JP6645737B2 - Biomarkers for autoimmune diseases - Google Patents

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Description

本発明は、自己免疫疾患の正確な評価が可能なバイオマーカーに関する。   The present invention relates to a biomarker capable of accurately evaluating an autoimmune disease.

自己免疫疾患は、これまで、自己免疫寛容の破綻に伴う自己反応性T細胞や自己抗体による組織又は臓器の傷害によって惹起される疾患と理解されてきた。自然免疫とは、生体が生まれつき備えている免疫システムであり、好中球、マクロファージ、ナチュラルキラー(NK)細胞等により構成されている。しかしながら、近年、自然免疫系に対する理解が進むにつれ、自然免疫系における免疫応答の破綻が自己免疫疾患の原因又は増悪因子である可能性が示唆されつつある。   Autoimmune diseases have heretofore been understood as diseases caused by injuries of tissues or organs caused by autoreactive T cells or autoantibodies accompanying breakdown of autoimmune tolerance. Innate immunity is an innate immune system of a living body, and is composed of neutrophils, macrophages, natural killer (NK) cells, and the like. However, in recent years, as understanding of the innate immune system has advanced, it has been suggested that disruption of the immune response in the innate immune system may be the cause or exacerbating factor of autoimmune diseases.

自然免疫系を刺激する物質としては、例えば病原体由来炎症性物質(PAMPs:Pathogen−Associated Molecular Patterns)や自己由来炎症性物質(DAMPs:Damage−Associated Molecular Patterns)が知られている。PAMPsは、ヒト等には存在せず微生物に普遍的に存在する物質であり、食細胞(マクロファージ、好中球)、樹状細胞等はパターン認識レセプター(PRR)によりこれらを感知して微生物排除のための反応を行う。また、DAMPsは、外傷、アポトーシス、ネクローシス等によるダメージを受けた細胞から放出され、自然免疫の活性化を引き起こす。   As substances that stimulate the innate immune system, for example, pathogen-derived inflammatory substances (PAMPs: Pathogen-Associated Molecular Patterns) and autologous inflammatory substances (DAMPs: Damage-Associated Molecular Patterns) are known. PAMPs are substances that are not present in humans and the like but are present universally in microorganisms. Phagocytic cells (macrophages, neutrophils), dendritic cells, and the like are detected by pattern recognition receptors (PRRs) to eliminate microorganisms. For the reaction. DAMPs are also released from cells damaged by trauma, apoptosis, necrosis, etc., and activate innate immunity.

PAMPs及びDAMPsによる刺激は、炎症性サイトカインの産生を促進する。また宿主の細胞及び細胞内に存在するミトコンドリアにダメージを与え、これがミトコンドリアの分解や細胞死を引き起こし、細胞質及び細胞外(血液中)にミトコンドリアDNA(mtDNA)の放出を促す。更に、このmtDNAがDAMPsとなり、更に免疫細胞を活性化することが知られている(例えば、図1を参照)。例えば、多発性外傷の患者は肺炎や全身性炎症反応症候群(SIRS)を併発することが多いが、これは外傷によってダメージを受けたミトコンドリア(あるいは細胞)がmtDNAを放出し、これがDAMPsとして更に免疫細胞に作用するため、一見外傷とは無関係の肺炎や全身性炎症反応症候群(SIRS)を発症すると考えられている(例えば、非特許文献1を参照)。本発明者らは、このような自然免疫系のプラットフォームとして機能するミトコンドリアのホメオスターシスの破綻に起因する免疫応答の異常に着目し、自己免疫疾患の発症メカニズムについて研究を行っていた。   Stimulation with PAMPs and DAMPs promotes the production of inflammatory cytokines. It also damages host cells and mitochondria present in the cells, which causes mitochondrial degradation and cell death, and promotes release of mitochondrial DNA (mtDNA) into the cytoplasm and extracellularly (in blood). Further, it is known that this mtDNA becomes DAMPs and further activates immune cells (for example, see FIG. 1). For example, patients with multiple trauma often have pneumonia or systemic inflammatory response syndrome (SIRS), which is caused by mitochondria (or cells) damaged by the trauma releasing mtDNA, which is further immunized as DAMPs. Because it acts on cells, it is thought to cause pneumonia and systemic inflammatory response syndrome (SIRS) that seemingly unrelated to trauma (for example, see Non-Patent Document 1). The present inventors have focused on abnormal immune responses resulting from disruption of mitochondrial homeostasis that functions as a platform for such an innate immune system, and have been studying the onset mechanism of autoimmune diseases.

一般的に、自己免疫疾患の診断は、専門医によって臨床症状及び自己抗体価の測定に基づいて行われる。また、病勢についてはC反応性タンパク質(CRP)や血沈等の炎症マーカーの測定により実施され、重症度の診断は合併する臓器病変の程度に基づいて行われている。CRPは、体内で炎症反応や組織の破壊が起きているときに血中に現れるタンパク質であり、通常、CRPの産生量は炎症反応の強さに相関する。しかしながら、例えばベーチェット病のように疾患活動性とCRPが連動しない自己免疫疾患も存在する。そのため、自己免疫疾患の正確な評価が可能であり、且つ簡便に測定することができるバイオマーカーが求められていた。   Generally, diagnosis of an autoimmune disease is made by a specialist based on measurement of clinical symptoms and autoantibody titer. The disease state is measured by measuring inflammatory markers such as C-reactive protein (CRP) and blood sedimentation, and the severity is diagnosed based on the degree of the involved organ lesion. CRP is a protein that appears in the blood when an inflammatory response or tissue destruction occurs in the body, and the amount of CRP produced usually correlates with the intensity of the inflammatory response. However, there are also autoimmune diseases in which disease activity and CRP are not linked, such as Behcet's disease. Therefore, a biomarker that can accurately evaluate an autoimmune disease and that can be easily measured has been demanded.

Qin Zhang et.al.,Nature,vol.464,4 Mach 2010,pg.104−107Qin Zhang et. al. , Nature, vol. 464, 4 Mach 2010, pg. 104-107

本発明は、自己免疫疾患を正確に評価することができるバイオマーカーを提供することを主な目的とする。また、本発明は、当該バイオマーカーを検出することが可能な試薬を含む診断キット、当該バイオマーカーを利用した診断方法、及び自己免疫疾患の予防又は治療剤を提供する。   An object of the present invention is to provide a biomarker that can accurately evaluate an autoimmune disease. The present invention also provides a diagnostic kit including a reagent capable of detecting the biomarker, a diagnostic method using the biomarker, and an agent for preventing or treating an autoimmune disease.

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を行った結果、自己免疫疾患患者の血清中には健康な人の約50倍〜約500倍ものmtDNAが含まれることを見出した。更に、本発明者らは、このmtDNAが、血清中のエキソソーム及びエクトソームと呼ばれるマイクロベジクルからなる細胞外膜小胞、特にエキソソーム(小胞)中に局在していることを見出た。本発明は、これらの知見に基づいて更に研究を重ねた結果完成されたものである。   The present inventors have conducted intensive studies to solve the above problems, and as a result, have found that the serum of an autoimmune disease patient contains about 50 to 500 times as much mtDNA as a healthy person. Furthermore, the present inventors have found that this mtDNA is localized in extracellular membrane vesicles consisting of exosomes in serum and microvesicles called ectosomes, particularly exosomes (vesicles). The present invention has been completed as a result of further studies based on these findings.

即ち、本発明は下記態様の発明を提供する。
項1. 生体体液中に含まれるミトコンドリアDNAからなる、自己免疫疾患のバイオマーカー。
項2. ミトコンドリアDNAが生体体液中の細胞外膜小胞内に含まれる、項1に記載のバイオマーカー。
項3. ミトコンドリアDNAが生体体液中のエキソソーム内に含まれる、項1又は2に記載のバイオマーカー。
項4. 前記自己免疫疾患が、ベーチェット病、関節リウマチ、全身性エリテマトーデス、全身性強皮症、多発性筋炎/皮膚筋炎、シェーグレン症候群、混合性結合組織病(MCTD)、クローン病及び潰瘍性大腸炎からなる群より選択されるいずれか1種である、項1〜3のいずれかに記載のバイオマーカー。
項5. 前記自己免疫疾患が、ベーチェット病である、項1〜4のいずれかに記載のバイオマーカー。
項6. ミトコンドリアDNAを検出可能な試薬を含む、自己免疫疾患の診断キット。
項7. 前記ミトコンドリアDNAを検出可能な試薬が、シトクロムb、COXI、COXII、COXIII、NADHデヒドロゲナーゼサブユニット1、NADHデヒドロゲナーゼブユニット2、NADHデヒドロゲナーゼサブユニット3、NADHデヒドロゲナーゼサブユニット4、NADHデヒドロゲナーゼサブユニット4L、NADHデヒドロゲナーゼサブユニット5、NADHデヒドロゲナーゼサブユニット6、ATPase第6サブユニット及びATPase第8サブユニットからなる群より選択される少なくとも1種を検出することが可能な試薬である、項6に記載の診断キット。
項8. 前記自己免疫疾患が、ベーチェット病、関節リウマチ、全身性エリテマトーデス、全身性強皮症、多発性筋炎/皮膚筋炎、シェーグレン症候群、混合性結合組織病(MCTD)、クローン病及び潰瘍性大腸炎からなる群より選択されるいずれか1種である、項6又は7に記載の自己免疫疾患の診断キット。
項9. 前記自己免疫疾患が、ベーチェット病である、項6〜8のいずれかに記載の自己免疫疾患の診断キット。
項10. 下記工程を含む自己免疫疾患の罹患の有無の検出方法:
(i)被検動物から体液試料を得る工程;
(ii)前記体液試料中のミトコンドリアDNAを測定する工程;及び
(iii)前記工程(ii)の結果に基づいて自己免疫疾患の罹患の有無を検出する工程。
項11. 前記工程(iii)が、被験動物について得られる工程(ii)の結果を、正常対照について得られる工程(ii)の結果と対比して、ミトコンドリアDNA量が増加していることを指標として行われる、項10に記載の検出方法。
項12. 前記自己免疫疾患が、ベーチェット病、関節リウマチ、全身性エリテマトーデス、全身性強皮症、多発性筋炎/皮膚筋炎、シェーグレン症候群、混合性結合組織病(MCTD)、クローン病及び潰瘍性大腸炎からなる群より選択されるいずれか1種である、項10又は11に記載の自己免疫疾患の検出方法。
項13. ミトコンドリアDNAの体液中への分泌を抑制する又はミトコンドリアDNAの機能を抑制する物質を有効成分とする、自己免疫疾患の予防又は治療剤。
項14. ミトコンドリアDNAの体液中への分泌を抑制する又はミトコンドリアDNAの機能を抑制する物質の、自己免疫疾患の予防又は治療剤の製造のための使用。
項15. 自己免疫疾患の予防又は治療に使用される、ミトコンドリアDNAの体液中への分泌を抑制する又はミトコンドリアDNAの機能を抑制する物質。
That is, the present invention provides the following embodiments.
Item 1. A biomarker for an autoimmune disease comprising mitochondrial DNA contained in a biological body fluid.
Item 2. Item 2. The biomarker according to Item 1, wherein mitochondrial DNA is contained in extracellular membrane vesicles in a biological fluid.
Item 3. Item 3. The biomarker according to Item 1 or 2, wherein mitochondrial DNA is contained in exosomes in a biological fluid.
Item 4. The autoimmune disease comprises Behcet's disease, rheumatoid arthritis, systemic lupus erythematosus, systemic scleroderma, polymyositis / dermatomyositis, Sjogren's syndrome, mixed connective tissue disease (MCTD), Crohn's disease and ulcerative colitis. The biomarker according to any one of Items 1 to 3, which is any one selected from the group.
Item 5. The biomarker according to any one of Items 1 to 4, wherein the autoimmune disease is Behcet's disease.
Item 6. A diagnostic kit for an autoimmune disease, comprising a reagent capable of detecting mitochondrial DNA.
Item 7. The reagent capable of detecting the mitochondrial DNA includes cytochrome b, COXI, COXII, COXIII, NADH dehydrogenase subunit 1, NADH dehydrogenase subunit 2, NADH dehydrogenase subunit 3, NADH dehydrogenase subunit 4, NADH dehydrogenase subunit 4L, and NADH dehydrogenase. Item 7. The diagnostic kit according to item 6, which is a reagent capable of detecting at least one selected from the group consisting of subunit 5, NADH dehydrogenase subunit 6, ATPase sixth subunit and ATPase eighth subunit.
Item 8. The autoimmune disease comprises Behcet's disease, rheumatoid arthritis, systemic lupus erythematosus, systemic scleroderma, polymyositis / dermatomyositis, Sjogren's syndrome, mixed connective tissue disease (MCTD), Crohn's disease and ulcerative colitis. Item 8. The diagnostic kit for an autoimmune disease according to Item 6 or 7, which is any one selected from the group.
Item 9. Item 9. The diagnostic kit for an autoimmune disease according to any one of Items 6 to 8, wherein the autoimmune disease is Behcet's disease.
Item 10. A method for detecting the presence or absence of an autoimmune disease including the following steps:
(I) obtaining a body fluid sample from a test animal;
(Ii) a step of measuring mitochondrial DNA in the body fluid sample; and (iii) a step of detecting the presence or absence of an autoimmune disease based on the result of the step (ii).
Item 11. The step (iii) is performed using the result of the step (ii) obtained for the test animal as an index, as compared with the result of the step (ii) obtained for the normal control, as an index of an increase in the amount of mitochondrial DNA. Item 13. The detection method according to Item 10.
Item 12. The autoimmune disease comprises Behcet's disease, rheumatoid arthritis, systemic lupus erythematosus, systemic scleroderma, polymyositis / dermatomyositis, Sjogren's syndrome, mixed connective tissue disease (MCTD), Crohn's disease and ulcerative colitis. Item 12. The method for detecting an autoimmune disease according to Item 10 or 11, which is any one selected from the group.
Item 13. An agent for preventing or treating an autoimmune disease, comprising as an active ingredient a substance that suppresses secretion of mitochondrial DNA into body fluids or suppresses the function of mitochondrial DNA.
Item 14. Use of a substance that suppresses secretion of mitochondrial DNA into body fluids or suppresses the function of mitochondrial DNA for the manufacture of a prophylactic or therapeutic agent for an autoimmune disease.
Item 15. A substance used to prevent or treat an autoimmune disease, which suppresses secretion of mitochondrial DNA into body fluids or suppresses the function of mitochondrial DNA.

