCクラスI経路に乗って提示されるケースなどがこれに該当します。この機構により、外来性の病原体に対しても、MHCクラスI分子を認識する細胞障害性T細胞による排除を誘導することが可能になります。この現象は「クロスプライミング」とも関連付けられており、樹状細胞の他、B細胞や肝類洞内皮細胞でも報告されています。その詳細な分子機構については、まだ完全には解明されていませんが、小胞体やエンドソームといった細胞内小器官が重要な役割を果たしていると考えられています。
このように、抗原提示は、体内の異物や異常を免疫システムの司令塔であるT細胞に効率的に「知らせる」ための必須のプロセスであり、多様な病原体やがん細胞に対する適切な免疫応答を引き起こす上で中心的な役割を担っています。
抗原提示には、主に二つの経路があります。一つは細胞外から侵入した異物（外因性抗原）を処理する経路、もう一つは細胞内に存在する異物や異常（内因性抗原）を処理する経路です。
内因性抗原の提示機構（MHCクラスI経路）
内因性抗原の提示経路は、主に細胞内に入り込んだウイルスや一部の細菌、またはがん細胞で異常に産生されたタンパク質などを対象とします。これらの抗原タンパク質は、まず「ユビキチン」という小さなタンパク質が結合する目印（ポリユビキチン化）が付けられます。この目印が付いたタンパク質は、「プロテアソーム」と呼ばれる巨大なタンパク質分解酵素複合体によって小さなペプチドへと分解されます。特に、免疫応答に関わる細胞では、「免疫プロテアソーム」や「ハイブリッドプロテアソーム」と呼ばれる、抗原処理に特化したタイプのプロテアソームがインターフェロンγという免疫物質によって誘導され、効率的な分解を行います。分解されてできたペプチドは、「TAP (transporter associated with antigen processing)」という輸送体によって、細胞内の小器官である小胞体の中へと運ばれます。小胞体の中では、「MHCクラスI分子」と呼ばれる特別なタンパク質と結合します。MHCクラスI分子に結合したペプチドは、ゴルジ体を経て細胞表面へと輸送され、外部に提示されます。このMHCクラスI分子に結合して提示された抗原ペプチドは、「細胞障害性T細胞（キラーT細胞、CTL）」によって認識されます。細胞障害性T細胞は、MHCクラスI分子上に異常なペプチドを提示している細胞を発見すると、その細胞を標的として攻撃し、アポトーシス（プログラムされた細胞死）へと誘導することで、感染細胞やがん細胞を排除します。このMHCクラスI分子による抗原提示機構は、赤血球など一部の細胞を除き、生体のほとんど全ての細胞に備わっています。
外因性抗原の提示機構（MHCクラスII経路）
一方、外因性抗原の提示経路は、細胞外に存在する細菌、寄生虫、真菌、毒素などを対象とします。これらの抗原は、抗原提示細胞によって「エンドサイトーシス」という仕組みで細胞内に取り込まれます。取り込まれた抗原は、細胞内の「エンドソーム」や「リソソーム」と呼ばれる小胞の中に運ばれます。これらの小胞内では、特に「カテプシン」という種類の酵素群によって抗原タンパク質がペプチドへと分解されます。エンドソーム内部は「V-ATPase」というポンプによって酸性に保たれており、この酸性環境がカテプシンの酵素活性にとって最適なpHであるとともに、抗原タンパク質の立体構造を変化させ、分解されやすい状態にするのに役立っています。抗原がペプチドに分解されると、分解されたペプチドは、「MHCクラスII分子」と呼ばれるタンパク質と結合する場所へと輸送されます。MHCクラスII分子は、ゴルジ体で作られ、MIIC（MHCクラスIIコンパートメント）やCPL（ペプチドローディングコンパートメント）と呼ばれる特別な小胞で抗原ペプチドとの結合を待ちます。ここでペプチドと結合したMHCクラスII分子は、細胞表面へと輸送され、抗原ペプチドを提示します。MHCクラスII分子を細胞表面に提示できるのは、主に樹状細胞、マクロファージ、B細胞といった「専門的抗原提示細胞」に限られています。このMHCクラスII分子に結合して提示された抗原ペプチドは、「ヘルパーT細胞（CD4陽性T細胞）」によって認識されます。ヘルパーT細胞は、抗原を認識すると活性化し、他の免疫細胞（B細胞や細胞障害性T細胞など）の働きを助けたり、炎症反応を誘導したりすることで、液性免疫や細胞性免疫といった全身的な免疫応答を調整・促進します。
クロスプレゼンテーション
特殊な抗原提示機構として、「クロスプレゼンテーション」と呼ばれる現象も知られています。これは主に樹状細胞で見られる機構で、通常は外因性抗原がMHCクラスII分子によって提示されるところを、エンドサイトーシスなどで取り込んだ外来性の抗原由来ペプチドを、例外的にMHCクラスI分子と結合させて細胞障害性T細胞に提示するものです。例えば、樹状細胞自体に感染しないウイルスに感染した細胞がアポトーシスを起こし、その断片を樹状細胞が取り込んだ際に、そのウイルスタンパク質の断片がMHCクラスI経路に乗って提示されるケースなどがこれに該当します。この機構により、外来性の病原体に対しても、MHCクラスI分子を認識する細胞障害性T細胞による排除を誘導することが可能になります。この現象は「クロスプライミング」とも関連付けられており、樹状細胞の他、B細胞や肝類洞内皮細胞でも報告されています。その詳細な分子機構については、まだ完全には解明されていませんが、小胞体やエンドソームといった細胞内小器官が重要な役割を果たしていると考えられています。
このように、抗原提示は、体内の異物や異常を免疫システムの司令塔であるT細胞に効率的に「知らせる」ための必須のプロセスであり、多様な病原体やがん細胞に対する適切な免疫応答を引き起こす上で中心的な役割を担っています。
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