本発明は、自己免疫疾患患者において生体体液、特に生体体液の細胞外膜小胞、特にエキソソーム画分に安定的に存在するmtDNAをバイオマーカーとし、これにより自己免疫疾患の正確な評価を可能とする。mtDNAは自己免疫疾患の病因ともなり得ることから、自己免疫疾患の病態を直接的に反映することができる。従って、このような特徴を有する本発明のバイオマーカーによれば、従来の診断又は病態の評価方法では症状と生化学的な指標が連動しないために病態の評価や診断が困難であった疾患についても、罹患の有無や重症度を正確に評価することが可能である。そして、本発明のバイオマーカーに基づいて得られた結果は、患者個々の病態に応じた治療法の最適化に資するものである。また、本発明によれば、前記バイオマーカーを含む自己免疫疾患の診断キットが提供され得る。更に、生体体液中のmtDNAは自己免疫疾患の病因となり得ることから、これをターゲットとすることにより、自己免疫疾患の予防又は治療に有効な医薬を提供することができる。   The present invention makes it possible to accurately evaluate an autoimmune disease by using, as a biomarker, mtDNA which is stably present in a biological fluid, particularly an extracellular membrane vesicle, particularly an exosome fraction of the biological fluid, in an autoimmune disease patient. I do. Since mtDNA can also be a cause of autoimmune diseases, it can directly reflect the pathology of autoimmune diseases. Therefore, according to the biomarker of the present invention having such characteristics, it is difficult to evaluate or diagnose a disease state because a symptom and a biochemical index are not linked in the conventional diagnosis or disease state evaluation method. Can also accurately evaluate the presence or absence and severity of the disease. And the result obtained based on the biomarker of the present invention contributes to optimization of a treatment method according to each patient's disease state. Further, according to the present invention, a diagnostic kit for an autoimmune disease containing the biomarker can be provided. Furthermore, since mtDNA in a biological fluid can cause etiology of an autoimmune disease, targeting it can provide a drug effective for preventing or treating an autoimmune disease.

ミトコンドリアが関与する炎症カスケードを示す概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing an inflammatory cascade involving mitochondria. エキソソームの分泌、代謝経路を示す概略図である。It is the schematic which shows the secretion and metabolic pathway of exosome. 自己免疫疾患患者の血清中のDNA濃度及びmtDNA値を示すグラフである。図3中、「SLE」は全身性エリテマトーデス、「SSc」は全身性強皮症、「PM/DM」は多発性筋炎/皮膚筋炎を指す。It is a graph which shows DNA concentration in serum and mtDNA value of an autoimmune disease patient. In FIG. 3, “SLE” indicates systemic lupus erythematosus, “SSc” indicates systemic scleroderma, and “PM / DM” indicates polymyositis / dermatomyositis. 自己免疫疾患患者の血清中mtDNAの発現量を示すグラフである。図4中、「BD」はベーチェット病、「RA」は慢性関節リウマチ、「SLE」は全身性エリテマトーデス、「Cont」は健常者を指す。It is a graph which shows the expression level of mtDNA in the serum of a patient with an autoimmune disease. In FIG. 4, "BD" indicates Behcet's disease, "RA" indicates rheumatoid arthritis, "SLE" indicates systemic lupus erythematosus, and "Cont" indicates healthy subjects. ベーチェット病患者及びコントロール群(健常者)における血清中のDNA濃度及びmtDNA値を示すグラフである。It is a graph which shows the DNA concentration in serum and mtDNA value in a Behcet's disease patient and a control group (healthy person). 各臨床的特徴を有するベーチェット病患者における血清mtDNA値を示す図である。a)には、活動期ブドウ膜炎の臨床症状を呈しない症例(Non)と、活動期ブドウ膜炎の臨床症状を呈する症例(Uveitis)の比較を示す。b)には、無治療ないしコルヒチンのみによる治療群(Non)、免疫抑制剤による治療群(Conv)、及び抗TNF−α抗体による治療群(Mab)の比較を示す。FIG. 3 shows serum mtDNA values in Behcet's disease patients having each clinical characteristic. (a) shows a comparison between a case not exhibiting clinical symptoms of active uveitis (Non) and a case presenting clinical symptoms of active uveitis (Uveitis). b) shows a comparison between a non-treated group treated with only colchicine (Non), a group treated with an immunosuppressant (Conv), and a group treated with an anti-TNF-α antibody (Mab). (a)は血清中に存在するmtDNAはほとんどが細胞外膜小胞、特にエキソソーム中に局在していることを示すグラフである。(b)は、コントロール群と比較して、ベーチェット病患者のエキソソーム画分にはmtDNAが多く局在していることを示すグラフである。(C)はベーチェット病患者末梢血由来単球のMVB内においてDNA断片が局在していることを示す図である。(A) is a graph showing that most of mtDNA present in serum is localized in extracellular membrane vesicles, particularly in exosomes. (B) is a graph showing that mtDNA is more localized in the exosome fraction of a Behcet's disease patient than in the control group. (C) shows that DNA fragments are localized in MVB of monocytes derived from peripheral blood of Behcet's disease patient. ミトコンドリアストレスにより細胞質中に放出されたmtDNAが、エキソソームに取り込まれて細胞外に放出されているとする仮説を示す概略図である。It is a schematic diagram showing the hypothesis that mtDNA released into the cytoplasm by mitochondrial stress is taken up by exosomes and released outside the cell. ミトコンドリアストレスによりエキソソームとミトコンドリアが共局在することを示す写真である。It is a photograph showing that exosomes and mitochondria co-localize due to mitochondrial stress. ミトコンドリアストレスによりエキソソーム中のmtDNA量が増加したことを示すグラフである。図10の縦軸は、エキソソーム中のmtDNAの相対的発現量を示す。It is a graph which shows that the amount of mtDNA in exosome increased by mitochondrial stress. The vertical axis in FIG. 10 indicates the relative expression level of mtDNA in exosomes. aは、ベーチェット病患者から得られた単球、リンパ球、及び好中球に、刺激を行ってmtDNAの放出亢進を評価した結果を示すグラフである。a中、「Non」は刺激無し、「ATP」はATPによる刺激、「Nig」はNigericinによる刺激、「Pam」はPam3CSK4による刺激、「PMA/IONO」はPMA及びイオノマイシンによる刺激、「fMLP」はfMLPによる刺激を示す。bは、ベーチェット病患者由来のCD14陽性単球と、健常者由来のCD14陽性単球に刺激を行ってmtDNAの放出亢進を評価した結果を示すグラフである。b中、「ATP」はATPによる刺激、「Nig」はNigericinによる刺激、「Pam」はPam3CSK4による刺激を示す。(a) is a graph showing the results obtained by stimulating monocytes, lymphocytes, and neutrophils obtained from a Behcet's disease patient to evaluate the enhanced mtDNA release. In a, “Non” is no stimulation, “ATP” is stimulation by ATP, “Nig” is stimulation by Nigericin, “Pam” is stimulation by Pam3CSK4, “PMA / IONO” is stimulation by PMA and ionomycin, “fMLP” is stimulation 3 shows stimulation by fMLP. b is a graph showing the results obtained by stimulating CD14-positive monocytes derived from Behcet's disease patients and CD14-positive monocytes derived from healthy subjects to evaluate the enhancement of mtDNA release. In b, “ATP” indicates stimulation by ATP, “Nig” indicates stimulation by Nigericin, and “Pam” indicates stimulation by Pam3CSK4. aには、ベーチェット病患者由来のCD14陽性単球に刺激を行って、脂質結合型LC3、Atg5/Atg12複合体の発現をウエスタンブロット法にて測定した結果を示す。bには、ベーチェット病患者由来のCD14陽性単球に刺激を行って、活性酸素種(ROS)産生性のミトコンドリア及び、LC3のpuncta形成について、共焦点顕微鏡にて観察した結果を示す。cには、PMAとRotenoneで刺激したCD14陽性単球を透過型電子顕微鏡にて観察した結果を示す。Panel a shows the results obtained by stimulating CD14-positive monocytes derived from Behcet's disease patient and measuring the expression of lipid-bound LC3 and Atg5 / Atg12 complex by Western blotting. Panel b shows the results obtained by stimulating CD14-positive monocytes derived from Behcet's disease patient and observing the formation of reactive oxygen species (ROS) -producing mitochondria and puncta formation of LC3 using a confocal microscope. c shows the results of observing CD14-positive monocytes stimulated with PMA and Rotenone using a transmission electron microscope. ベーチェット病(BD)患者由来のエキソソーム及びmtDNAが好中球の遊走活性を亢進させることを示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing that exosomes and mtDNA from Behcet's disease (BD) patients enhance neutrophil migration activity. 好中球の経時的運動変化をトラッキングしたタイムプラス観察の結果の代表例を示す図である。It is a figure which shows the typical example of the result of the time plus observation which tracked the time-dependent movement change of a neutrophil. ベーチェット病患者由来のエキソソームによる好中球遊走活性はGタンパク質共役型受容体を介することを示すグラフである。It is a graph which shows that the neutrophil migration activity by the exosome derived from a patient with Behcet's disease is mediated by a G protein-coupled receptor. ベーチェット病患者由来エキソソームにより、マウス及びヒト由来マクロファージ又は樹状細胞において炎症性サイトカインの産生が誘導されたことを示す図である。It is a figure that production of inflammatory cytokines was induced in mouse and human-derived macrophages or dendritic cells by exosomes derived from Behcet's disease patients. ベーチェット病患者由来エキソソームによる炎症性サイトカインの産生誘導はTLR9依存的であることを示す図である。It is a figure showing that induction of inflammatory cytokine production by exosomes derived from Behcet's disease patients is TLR9-dependent. ベーチェット病患者由来エキソソームによるIL−1βの産生誘導はinflammasome依存的であることを示す図である。It is a figure showing that induction of IL-1β production by exosomes derived from Behcet's disease patients is inflammasome-dependent. ベーチェット病患者由来エキソソームにより、Ly6C+Ly6G+の好中球、及びLy6C+Ly6G−の炎症性単球の浸潤が誘導されたことを示す図である。It is a figure showing that exosomes derived from Behcet's disease patients induced infiltration of Ly6C + Ly6G + neutrophils and Ly6C + Ly6G- inflammatory monocytes. ベーチェット病患者由来エキソソームによる好中球及び炎症性単球の浸潤の一部はTLR9依存的であることを示す図である。FIG. 2 shows that a part of infiltration of neutrophils and inflammatory monocytes by exosomes derived from Behcet's disease patients is TLR9-dependent. ベーチェット病患者由来エキソソームによる好中球および炎症性単球の浸潤の一部はNLRP3 inflammasome及びIL−1依存的であることを示す図である。It is a figure that a part of infiltration of neutrophils and inflammatory monocytes by exosomes derived from Behcet's disease patients is dependent on NLRP3 inflammasome and IL-1. aは、ベーチェット病患者由来エキソソームによるIL−17産生細胞の誘導効果を評価した結果(RT−PCRによるIL−17関連遺伝子の発現量)を示す図である。bは、ベーチェット病患者由来エキソソームによるIL−17産生細胞の誘導効果を評価した結果(in vivoにおけるIL−17産生細胞の分化誘導)を示す図である。cは、ベーチェット病患者由来エキソソームによるIL−17産生細胞の分化誘導のTLR依存性について、TLR9欠損マウス及びMyD88欠損マウスを用いて試験を行った結果を示す図である。dは、ベーチェット病患者由来エキソソームによるIL−17産生細胞の分化誘導はIL−1及びIL−23依存的であることを示す図である。(a) shows the results of evaluating the induction effect of IL-17-producing cells by exosomes derived from Behcet's disease patients (the expression levels of IL-17-related genes by RT-PCR). b is a diagram showing the results of evaluating the induction effect of IL-17-producing cells by exosomes derived from Behcet's disease patients (in vivo differentiation induction of IL-17-producing cells). (c) shows the results of a test performed on TLR dependence of induction of differentiation of IL-17-producing cells by exosomes derived from Behcet's disease patients using TLR9-deficient mice and MyD88-deficient mice. d is a diagram showing that induction of differentiation of IL-17-producing cells by exosomes derived from Behcet's disease patient is dependent on IL-1 and IL-23. aは、ベーチェット病患者由来エキソソームの投与により網膜周辺におびただしい炎症性細胞の浸潤が認められ、網膜構造の破壊、潰瘍や肉芽の形成が認められたことを示す図である。bは、ベーチェット病患者由来エキソソームを投与されたマウスにおいて、組織学的重症度スコアの亢進が示されたことを示す図である。 なお、図中、略号「BD」はベーチェット病患者又はベーチェット病患者由来サンプルを示し、略号「Cont」は健常者又は健常者由来サンプルを示す。(a) shows that administration of exosomes derived from a patient with Behcet's disease resulted in extensive infiltration of inflammatory cells around the retina, and destruction of the retinal structure and formation of ulcers and granulation were observed. (b) shows that mice administered with exosomes derived from Behcet's disease patients showed an increase in histological severity score. In the figures, the abbreviation "BD" indicates a Behcet's disease patient or a sample derived from a Behcet's disease patient, and the abbreviation "Cont" indicates a healthy person or a sample derived from a healthy person.

バイオマーカー
本発明の自己炎症性疾患のバイオマーカーは、生体体液中に含まれるミトコンドリアDNA(mtDNA)からなることを特徴とする。本発明においては、mtDNAが自己免疫疾患患者の生体体液中(例えば血清、尿、髄液中)に高濃度で存在することに基づき、これを自己免疫疾患の評価指標として用いる。
Biomarker The biomarker for an autoinflammatory disease of the present invention is characterized by comprising mitochondrial DNA (mtDNA) contained in a biological fluid. In the present invention, mtDNA is used as an index for evaluating an autoimmune disease based on the fact that mtDNA is present at a high concentration in a biological fluid of an autoimmune disease patient (eg, serum, urine, and cerebrospinal fluid).

mtDNAは、細胞小器官であるミトコンドリアのマトリクス中に存在する環状二本鎖DNAである。mtDNAには、シトクロムb、シトクロムcオキシダーゼ(COX)サブユニットI、II、III、II;NADHデヒドロゲナーゼ(NADH)のサブユニット1、2、3、4、4L、5、6;ATP合成酵素(ATPase)第6サブユニット及び第8サブユニットがコードされている。本発明のバイオマーカーとしてのmtDNAの検出は、mtDNAにコードされるこれらの遺伝子のDNAを検出することにより行うことができる。前記具体的な遺伝子のいずれか1種を自己免疫疾患のバイオマーカーとして検出してもよく、2種以上を組合せて検出し、自己免疫疾患の評価に利用することもできる。例えば、本発明のバイオマーカーであるmtDNAの検出には、COXIII、NADHデヒドロゲナーゼ、シトクロムb等を好適に利用することができる。   mtDNA is circular double-stranded DNA present in the matrix of mitochondria, an organelle. mtDNA includes cytochrome b, cytochrome c oxidase (COX) subunits I, II, III, II; NADH dehydrogenase (NADH) subunits 1, 2, 3, 4, 4L, 5, 6; ATP synthase (ATPase) ) The sixth and eighth subunits are coded. Detection of mtDNA as a biomarker of the present invention can be performed by detecting DNA of these genes encoded by mtDNA. Any one of the specific genes may be detected as a biomarker for an autoimmune disease, or two or more of them may be detected in combination and used for evaluating an autoimmune disease. For example, COXIII, NADH dehydrogenase, cytochrome b and the like can be suitably used for detecting mtDNA which is a biomarker of the present invention.

また、上記一連のタンパク質は環状のmtDNA上にコードされていることから、いずれのタンパク質をコードするDNAを指標として使用してもmtDNAの挙動を正確に検出することが可能である。   Further, since the above-mentioned series of proteins are encoded on circular mtDNA, the behavior of mtDNA can be accurately detected using any of the DNAs encoding the proteins as an index.

生体体液の由来は特に限定されず、任意の動物とすることができる。より具体的には、ヒト及びヒトを除く哺乳動物が挙げられる。ヒトを除く哺乳動物としては、マウス、ラット、ハムスター、モルモット等のげっ歯類やウサギ等の実験動物;ブタ、ウシ、ヤギ、ウマ、ヒツジ等の家畜;イヌ、ネコ等のペット;ヒト、サル、オランウータン、チンパンジーなどの霊長類が挙げられる。本発明において生体体液の由来として、好ましくは霊長類、更に好ましくはヒトである。   The origin of the biological body fluid is not particularly limited, and may be any animal. More specifically, human and non-human mammals can be mentioned. Examples of mammals other than humans include rodents such as mice, rats, hamsters, and guinea pigs, and experimental animals such as rabbits; domestic animals such as pigs, cows, goats, horses, and sheep; pets such as dogs and cats; Primates, such as orangutans and chimpanzees. In the present invention, the biological fluid is preferably derived from a primate, more preferably a human.

本発明において生体体液は、生体内に存在する採取可能な液体であって、mtDNAが含まれるものであれば特に限定されない。生体体液として具体的には、全血、血清、血しょう、尿、髄液、唾液、肺胞洗浄液等の体液が挙げられ、血清、尿、髄液等が好適な例として挙げられる。更に、採取に際し侵襲性が低いという観点から血清や尿がより好ましい例として挙げられる。   In the present invention, the biological body fluid is not particularly limited as long as it is a liquid that can be collected in the living body and contains mtDNA. Specific examples of the biological body fluid include bodily fluids such as whole blood, serum, plasma, urine, cerebrospinal fluid, saliva, and alveolar lavage fluid, and preferred examples include serum, urine, and cerebrospinal fluid. Further, from the viewpoint of low invasiveness at the time of collection, serum and urine are more preferable examples.

例えば、本発明において生体体液が血清である場合、血液(全血)から血球と、フィブリノーゲン(I因子)、プロトロンビン(II因子)、V因子、VIII因子等の血液凝固因子を除去して得られる。血清の取得については臨床検査等で採用されている方法に従って行うことができ、特に限定されないが、例えば、血液を静置した後に得られる上清、あるいは血液を遠心分離に供して得られる上清として得ることができる。また、本発明のバイオマーカーの検出に先立ち、必要に応じて血清タンパク質等の夾雑物を除去するため、フィルター濾過やカラムを利用した前処理を行ってもよい。血清タンパク質としては、例えばアルブミン、トランスフェリン、ハプトグロビン、トランスサイレチン、α1アンチトリプシン、α2マクログロブリン、α1−アシドグリコプロテイン、免疫グロブリンG(IgG)、免疫グロブリンA(IgA)、免疫グロブリンM(IgM)、補体C3、アポリポタンパク質AI、アポリポタンパク質AII等が挙げられる。   For example, when the biological fluid is serum in the present invention, it is obtained by removing blood cells and blood coagulation factors such as fibrinogen (factor I), prothrombin (factor II), factor V, and factor VIII from blood (whole blood). . The serum can be obtained according to a method adopted in clinical tests and the like, and is not particularly limited. For example, a supernatant obtained after allowing blood to stand, or a supernatant obtained by subjecting blood to centrifugation Can be obtained as Prior to the detection of the biomarker of the present invention, if necessary, pretreatment using a filter or a column may be performed to remove impurities such as serum proteins. Serum proteins include, for example, albumin, transferrin, haptoglobin, transthyretin, α1 antitrypsin, α2 macroglobulin, α1-acid glycoprotein, immunoglobulin G (IgG), immunoglobulin A (IgA), immunoglobulin M (IgM) , Complement C3, apolipoprotein AI, apolipoprotein AII, and the like.

また、生体体液が尿である場合、例えば早朝尿を用いることによって測定時間による誤差が是正され、検査結果の安定化、病勢との相関性の向上(即ち、偽陽性率の減少)が期待される。   Further, when the biological fluid is urine, for example, by using urine in the early morning, errors due to the measurement time are corrected, and it is expected that the test results are stabilized and the correlation with the disease state is improved (that is, the false positive rate is reduced). You.

本発明のバイオマーカーとしては、生体体液中の細胞外膜小胞画分に局在するmtDNAを使用することがより好ましい。細胞外膜小胞は、エキソソームと、エクトソームと呼ばれるマイクロベジクルとを含んでいるが、エキソソーム画分に局在するmtDNAを本発明のバイオマーカーとして使用することがより好ましい。エキソソーム(exosome)は、直径50〜200nmの脂質二重膜からなる小胞であり、mRNAやmicroRNA、細胞質内に存在する様々なタンパク質を内包し、ドナー細胞に依存して様々な生物活性を有することが知られている。エキソソームは、後期エンドソームから発生する分泌小胞に向かって出芽(budding)し、multivesicular body(MVB)を形成して細胞表面まで運ばれる。そしてMVBが細胞膜と膜融合することにより内容物であるエキソソームが細胞外へ放出される。MVBは通常、細胞表面に運ばれる以外にlysosomeにも輸送され、lysosomeと融合してその内容物が分解される(以上について、図2を参照)。   As the biomarker of the present invention, it is more preferable to use mtDNA localized in the extracellular membrane vesicle fraction in a biological body fluid. Although the extracellular membrane vesicle contains exosomes and microvesicles called ectosomes, it is more preferable to use mtDNA localized in the exosome fraction as the biomarker of the present invention. Exosomes are vesicles composed of a lipid bilayer membrane with a diameter of 50 to 200 nm, contain mRNA, microRNA, and various proteins present in the cytoplasm, and have various biological activities depending on donor cells. It is known. Exosomes bud toward secretory vesicles evolving from late endosomes, forming a multivesicular body (MVB) and being transported to the cell surface. Then, the exosome, which is the content, is released outside the cell by MVB being fused with the cell membrane. In addition to being transported to the cell surface, MVB is also transported to lysosome, where it fuses with lysosome and its contents are degraded (for the above, see FIG. 2).

mtDNAは、このような脂質二重膜を有する細胞外膜小胞、特にエキソソーム中に存在することによって、細胞外に存在するDNA分解酵素(DNase)による分解から保護され、安定に存在していると考えられる。そのため、エキソソーム中に存在するmtDNAをバイオマーカーとして利用することにより、より一層正確な自己免疫疾患の評価が可能である。また、エキソソームは、血清や尿中に多く含まれていることが知られており、血清や尿からエキソソームを単離し、その中に含まれているmtDNAを測定することにより、低侵襲的又は非侵襲的な評価系の樹立への可能性が開かれる。   The mtDNA exists in such an extracellular membrane vesicle having a lipid bilayer membrane, in particular, in an exosome, so that it is protected from degradation by an extracellular DNAse (DNase) and stably exists. it is conceivable that. Therefore, by using mtDNA present in exosomes as a biomarker, it is possible to more accurately evaluate an autoimmune disease. In addition, exosomes are known to be contained in serum and urine in large amounts. By isolating exosomes from serum or urine and measuring mtDNA contained therein, exosomes can be minimally invasive or non-invasive. The possibility of establishing an invasive evaluation system is opened.

エキソソームの分離方法は、mtDNAの検出用の試料として使用可能なものが得られる限り特に限定されず、従来公知の方法から適宜選択して行うことができる。エキソソームの分離は超遠心により行うことができるが、より簡便には、商業的に入手可能なキットを用いてエキソソームの分離を行うことができ、具体的にはExoQuickTM Exosome precipitation溶液、Exoquick−TC等(いずれもSystem Biosciences社製)が例示される。   The method for separating exosomes is not particularly limited as long as a sample that can be used as a sample for detecting mtDNA is obtained, and can be appropriately selected from conventionally known methods. Although exosomes can be separated by ultracentrifugation, exosomes can be separated more easily using a commercially available kit. Specifically, ExoQuickTM Exosome precipitation solution, Exoquick-TC, etc. (Both are manufactured by System Biosciences).

mtDNAの検出は、前記生体体液又はエキソソーム画分からポリヌクレオチドを調製し、これを鋳型としてプライマーにより増幅反応を行うか、または当該ポリヌクレオチドにプローブを用いてハイブリダイゼーション反応を行うことで実施される。調製されるポリヌクレオチドは、安定性や評価の正確性の観点からはDNAが好ましいものとして挙げられる。生体体液又はエキソソーム画分からのポリヌクレオチドの調製は、公知の方法を適宜使用して実施することができ、例えば、フェノール抽出及びエタノール沈殿による方法、ガラスビーズを用いる方法等が挙げられる。より簡便には、市販のDNA抽出試薬又はDNA抽出キットを使用して調製することが可能である。例えば、DNA抽出キットとして具体的にはDNA Extractor SP Kit(和光純薬工業(株)製)が挙げられる。   The detection of mtDNA is carried out by preparing a polynucleotide from the biological fluid or the exosome fraction and performing an amplification reaction using primers as a template or a hybridization reaction using a probe with the polynucleotide. The polynucleotide to be prepared is preferably DNA from the viewpoint of stability and accuracy of evaluation. Preparation of a polynucleotide from a biological body fluid or an exosome fraction can be carried out using a known method as appropriate, and examples thereof include a method by phenol extraction and ethanol precipitation, and a method using glass beads. More simply, it can be prepared using a commercially available DNA extraction reagent or DNA extraction kit. For example, a DNA extractor kit specifically includes DNA Extractor SP Kit (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.).

mtDNAにコードされる前述のタンパク質に対応するDNAの検出は、従来公知の方法から適宜選択して行うことができる。検出には、通常、その発現量の測定や増幅を行うためにプローブとなるポリヌクレオチド又はプライマーとなるオリゴヌクレオチドを使用する。プライマーとしては、標的の遺伝子の少なくとも一部に特異的にハイブリダイズして当該遺伝子を増幅することが可能な特有の配列を有するオリゴヌクレオチドが挙げられる。また、プローブとしては、標的の遺伝子の少なくとも一部に特異的にハイブリダイズする特有の配列を有するポリヌクレオチドが挙げられる。   Detection of DNA corresponding to the above-described protein encoded by mtDNA can be appropriately selected from conventionally known methods. For detection, usually, a polynucleotide serving as a probe or an oligonucleotide serving as a primer is used to measure or amplify the expression level. Examples of the primer include an oligonucleotide having a specific sequence capable of specifically hybridizing to at least a part of a target gene and amplifying the gene. In addition, examples of the probe include a polynucleotide having a unique sequence that specifically hybridizes to at least a part of a target gene.

これらのプライマー又はプローブは、BLAST、FASTA等のプログラム及びデータベースを利用して標的とする遺伝子の配列情報を取得し、これに基づいて従来公知の方法に従って設計、合成することができる。プライマーの塩基配列長としては、通常16〜32bp、好ましくは18〜30bp、更に好ましくは20〜24bpが挙げられる。例えば、COXIII遺伝子を特異的に増幅するためのプライマーセットとして、具体的には後述する実施例において使用される配列番号1及び2で表わされるプライマーセットが挙げられる。また、NADH遺伝子を特異的に増幅するプライマーセットとして、具体的には後述する実施例において使用される配列番号3及び4で表わされるプライマーが例示される。更に、シトクロムb遺伝子を特異的に増幅するプライマーとしては、具体的には5’−ATGACCCCAATACGCAAAAT−3’(フォワードプライマー:配列番号5);5’−CGAAGTTTCATCATGCGGAG−3’(リバースプライマー:配列番号6)が例示される。   These primers or probes can be designed and synthesized according to a conventionally known method based on the acquisition of sequence information of a target gene using programs and databases such as BLAST and FASTA. The base sequence length of the primer is usually 16 to 32 bp, preferably 18 to 30 bp, more preferably 20 to 24 bp. For example, specific examples of the primer set for specifically amplifying the COXIII gene include the primer sets represented by SEQ ID NOS: 1 and 2 used in Examples described later. Further, as a primer set for specifically amplifying the NADH gene, specifically, primers represented by SEQ ID NOs: 3 and 4 used in Examples described later are exemplified. Furthermore, specific examples of primers for specifically amplifying the cytochrome b gene include 5′-ATGACCCCAAATACGCAAAAT-3 ′ (forward primer: SEQ ID NO: 5); 5′-CGAAGTTTTCATCATGCGGAG-3 ′ (reverse primer: SEQ ID NO: 6) Is exemplified.

mtDNAの検出は、前述のようなプライマーを用いた遺伝子の増幅反応によって得られる増幅産物、又はプローブを用いたハイブリダイゼーション反応により得られるハイブリッド産物に基づいて行うことができる。   Detection of mtDNA can be performed based on an amplification product obtained by a gene amplification reaction using a primer as described above or a hybrid product obtained by a hybridization reaction using a probe.

標的遺伝子の増幅については、従来公知の方法を採用することができ、特に限定されないが、例えば、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)によるDNA/RNAの増幅が挙げられ、より具体的にはRT−PCR、ネスティッドPCR、リアルタイムPCR、競合PCR、TaqMan PCR、Direct PCR等が例示される。また、LAMP(Loop−mediated isothermal Amplification)法、ICAN(Isothermal and Chimeric primer−initiated Amplification of Nucleic acids)法、RCA(Rolling Circle Amplification)法等のPCRの変法を利用してもよい。   For the amplification of the target gene, a conventionally known method can be employed, and is not particularly limited. Examples thereof include amplification of DNA / RNA by polymerase chain reaction (PCR), and more specifically, RT-PCR, Examples include nested PCR, real-time PCR, competitive PCR, TaqMan PCR, and Direct PCR. In addition, the LAMP (Loop-mediated isomerized Amplification) method, the ICAN (Isothermal and Chimeric primer-initialized Amplification of Nucleic acids) method, the RCA (Rolling method) or the RCA (Rolling method) may be used.

増幅産物の検出は、所望のポリヌクレオチドであるか否かが判別できる方法であれば特に限定されないが、例えば、アガロースゲル泳動法により所定のサイズのポリヌクレオチドが増幅されているか否かを確認することができる。また、増幅反応の過程で増幅産物に取り込まれるデオキシヌクレオチド三リン酸(dNTP)を標識化しておき、増幅産物中に取り込まれたdNTPの標識物質を測定することにより検出することができる。標識物としては、フルオレセイン(FITC)、スルホローダミン(SR)、テトラメチルローダミン(TRITC)等の蛍光物質;ルシフェリン等の発光物質;32P、35S、121I等の放射性同位体が例示される。あるいは、Syber Green等を用いたインターカレーター法等により定量的に検出を行ってもよい。The detection of the amplification product is not particularly limited as long as it is a method capable of determining whether or not the polynucleotide is the desired polynucleotide.For example, it is confirmed whether or not a polynucleotide of a predetermined size has been amplified by agarose gel electrophoresis. be able to. In addition, it can be detected by labeling deoxynucleotide triphosphate (dNTP) incorporated in the amplification product in the course of the amplification reaction and measuring the labeling substance of dNTP incorporated in the amplification product. Examples of the label include fluorescent substances such as fluorescein (FITC), sulforhodamine (SR), and tetramethylrhodamine (TRITC); luminescent substances such as luciferin; and radioisotopes such as 32 P, 35 S, and 121 I. . Alternatively, quantitative detection may be performed by an intercalator method using Syber Green or the like.

また、mtDNAの検出に使用されるプローブの塩基配列長としては、通常20〜250bp、好ましくは20〜100bp、更に好ましくは20〜50bpが挙げられる。また、前記ポリヌクレオチドにハイブリダイズするプローブは、当該ポリヌクレオチドの少なくとも一部にハイブリダイズし、検出され得るものであればよく、完全な相補的配列を有するものでなくてもよい。   The length of the nucleotide sequence of the probe used for detecting mtDNA is usually 20 to 250 bp, preferably 20 to 100 bp, and more preferably 20 to 50 bp. The probe that hybridizes to the polynucleotide may be any probe that hybridizes to at least a part of the polynucleotide and can be detected, and may not have a completely complementary sequence.

前述のプローブを用いたハイブリダイゼーション反応についても従来公知の条件に基づいて、標的のポリヌクレオチドに特異的にプローブがハイブリダイズする条件(ストリンジェントな条件)、例えば90%以上の相同性を有するDNA同士がハイブリダイズし、それより相同性が低いDNA同士がハイブリダイズしない条件を適宜設定することが可能である。ストリンジェントな条件としては、例えば、温度40℃〜70℃において、ナトリウム濃度150〜900mM、pH6〜8により洗浄する条件が挙げられ、より具体的には50℃、2×SSC(300mM NaCl、30mMクエン酸)、0.1容量%SDSにより洗浄する条件が挙げられる。   In the hybridization reaction using the above-mentioned probe, a condition under which the probe specifically hybridizes to the target polynucleotide (a stringent condition) based on conventionally known conditions, for example, DNA having 90% or more homology Conditions under which DNAs hybridize with each other and DNAs with lower homology do not hybridize can be appropriately set. Stringent conditions include, for example, washing at a temperature of 40 ° C. to 70 ° C. with a sodium concentration of 150 to 900 mM and a pH of 6 to 8. More specifically, 50 ° C., 2 × SSC (300 mM NaCl, 30 mM Citric acid) and 0.1% by volume SDS for washing.

また、必要に応じてプローブを、フルオロセイン(FITC)、スルホローダミン(SR)、テトラメチルローダミン(TRITC)等の蛍光物質;ルシフェリン等の発光物質;32P、35S、121I等の放射性同位体;アルカリホスファターゼ、ホースラディシュパーオキシダーゼ等の酵素;ビオチン等の標識物質を用いて標識化しておいてもよい。ハイブリダイゼーション反応後にこれらの標的物質を各標識物質の種類に基づいて従来公知の方法に従って検出することにより、ハイブリダイゼーション産物を検出することができる。If necessary, a probe may be used as a fluorescent substance such as fluorescein (FITC), sulforhodamine (SR) or tetramethylrhodamine (TRITC); a luminescent substance such as luciferin; a radioactive isotope such as 32 P, 35 S, 121 I or the like. Body; enzymes such as alkaline phosphatase and horseradish peroxidase; and may be labeled using a labeling substance such as biotin. After the hybridization reaction, these target substances are detected according to a conventionally known method based on the type of each labeling substance, whereby a hybridization product can be detected.

自己免疫疾患に罹患した動物(好ましくはヒト)では、本発明のバイオマーカーである生体体液中(又はエキソソーム中)に含まれるmtDNA量が正常対照群に比較して顕著に上昇している。本発明において生体体液中に含まれるmtDNA量が正常対照群に比較して多いとは、好ましくは被検動物の血清中のmtDNA量が正常対照群の10倍以上、更に好ましくは50倍以上、特に好ましくは100倍以上である場合を指す。ここで、正常対照群とは、自己炎症性疾患に罹患しておらず、且つ炎症症状の認められない、健康な被検動物(好ましくはヒト)を指す。   In an animal (preferably a human) suffering from an autoimmune disease, the amount of mtDNA contained in a biological fluid (or in an exosome), which is a biomarker of the present invention, is significantly increased as compared to a normal control group. In the present invention, when the amount of mtDNA contained in the biological fluid is larger than that in the normal control group, the amount of mtDNA in the serum of the test animal is preferably 10 times or more, more preferably 50 times or more, of the normal control group, Particularly preferably, it refers to the case of 100 times or more. Here, the normal control group refers to a healthy test animal (preferably a human) that does not suffer from an autoinflammatory disease and has no inflammatory symptoms.

本発明において自己免疫疾患とは、免疫システムが機能不全を生じ、自己抗体と呼ばれる異常な抗体や自己反応性の免疫細胞が産生され、自身の特定の細胞や組織を異物と認識し、攻撃してしまうことにより発症する疾患群である。また、自己免疫疾患は、自己に対する免疫反応により、炎症や組織の損傷を招き、発熱や疼痛、臓器障害や関節破壊などを伴う全身性疾患である。自己免疫疾患として具体的には、関節リウマチ(RA)、多発性筋炎/皮膚筋炎(PM/DM)、全身性エリテマトーデス(SLC)、全身性強皮症(SSc)、シェーグレン症候群、混合性結合組織病(MCTD)などのいわゆる膠原病;ベーチェット病、クローン病、潰瘍性大腸炎、家族性地中海熱(FMF)、Cryopyin関連周期熱症候群(CAPS)、TNF受容体関連周期熱症候群(TRAPS)、Mevalonate Kinase関連周期熱症候群(MAPS:別名 高IgG症候群)、アフタ性口内炎・咽頭炎・リンパ節炎を伴う周期熱(PFAPA)、Blau症候群(別名:若年性サルコイドーシス)等のいわゆる自己炎症性症候群;キャッスルマン氏病等が例示される。本発明のバイオマーカーが適用される自己免疫疾患として好ましくは膠原病及び自己炎症性症候群が挙げられ、より具体的には、ベーチェット病、関節リウマチ、全身性エリテマトーデス、全身性強皮症、多発性筋炎/皮膚筋炎、シェーグレン症候群、混合性結合組織病(MCTD)、クローン病、潰瘍性大腸炎が挙げられる。本発明のバイオマーカーが適用される自己免疫疾患としてより好ましくは、自己炎症性症候群、更に具体的にはベーチェット病が挙げられる。   In the present invention, an autoimmune disease means that the immune system malfunctions, abnormal antibodies called autoantibodies and self-reactive immune cells are produced, and a specific cell or tissue of itself is recognized as a foreign substance and attacked. This is a group of diseases that occur when the disease occurs. In addition, an autoimmune disease is a systemic disease that causes inflammation and tissue damage due to an immune reaction to the self and involves fever, pain, organ damage, joint destruction, and the like. Specific examples of autoimmune diseases include rheumatoid arthritis (RA), polymyositis / dermatomyositis (PM / DM), systemic lupus erythematosus (SLC), systemic scleroderma (SSc), Sjogren's syndrome, mixed connective tissue So-called collagen diseases such as disease (MCTD); Behcet's disease, Crohn's disease, ulcerative colitis, familial Mediterranean fever (FMF), Cryopyin-related periodic fever syndrome (CAPS), TNF receptor-related periodic fever syndrome (TRAPS), Mevalonate So-called autoinflammatory syndromes such as Kinase-related periodic fever syndrome (MAPS: also known as high IgG syndrome), periodic fever with aphthous stomatitis, pharyngitis, and lymphadenopathy (PFAPA), Blaau syndrome (also known as juvenile sarcoidosis); Castle Mann's disease and the like are exemplified. Autoimmune diseases to which the biomarkers of the present invention are applied preferably include collagen disease and autoinflammatory syndrome, and more specifically, Behcet's disease, rheumatoid arthritis, systemic lupus erythematosus, systemic scleroderma, and polymorphism Myositis / dermatomyositis, Sjogren's syndrome, mixed connective tissue disease (MCTD), Crohn's disease, ulcerative colitis. More preferably, the autoimmune disease to which the biomarker of the present invention is applied is an autoinflammatory syndrome, more specifically, Behcet's disease.

本発明の限定的な解釈を望むものではないが、図1に示されるミトコンドリアが関与する炎症カスケードに異常が生じ、これに起因して自己免疫疾患(とりわけ自己炎症性疾患)を発症すると推定される。   Although it is not desired to limit the present invention, it is presumed that abnormalities occur in the inflammatory cascade involving mitochondria shown in FIG. 1, which results in the development of autoimmune diseases (particularly autoinflammatory diseases). You.

即ち、細菌などの菌体成分(PAMPs)や細胞傷害により放出された宿主由来成分(DAMPs)が、ミトコンドリア由来活性酸素種(mROS)の産生を促し、それがインフラマソームを活性化してIL−1βやIL−18などの炎症性サイトカインの産生を促す。さらにmROSによりミトコンドリアは傷害を受けその内容物を細胞質に放出する。それらがアポトーシスやネクローシス等により細胞外に出るとDAMPsとして作用し、炎症をさらに増強する。また傷害を受けたミトコンドリアはオートファジーによって隔離・分解(ミトファジー)され、これにより炎症は抑制されている。しかし、このミトコンドリアが関与する炎症カスケードに障害を認めると、過剰な炎症が惹起されたり、炎症が収束されずに遷延化するものと考えられる(以上について図1を参照)。ミトコンドリア内には、ミトコンドリアのタンパク質等の情報をコードするmtDNAが含まれている。従って、ミトコンドリアが傷害された場合には他の内容物と共にmtDNAも放出される。   That is, bacterial components such as bacteria (PAMPs) and host-derived components (DAMPs) released by cell injury promote the production of mitochondrial-derived reactive oxygen species (mROS), which activates the inflammasome to cause IL- Promotes the production of inflammatory cytokines such as 1β and IL-18. In addition, mitochondria are damaged by mROS and release their contents into the cytoplasm. When they go out of the cell due to apoptosis or necrosis, they act as DAMPs and further enhance inflammation. Injured mitochondria are isolated and degraded (mitofazi) by autophagy, thereby suppressing inflammation. However, if a defect is observed in the inflammatory cascade involving mitochondria, it is considered that excessive inflammation is caused or the inflammation does not converge and is prolonged (see FIG. 1 for the above). Mitochondria contain mtDNA encoding information such as mitochondrial proteins. Thus, when mitochondria are damaged, mtDNA is released along with other contents.

このように、本発明は、炎症カスケードの異常を直接的に反映する生体体液中に放出されたmtDNAをバイオマーカーとすることによって自己免疫疾患の評価を行うことを特徴とする。従って、本発明のバイオマーカーによれば、従来は病態を正確に反映するバイオマーカーが見出されていなかった疾患についても正確に評価することが可能である。前述の具体的な自己免疫疾患の中でも、特にベーチェット病等は、従来の評価方法で使用されている炎症マーカーでは、実際の病態とマーカーとして使用される物質の挙動が必ずしも連動していないことがあり、正確な評価が困難であった。従って、ベーチェット病は本発明のバイオマーカーが適用される対象疾患として特に好適なものとして例示される。   As described above, the present invention is characterized in that an autoimmune disease is evaluated by using, as a biomarker, mtDNA released into a biological fluid that directly reflects abnormalities of the inflammatory cascade. Therefore, according to the biomarker of the present invention, it is possible to accurately evaluate a disease for which a biomarker that accurately reflects a disease state has not been found conventionally. Among the aforementioned specific autoimmune diseases, in particular, for Behcet's disease, etc., in the inflammatory markers used in the conventional evaluation methods, the actual disease state and the behavior of the substance used as the marker are not necessarily linked. And accurate evaluation was difficult. Therefore, Behcet's disease is exemplified as a particularly suitable target disease to which the biomarker of the present invention is applied.

また、ベーチェット病患者の中でも、活動期ブドウ膜炎の臨床症状を呈する患者において、生体体液中のmtDNA量が高くなる傾向があり、生体体液中のmtDNA量に応じて症状の程度を診断することもできる。また、ベーチェット病患者の中でも、TNF−α抗体療法が必要な治療難渋例において、生体体液中のmtDNA量が高くなる傾向があり、生体体液中のmtDNA量に応じて、治療強度の選択や予後の推測を行うことも可能である。   In addition, among patients with Behcet's disease, in patients presenting with clinical symptoms of active uveitis, the amount of mtDNA in biological fluids tends to be high, and the degree of symptoms should be diagnosed according to the amount of mtDNA in biological fluids. Can also. Further, among patients with Behcet's disease, in difficult treatment cases requiring TNF-α antibody therapy, the amount of mtDNA in a biological body fluid tends to increase, and the selection of treatment intensity and prognosis according to the amount of mtDNA in a biological body fluid. It is also possible to make a guess.

診断キット
本発明の自己免疫疾患の診断キットは、上記mtDNAを検出可能な試薬を含む。mtDNAを検出することが可能な試薬としては、mtDNAの検出をmtDNAにコードされる遺伝子又は遺伝子断片に基づいて行う場合であれば、当該遺伝子又は遺伝子断片を特異的に増幅するプライマー、又は当該遺伝子又は遺伝子断片に特異的にハイブリダイズするプローブが試薬として含まれる。本発明のキットに含まれる試薬として具体的には、配列番号1〜6に示されるプライマーが例示される。これらのプライマー及びプローブについては、上記「バイオマーカー」に記載の通りである。
Diagnostic Kit The diagnostic kit for an autoimmune disease of the present invention contains a reagent capable of detecting the mtDNA. As a reagent capable of detecting mtDNA, a primer that specifically amplifies the gene or gene fragment, if the detection of mtDNA is performed based on the gene or gene fragment encoded by mtDNA, Alternatively, a probe that specifically hybridizes to a gene fragment is included as a reagent. Specific examples of the reagents contained in the kit of the present invention include the primers shown in SEQ ID NOs: 1 to 6. These primers and probes are as described in the above “biomarker”.

更に、mtDNAを検出可能な試薬は、緩衝液、塩、安定化剤、防腐剤等を含んでいてもよく、従来公知の方法に従い、製剤化されていてもよい。また、本発明の診断キットには、前記試薬の他に、mtDNAの検出を実施するために必要とされ得る、標識物質、標識物質の検出剤、反応希釈液、標準抗体、緩衝液、溶解剤、洗浄剤、反応停止液、コントロール試料等を含んでいてもよい。   Furthermore, the reagent capable of detecting mtDNA may contain a buffer, a salt, a stabilizer, a preservative, and the like, and may be formulated according to a conventionally known method. In addition, the diagnostic kit of the present invention includes, in addition to the reagents, a labeling substance, a labeling substance detection agent, a reaction diluent, a standard antibody, a buffer, a lysis agent, which may be required for detecting mtDNA. , A detergent, a reaction stopping solution, a control sample, and the like.

本発明のキットにおいて、例えばmtDNAを検出するためのプローブを不溶化担体上に固定化して用いることもできる。従って、本発明の診断キットには、不溶化担体も包含され得る。不溶化担体の素材としては、mtDNAの検出を妨げない限り特に限定されないが、例えばポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリアクリルニトリル、ポリビニルクロライド、フッ素樹脂、架橋デキストラン、ポリサッカライド、紙、シリコン、ガラス、金属、アガロース等を例示することができる。また、これらの材料を2種以上組合せて用いてもよい。不溶化担体の形状としては、例えばマイクロプレート、トレイ状、球状、繊維状、棒状、盤状、容器状、セル、試験管等のいずれの形状であってもよい。   In the kit of the present invention, for example, a probe for detecting mtDNA can be used by immobilizing it on an insolubilized carrier. Therefore, the diagnostic kit of the present invention may also include an insolubilized carrier. The material of the insolubilizing carrier is not particularly limited as long as it does not hinder the detection of mtDNA.For example, polystyrene, polyethylene, polypropylene, polyester, polyacrylonitrile, polyvinyl chloride, fluororesin, cross-linked dextran, polysaccharide, paper, silicon, glass, Metal, agarose and the like can be exemplified. Further, two or more of these materials may be used in combination. The shape of the insolubilized carrier may be any shape such as a microplate, a tray, a sphere, a fiber, a bar, a disk, a container, a cell, and a test tube.

例えば、前述の不溶化担体上にmtDNAにコードされる遺伝子と特異的にハイブリダイズし得るプローブを固定化することにより、自己免疫疾患の検出に使用されるDNAチップとすることもできる。プローブの不溶化担体への固定化は従来公知の方法に従って行うことができる。また、mtDNAに対するプローブを異なる濃度で等間隔に担体へ固定化して、mtDNAとハイブリダイズさせることにより半定量的にmtDNAを検出することができる。   For example, by immobilizing a probe capable of specifically hybridizing with the gene encoded by mtDNA on the above-described insolubilized carrier, a DNA chip used for detecting an autoimmune disease can be obtained. The probe can be immobilized on the insolubilized carrier according to a conventionally known method. Further, mtDNA can be semi-quantitatively detected by immobilizing probes for mtDNA at different concentrations on a carrier at equal intervals and hybridizing with mtDNA.

生体体液中のmtDNA量に基づく評価方法
本発明は、前述のバイオマーカーである生体体液中のmtDNAを利用した、下記工程を含む自己免疫疾患の罹患の有無の検出方法を提供する。
(i)被検動物から体液試料を得る工程;
(ii)前記体液試料中のミトコンドリアDNAを測定する工程;及び
(iii)前記工程(ii)の結果に基づいて自己免疫疾患の罹患の有無を検出する工程。
Evaluation Method Based on mtDNA Amount in Biological Fluid The present invention provides a method for detecting the presence or absence of an autoimmune disease, which includes the following steps, using mtDNA in a biological fluid, which is the aforementioned biomarker.
(I) obtaining a body fluid sample from a test animal;
(Ii) a step of measuring mitochondrial DNA in the body fluid sample; and (iii) a step of detecting the presence or absence of an autoimmune disease based on the result of the step (ii).

前記工程(i)及び(ii)に記載される、被検動物からの体液試料の調製、及び体液試料中のmtDNAの測定については、前記「バイオマーカー」欄の記載に従って実施することができる。また、前記工程(iii)に記載される検出工程は、被験動物について得られる工程(ii)の結果を、正常対照について得られる工程(ii)の結果と対比して、ミトコンドリアDNA量が増加していることを指標として行うことができる。ここで、正常対照群については、前記「バイオマーカー」欄に記載の通りである。   The preparation of the body fluid sample from the test animal and the measurement of mtDNA in the body fluid sample described in the steps (i) and (ii) can be performed according to the description in the above-mentioned “biomarker” column. Further, in the detection step described in the step (iii), the amount of mitochondrial DNA is increased by comparing the result of the step (ii) obtained for the test animal with the result of the step (ii) obtained for the normal control. Can be used as an index. Here, the normal control group is as described in the “biomarker” column.

また、被検動物としては、ヒト及びヒトを除く哺乳動物が挙げられる。ヒトを除く哺乳動物としては、マウス、ラット、ハムスター、モルモット等のげっ歯類やウサギ等の実験動物;ブタ、ウシ、ヤギ、ウマ、ヒツジ等の家畜;イヌ、ネコ等のペット;ヒト、サル、オランウータン、チンパンジーなどの霊長類が挙げられる。本発明において被検動物として、好ましくは霊長類、更に好ましくはヒトである。   In addition, examples of test animals include humans and mammals other than humans. Examples of mammals other than humans include rodents such as mice, rats, hamsters, and guinea pigs, and experimental animals such as rabbits; domestic animals such as pigs, cows, goats, horses, and sheep; pets such as dogs and cats; Primates, such as orangutans and chimpanzees. In the present invention, the test animal is preferably a primate, and more preferably a human.

更に、本発明のバイオマーカーに基づく評価は、自己免疫疾患の罹患の有無の検出以外にも、自己免疫疾患に対する易罹患性の予測方法、重症度の検出方法、予後の予測方法、治療薬のスクリーニング方法、自己免疫疾患の鑑別診断に利用することができる。   Further, the evaluation based on the biomarkers of the present invention, in addition to detecting the presence or absence of an autoimmune disease, a method for predicting susceptibility to an autoimmune disease, a method for detecting the severity, a method for predicting a prognosis, It can be used for screening methods and differential diagnosis of autoimmune diseases.

本発明のバイオマーカーに基づいて自己免疫疾患に対する易罹患性を評価する場合(自己免疫疾患に対する易罹患性の予測方法)、前記自己免疫疾患の罹患の有無を検出する方法と同様に、被検動物の体液試料を得て、当該体液試料中のミトコンドリアDNAを測定した結果に基づき、当該ミトコンドリアDNA量が正常対照群に比べて多い場合には自己免疫疾患に対して罹患しやすいという基準に基づいて易罹患性の予測が行われる。   When assessing susceptibility to an autoimmune disease based on the biomarkers of the present invention (method for predicting susceptibility to an autoimmune disease), the test is performed in the same manner as in the method for detecting the presence or absence of the autoimmune disease. Based on the result of obtaining a body fluid sample of an animal and measuring mitochondrial DNA in the body fluid sample, based on a criterion that the subject is more susceptible to an autoimmune disease when the amount of the mitochondrial DNA is larger than that in a normal control group. Predict susceptibility.

本発明のバイオマーカーに基づいて自己免疫疾患の重症度を評価する場合(自己免疫疾患の重症度の検出方法)、前記自己免疫疾患の罹患の有無を検出する方法と同様に、被検動物の体液試料を得て、当該体液試料中のミトコンドリアDNAを測定した結果に基づき、当該ミトコンドリアDNA量が正常対照群に比べて多い場合には自己免疫疾患が重症であるという基準に基づいて重症度の検出が行われる。あるいは、当該疾患におけるバイオマーカーの標準値に対して、被検動物より検出されたバイオマーカー値が高い場合には当該疾患が重症であるという基準に基づいて重症度の検出が行われる。   When the severity of an autoimmune disease is evaluated based on the biomarkers of the present invention (method for detecting the severity of an autoimmune disease), the same method as in the method for detecting the presence or absence of the autoimmune disease can be used. A body fluid sample is obtained, and based on the result of measuring mitochondrial DNA in the body fluid sample, when the amount of the mitochondrial DNA is larger than that in the normal control group, the severity of the autoimmune disease is determined based on the criterion that the autoimmune disease is severe. Detection is performed. Alternatively, if the biomarker value detected from the test animal is higher than the standard value of the biomarker for the disease, the severity is detected based on the criterion that the disease is severe.

本発明のバイオマーカーに基づいて自己免疫疾患の予後を評価する場合(自己免疫疾患の予後の予測方法)、前記自己免疫疾患の罹患の有無を検出する方法と同様に、被検動物の体液試料を得て、当該体液試料中のミトコンドリアDNAを測定した結果に基づき、当該ミトコンドリアDNA量が正常対照群に比べて多い場合には自己免疫疾患の予後が不良であるという基準に基づいて予後の予測が行われる。あるいは、当該疾患における標準値に対して、被検動物より検出されたバイオマーカー値が高い場合には当該疾患の予後が不良であるという基準に基づいて予後の評価が行われる。   When the prognosis of an autoimmune disease is evaluated based on the biomarker of the present invention (a method of predicting the prognosis of an autoimmune disease), a body fluid sample of a test animal is used in the same manner as in the method of detecting the presence or absence of the autoimmune disease. And, based on the result of measuring mitochondrial DNA in the body fluid sample, predicting the prognosis based on the criterion that the prognosis of the autoimmune disease is poor when the amount of the mitochondrial DNA is larger than that in the normal control group. Is performed. Alternatively, when the biomarker value detected from the test animal is higher than the standard value for the disease, the prognosis is evaluated based on the criterion that the prognosis of the disease is poor.

本発明のバイオマーカーに基づいて自己免疫疾患に有効な治療薬をスクリーニングする場合、被献物質を自己免疫疾患に罹患した被検動物に投与する工程、前記被検動物からの体液試料を得る工程、前記体液中のミトコンドリアDNA量を測定する工程、前記ミトコンドリアDNA量が、被験物質を投与されていない自己免疫疾患に罹患した被検動物に比べて少ない場合、当該被験物質を自己免疫疾患に有効な治療薬として選択する工程を、順次実施することによって行われる。   When screening a therapeutic agent effective for an autoimmune disease based on the biomarker of the present invention, a step of administering a subject to a test animal suffering from the autoimmune disease, and a step of obtaining a body fluid sample from the test animal Measuring the amount of mitochondrial DNA in the body fluid; if the amount of mitochondrial DNA is smaller than that of a test animal suffering from an autoimmune disease to which the test substance has not been administered, the test substance is effective for the autoimmune disease. This is performed by sequentially performing the steps of selecting as a suitable therapeutic agent.

本発明のバイオマーカーに基づいて自己免疫疾患における鑑別診断、即ち類似の疾患の区別を行う場合、前記自己免疫疾患の罹患の有無を検出する方法と同様に、被検動物の体液試料を得て、当該体液試料中のミトコンドリアDNAを測定した結果に基づき、当該ミトコンドリアDNA量が比較対照となる疾患におけるバイオマーカーの標準値に比べて多い場合には、特定の自己免疫疾患に罹患しているという基準に基づいて類似する疾患との区別が行われる。   When performing a differential diagnosis in an autoimmune disease based on the biomarkers of the present invention, that is, when distinguishing similar diseases, a body fluid sample of a test animal is obtained in the same manner as in the method for detecting the presence or absence of the autoimmune disease. Based on the result of measuring mitochondrial DNA in the body fluid sample, if the amount of the mitochondrial DNA is larger than the standard value of the biomarker in the disease serving as a control, it is said that the patient has a specific autoimmune disease. A distinction is made from similar diseases based on criteria.

いずれの方法においても、血清中のmtDNA量と自己免疫疾患の罹患の有無、重症度、易罹患性、予後等について予め相関図を作成しておき、被検動物における血清中のmtDNA量をその相関図に当てはめて評価を行ってもよい。   In each method, a correlation diagram is prepared in advance for the amount of mtDNA in serum and the presence or absence of autoimmune disease, severity, susceptibility, prognosis, etc., and the amount of mtDNA in serum in the test animal is determined. The evaluation may be performed by applying to the correlation diagram.

これらの評価方法に基づいて疾患を個体レベルで評価することができ、個々の病態に応じて治療法を最適化することができる。   Diseases can be evaluated at the individual level based on these evaluation methods, and treatment methods can be optimized according to individual disease states.

自己免疫疾患の予防又は治療剤
本発明は、ミトコンドリアDNAの体液中への分泌を抑制する又はミトコンドリアDNAの機能を抑制する物質を有効成分とする、自己免疫疾患の予防又は治療剤を提供する。
The present invention provides a preventive or therapeutic agent for an autoimmune disease, comprising as an active ingredient a substance that suppresses secretion of mitochondrial DNA into a body fluid or suppresses the function of mitochondrial DNA.

ここで、ミトコンドリアDNAの体液中への分泌を抑制するとは、例えば、mtDNAがエキソソームに取り込まれることを抑制すること、エキソソームがドナー細胞から放出されることを抑制すること、エキソソームがアクセプター細胞に細胞膜融合又はエンドサイトーシスにより取り込まれることを抑制すること等を指す。また、ミトコンドリアDNAの機能を抑制するとは、直接的又は間接的にmtDNAによる炎症反応の誘導を阻害することを指し、例えば、加水分解等によりmtDNAが切断されること、mtDNAを含むエキソソームを破壊すること、mtDNAにより活性化されるシグナル経路(例えば、G蛋白質共役型受容体あるいはIL−1受容体、Toll様受容体又はインフラマソームを介するシグナル経路を阻害すること)等を指す。   Here, suppressing the secretion of mitochondrial DNA into body fluids includes, for example, suppressing the incorporation of mtDNA into exosomes, suppressing the release of exosomes from donor cells, and controlling the exosomes in the cell membrane of acceptor cells. It refers to suppressing the incorporation by fusion or endocytosis. In addition, suppressing the function of mitochondrial DNA refers to directly or indirectly inhibiting the induction of an inflammatory reaction by mtDNA, for example, mtDNA is cut by hydrolysis or the like, and exosomes containing mtDNA are destroyed. And signal pathways activated by mtDNA (eg, inhibition of signal pathways via G protein-coupled receptors or IL-1 receptors, Toll-like receptors or inflammasomes).

本発明の自己免疫疾患の予防又は治療剤の有効成分としては、例えばDNA分解酵素、活性酸素キレート剤、抗酸化剤、G蛋白質共役型受容体阻害剤、抗IL−1β抗体、抗IL−1受容体抗体、Toll様受容体アンタゴニスト等が例示される。更に、mtDNAに選択的にハイブリダイズしてmtDNAによる炎症反応の誘導を抑制するアンチセンスDNA、核酸アプタマー、mROSのキレート剤、エキソソーム膜の合成阻害剤等も有用な物質として例示される。   Examples of the active ingredient of the agent for preventing or treating an autoimmune disease of the present invention include DNA degrading enzymes, active oxygen chelators, antioxidants, G protein-coupled receptor inhibitors, anti-IL-1β antibodies, and anti-IL-1 Receptor antibodies, Toll-like receptor antagonists and the like are exemplified. Furthermore, useful substances include antisense DNA, nucleic acid aptamers, chelating agents for mROS, and inhibitors for the synthesis of exosome membranes, which selectively hybridize to mtDNA and suppress the induction of inflammatory reaction by mtDNA.

本発明の予防又は治療剤の投与量としては、自己免疫疾患の治療有効量であれば特に限定されず、患者の年齢、体重、症状等に基づいて適宜設定される。   The dose of the prophylactic or therapeutic agent of the present invention is not particularly limited as long as it is an effective amount for treating an autoimmune disease, and is appropriately set based on the age, weight, symptoms, and the like of the patient.

また、本発明の予防又は治療剤には、前記有効成分の効果を損なわない限り、従来公知の担体、賦形剤、懸濁剤、分散剤、pH調整剤、酸化防止剤、防腐剤等が含まれてもよい。また、細胞選択的にカプセルが開くように設計されたnano−robot、選択的にmtDNA又はエキソソームに結合するnano−particle等のキャリアに本発明の予防又は治療剤を担持させて標的細胞に輸送してもよい。   In addition, the prophylactic or therapeutic agent of the present invention includes conventionally known carriers, excipients, suspending agents, dispersants, pH adjusters, antioxidants, preservatives, and the like, as long as the effects of the active ingredients are not impaired. May be included. In addition, the prophylactic or therapeutic agent of the present invention is carried on a carrier such as nano-robot, which is designed to selectively open capsules on a cell-selective basis, or a nano-particle that selectively binds to mtDNA or exosomes, and transported to target cells. You may.

本発明の予防又は治療剤の投与形態は、患者の年齢、症状、疾患の種類に応じ、従来公知のものから適宜選択することができるが、例えば静脈内投与、動脈内投与、経口投与、組織内投与、経皮投与、経粘膜投与、経気道投与等が挙げられる。また、本発明の予防又は治療剤の製剤形態についても限定されず、採用される投与形態によって適宜選択され得るが、例えば注射剤、点滴剤、経口剤、点眼剤、吸入剤、軟膏剤、ローション剤等が挙げられる。   The administration form of the prophylactic or therapeutic agent of the present invention can be appropriately selected from conventionally known ones according to the age, symptom, and type of disease of the patient. Examples thereof include intravenous administration, intraarterial administration, oral administration, and tissue administration. Examples include internal administration, transdermal administration, transmucosal administration, and airway administration. Further, the formulation of the prophylactic or therapeutic agent of the present invention is not limited, and may be appropriately selected depending on the dosage form employed. For example, injections, drops, oral preparations, eye drops, inhalants, ointments, lotions Agents and the like.

本発明の予防又は治療剤が適用される疾患は、自己免疫疾患であり、その具体例については、前述の通りである。本発明の予防又は治療剤の適用対象となる自己免疫疾患として、好ましくは膠原病及び自己炎症性症候群が挙げられ、より具体的には、ベーチェット病、関節リウマチ、全身性エリテマトーデス、全身性強皮症、多発性筋炎/皮膚筋炎、シェーグレン症候群、混合性結合組織病(MCTD)、クローン病、潰瘍性大腸炎が挙げられ、より好ましくは自己炎症性症候群が挙げられ、更に具体的にはベーチェット病が挙げられる。   The disease to which the preventive or therapeutic agent of the present invention is applied is an autoimmune disease, and specific examples thereof are as described above. Autoimmune diseases to which the preventive or therapeutic agent of the present invention is applied preferably include collagen disease and autoinflammatory syndrome, and more specifically, Behcet's disease, rheumatoid arthritis, systemic lupus erythematosus, systemic scleroderma Disease, polymyositis / dermatomyositis, Sjogren's syndrome, mixed connective tissue disease (MCTD), Crohn's disease, ulcerative colitis, more preferably autoinflammatory syndrome, and more specifically Behcet's disease Is mentioned.

以下、試験例を挙げて、本発明を説明するが、本発明はこれらの試験例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described with reference to Test Examples, but the present invention is not limited to these Test Examples.

1.サンプル調製
全ての試験は、大阪大学大学院医学研究科治験審査委員会の承認を得て行われた。試料として、日本厚生労働省ベーチェット病研究班による診断基準、アメリカリウマチ学会による全身性エリテマトーデス(SLE)診断基準、アメリカリウマチ学会による改訂慢性関節リウマチ(RA)診断基準、日本厚生労働省研究班による全身性強皮症(SSc)診断基準、ならびに厚生省特定疾患調査研究班による多発性筋炎/皮膚筋炎(Polymyositis/Dermatomyositis:PM/DM)診断基準に基づいて診断された患者から採取された血清を用いた。下記試験例及び比較試験例において使用されたミトコンドリアDNAは、36名のベーチェット病患者、22名のSLE患者、28名のRA患者、14名のSSc患者、8名のPM/DM患者から採取されたものを使用した。コントロールとして、10名の健康なボランティア(健常者又はコントロールと表記することがある)から採取されたものを使用した。但し、参考試験例1に関しては、ベーチェット病患者75名、健康なボランティア9名より採取されたエキソソームを用いて評価を行った。また、下記試験例おいて使用した血球画分は、ベーチェット病患者6名、健常ボランティア6名より採取されたものを用いて評価を行った。
1. Sample Preparation All tests were performed with the approval of the Osaka University Graduate School of Medicine Institutional Review Board. As samples, diagnostic criteria by the Japan Ministry of Health, Labor and Welfare Behcet's disease research group, diagnostic criteria for systemic lupus erythematosus (SLE) by the American College of Rheumatology, revised diagnostic criteria for rheumatoid arthritis (RA) by the American College of Rheumatology, systemic strength by the Japanese Ministry of Health, Labor and Welfare research team Serum collected from patients diagnosed based on the diagnostic criteria for dermatosis (SSc) and polymyositis / dermatomyositis (PM / DM) by the Ministry of Health and Welfare specific disease research group was used. Mitochondrial DNA used in the following test examples and comparative test examples was collected from 36 Behcet's disease patients, 22 SLE patients, 28 RA patients, 14 SSc patients, and 8 PM / DM patients. Was used. As controls, those collected from 10 healthy volunteers (sometimes referred to as healthy subjects or controls) were used. However, Reference Test Example 1 was evaluated using exosomes collected from 75 Behcet's disease patients and 9 healthy volunteers. The blood cell fraction used in the following test examples was evaluated using those collected from 6 Behcet's disease patients and 6 healthy volunteers.

2.血清DNAの分離
DNA Extractor SP Kit(和光純薬工業(株)製)を用いて、添付のプロトコルに従って血清(100μl)から血清DNAを調製した。具体的には、100μlの血清試料を5μlのタンパク質分解酵素で消化(56℃、10分間)し、300μlのヨウ化ナトリウム溶液で処理して血清中からタンパク質を除去した。DNAを100容量%エタノールを用いて沈殿させ、上清を除去して得られたDNAペレットに70容量%エタノールを添加して精製した。得られた血清DNAを、DNaseを含まない水(20μl)に再度懸濁した。
2. Separation of Serum DNA Serum DNA was prepared from serum (100 μl) using DNA Extractor SP Kit (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) according to the attached protocol. Specifically, 100 μl of a serum sample was digested with 5 μl of a protease (56 ° C., 10 minutes), and treated with 300 μl of a sodium iodide solution to remove proteins from the serum. The DNA was precipitated using 100% by volume of ethanol, and the supernatant was removed. The resulting DNA pellet was purified by adding 70% by volume of ethanol. The obtained serum DNA was resuspended in DNase-free water (20 μl).

3.リアルタイムPCR
SYBR Premix Ex Taq(Perfect Real Time)(タカラバイオ(株)製)を使用し、添付のプロトコルに従ってABI PRISM 7700(Life Technologies Japan)により、SYBR Green Iを用いたインターカレーター法によるリアルタイムPCRを行った。PCR条件は以下の通りである。
Stage 1(1サイクル):95℃ 30秒;
Stage 2(40サイクル):95℃ 5秒、60℃ 30秒;
Stage 3(1サイクル):95℃ 15秒、60℃ 1分、95℃ 15秒
3. Real-time PCR
Using SYBR Premix Ex Taq (Perfect Real Time) (manufactured by Takara Bio Inc.), according to the attached protocol, ABI PRISM 7700 (Life Technologies Japan), an intercalator by real-time PCR using SYBR Green I using a SYBR Green I method. . The PCR conditions are as follows.
Stage 1 (1 cycle): 95 ° C. for 30 seconds;
Stage 2 (40 cycles): 95 ° C. for 5 seconds, 60 ° C. for 30 seconds;
Stage 3 (1 cycle): 95 ° C for 15 seconds, 60 ° C for 1 minute, 95 ° C for 15 seconds

mtDNA濃度を定量するため、健常者の末梢血単核球(PBMC)全細胞溶解液に由来する精製DNAを用いて、リアルタイム標準曲線を作成した。また、上記PCR反応を40サイクル終了後でもPCR産物が産生されなかった試料(即ち、SYBR Greenによる蛍光発光が認められなかった試料)については、「検出不可」と判断した。   In order to quantify the mtDNA concentration, a real-time standard curve was prepared using purified DNA derived from a whole cell lysate of peripheral blood mononuclear cells (PBMC) of a healthy subject. Further, a sample in which no PCR product was produced even after the completion of 40 cycles of the PCR reaction (that is, a sample in which fluorescence emission by SYBR Green was not recognized) was determined to be “not detectable”.

ミトコンドリアDNAの検出のため使用したプライマーを以下に示す。
(ヒトチトクロームCオキシダーゼサブユニットIII:COXIII)
フォワードプライマー(配列番号1):
5’−ATGACCCACCAATCACATGC−3’
リバースプライマー(配列番号2):
5’−ATCACATGGCTAGGCCGGAG−3’
(ヒトNADHデヒドロゲナーゼ:NADH)
フォワードプライマー(配列番号3):
5’−ATACCCATGGCCAACCTCCT−3’
リバースプライマー(配列番号4):
5’−GGGCCTTTGCGTAGTTGTAT−3’
The primers used for mitochondrial DNA detection are shown below.
(Human cytochrome C oxidase subunit III: COXIII)
Forward primer (SEQ ID NO: 1):
5'-ATGACCCACCAATCCACATGC-3 '
Reverse primer (SEQ ID NO: 2):
5′-ATCACATGGCTAGGCCGGGAG-3 ′
(Human NADH dehydrogenase: NADH)
Forward primer (SEQ ID NO: 3):
5'-ATACCATCATGCCAACCTCCT-3 '
Reverse primer (SEQ ID NO: 4):
5'-GGGCCTTTGCGGTAGTTGTAT-3 '

4.エキソソーム分離
(市販キットを用いた分離)
ExoQuickTM Exosome precipitation溶液(System Biosciences社製)を用い、添付のプロトコルに従って、血漿(100μl)からエキソソームを分離した。具体的には、血清(100μl)及びExoQuick溶液(25μl)を穏やかに混合し、30分間冷却した後、1500×gで30分間遠心分離に供した。その後、完全に上清を除去し、ペレット(エキソソーム画分を含んだ細胞外膜小胞)を得た。また、上清は下記試験例3において非エキソソーム画分として使用した。下記試験例に使用するため、このペレットを100μlのPBS溶液に再懸濁してエキソソーム懸濁液を得た。得られたエキソソーム懸濁液より、上記2.に記載の方法に準じてmtDNAを分離した。
4. Exosome separation (separation using a commercial kit)
Exosomes were separated from plasma (100 μl) using ExoQuick ™ Exomesome precipitation solution (manufactured by System Biosciences) according to the attached protocol. Specifically, the serum (100 μl) and the ExoQuick solution (25 μl) were mixed gently, cooled for 30 minutes, and then subjected to centrifugation at 1500 × g for 30 minutes. Thereafter, the supernatant was completely removed to obtain a pellet (extracellular membrane vesicle containing the exosome fraction). The supernatant was used as a non-exosome fraction in Test Example 3 below. This pellet was resuspended in 100 μl of PBS solution to obtain an exosome suspension for use in the following test examples. From the obtained exosome suspension, the above-mentioned 2. MtDNA was isolated according to the method described in (1).

(超遠心を用いた分離)
エキソソームは超遠心法により単離した。具体的には、1.5mlの血清を2000×gで10分間遠心し細胞断片を除去した後、上清を4℃のもと10000×gにて30分間の遠心により細胞破砕断片を除去した。その後上清を0.22μmのフィルターにて濾過し、その濾過液を4℃のもと110000×gにて更に2.5時間遠心した。得られたペレットを9mlのPBSに溶解し、30%スクロース溶液の上にレイヤーし、4℃のもと100000×gにて更に2.5時間遠心に供した。エキソソームを含んだスクロース溶液を回収し、4℃のもと100000×gにて更に2.5時間遠心に供し、エキソソームからなるペレットを得た。下記試験例に使用するため、このペレットをPBS溶液に懸濁して高純度のエキソソーム懸濁液を得た。
(Separation using ultracentrifugation)
Exosomes were isolated by ultracentrifugation. Specifically, after 1.5 ml of serum was centrifuged at 2000 × g for 10 minutes to remove cell fragments, the supernatant was centrifuged at 10,000 × g at 4 ° C. for 30 minutes to remove cell debris. . Thereafter, the supernatant was filtered through a 0.22 μm filter, and the filtrate was further centrifuged at 110,000 × g at 4 ° C. for 2.5 hours. The obtained pellet was dissolved in 9 ml of PBS, layered on a 30% sucrose solution, and further subjected to centrifugation at 100,000 × g at 4 ° C. for 2.5 hours. The sucrose solution containing the exosome was recovered and centrifuged at 100,000 × g at 4 ° C. for 2.5 hours to obtain a pellet composed of the exosome. This pellet was suspended in a PBS solution to obtain a highly pure exosome suspension for use in the following test examples.

5.ELISA
前記4.において調製されたエキソソーム懸濁液をSystem Bioscience社のExoELISA Kitのエキソソーム結合緩衝溶液(exosome binding buffer)に5000倍希釈になるように懸濁した。この懸濁液(100μl)を用いて37℃の条件下で16時間に亘って96ウェルプラスチックプレートにコーティングした(固相化)。5容量%BSA(溶媒:PBS)によるブロッキングの後、0.5μg/mlの抗ヒトCD9モノクローナル抗体を用いて37℃で2時間インキュベートし、その後HRP(セイヨウワサビペルオキシダーゼ)で標識された抗ウサギIgG(1万倍希釈で100μl)を添加して室温で30分間インキュベートした。ヒトCD9はエキソソームに存在するマーカータンパク質として知られている。基質としてR&D社のsubsrate regent kitを100μl添加し、酵素反応による発光を、perkinelmer社製ARVOを用いて425nmで検出した。
5. ELISA
4. The exosome suspension prepared in 1) was suspended in an exosome binding buffer (Exomesome Binding Buffer) of ExoELISA Kit of System Bioscience to be diluted 5000 times. This suspension (100 μl) was coated on a 96-well plastic plate for 16 hours at 37 ° C. (solid phase immobilization). After blocking with 5% by volume BSA (solvent: PBS), the cells were incubated with 0.5 μg / ml anti-human CD9 monoclonal antibody at 37 ° C. for 2 hours, and thereafter, anti-rabbit IgG labeled with HRP (horseradish peroxidase). (100 μl at 10,000-fold dilution) was added and incubated at room temperature for 30 minutes. Human CD9 is known as a marker protein present on exosomes. 100 μl of a subrate reagent kit from R & D was added as a substrate, and the luminescence due to the enzymatic reaction was detected at 425 nm using ARVO manufactured by perkinelmer.

6.血球分画の単離
末梢血液画分に関しては、被験者より30mlの血液を採取し、polymorphprep(Axis−Sheild)を用いて添付の推奨プロトコールに従って単核球及び多核球に分離し、多核球分画は好中球として評価した。単核球分画は更に磁気ビーズ付き抗CD14抗体(Miltenyi Biotec)を用いてCD14陽性単球を単離した。残りの単球分画をリンパ球分画として評価した。
6. Isolation of blood cell fraction With respect to the peripheral blood fraction, 30 ml of blood was collected from the subject, separated into mononuclear cells and polynuclear cells using polymorphprep (Axis-Sheid) according to the attached recommended protocol, and subjected to multinuclear cell fractionation. Was evaluated as a neutrophil. From the mononuclear cell fraction, CD14-positive monocytes were further isolated using an anti-CD14 antibody with magnetic beads (Miltenyi Biotec). The remaining monocyte fraction was evaluated as the lymphocyte fraction.

7.統計
mtDNAに関しては、検量線に基づいて得られた相対値を対数処理した後、student’s t−testにより統計学的検討を行った。エキソソームに関しては、検量線に基づいて得られた相対値に対しstudent’s t−testにより統計学的検討を行った。その以外のin vivo及びin vitroにおける炎症反応に関する検討は、Mann―Whitney U−testにより統計学的検討を行った。
7. Regarding statistical mtDNA, a relative value obtained based on a calibration curve was logarithmically processed, and then statistically examined by student's t-test. Regarding exosomes, the relative values obtained based on the calibration curve were statistically examined by student's t-test. Other studies on inflammatory reactions in vivo and in vitro were statistically performed by Mann-Whitney U-test.

[試験例1:血清ミトコンドリアDNA値と自己免疫疾患の関係]
ベーチェット病患者、SLE患者、SSc患者及びPM/DM患者の自己免疫疾患の患者における血清DNA濃度については上記「2.血清DNAの分離」に記載の方法で得られた懸濁液を、分光光度計(NanoDrop:Thermo社製)を用い測定し、血清mtDNA値を上記「3.リアルタイムPCR」に記載の方法に従って測定した。結果を図3及び4に示す。
[Test Example 1: Relationship between serum mitochondrial DNA level and autoimmune disease]
Serum DNA concentrations in patients with Behcet's disease, SLE patients, SSc patients and PM / DM patients with autoimmune diseases were determined using the suspension obtained by the method described in “2. The measurement was performed using a total meter (NanoDrop: manufactured by Thermo), and the serum mtDNA value was measured according to the method described in the above “3. Real-time PCR”. The results are shown in FIGS.

図3及び4に示されるように、自己免疫疾患の患者とコントロール群間において血清DNA濃度の中央値は同程度であるのに対し、血清mtDNA値については、COXIII及びNADHのいずれをみても自己免疫疾患の患者で明らかに高い値を示した。図3右欄に示されるように、自己免疫疾患患者の血清中には健康な人の約50倍から500倍ものmtDNAが含まれていた。   As shown in FIGS. 3 and 4, the median serum DNA concentration was similar between the autoimmune disease patient and the control group, whereas the serum mtDNA value was higher for both COXIII and NADH. The value was clearly higher in patients with immune diseases. As shown in the right column of FIG. 3, the serum of an autoimmune disease patient contained about 50 to 500 times as much mtDNA as a healthy person.

[試験例2:ベーチェット病患者における血清中のミトコンドリアDNAの上昇]
ベーチェット病患者又は健康なボランティア(コントロール群)から採取された血清DNA濃度と血清中のmtDNA量を測定した。血清DNA濃度及び血清mtDNA値の測定については、前記試験例1と同様に行った。結果を図5に示す。
[Test Example 2: Elevation of mitochondrial DNA in serum in patients with Behcet's disease]
The concentration of serum DNA collected from patients with Behcet's disease or healthy volunteers (control group) and the amount of mtDNA in serum were measured. The measurement of the serum DNA concentration and the serum mtDNA value was performed in the same manner as in Test Example 1. FIG. 5 shows the results.

図5に示されるように、ベーチェット病患者とコントロール群間において血清DNA値の中央値(median)は同程度であるのに対し、血清mtDNA値については、COXIII及びNADHのいずれをみてもベーチェット病患者の方が明らかに高い値を示した。即ち、自己免疫疾患の中でも、自己炎症性疾患の1つであるベーチェット病患者においてより顕著に血清中のmtDNA値が上昇していることが示された。   As shown in FIG. 5, the median serum DNA value between Behcet's disease patients and the control group was similar, whereas the serum mtDNA value was significant for both COXIII and NADH. Patients showed significantly higher values. That is, among autoimmune diseases, it was shown that the mtDNA level in serum was more remarkably increased in patients with Behcet's disease, which is one of the autoinflammatory diseases.

[試験例3:ベーチェット病患者における、血清mtDNA値と臨床的特徴]
医療記録によりベーチェット病患者の臨床症状を調査し、血清mtDNA値と臨床的特徴について後ろ向き検討により検討した。図6のa)に示されるように、ベーチェット病患者の中でも、検査時に活動期ブドウ膜炎の臨床症状を呈する症例(Uveitis)でmtDNA値が高いことが示された。また、患者を無治療ないしコルヒチンのみによる治療群(Non)、ステロイド等の標準的な免疫抑制剤による治療群(Conv)、及び抗TNF−α抗体による治療群(Mab)に分類し、血清mtDNA値を比較すると、図6のb)に示すように、抗TNF−α抗体投与群で血清mtDNA値の上昇が認められた。このことから、急性活動期及び治療難渋例において血清mtDNAが高い可能性が示唆され、ベーチェット病の疾患活動性のモニタリングや予後予測に有効である可能性が示された。
[Test Example 3: Serum mtDNA value and clinical characteristics in Behcet's disease patient]
The clinical symptoms of patients with Behcet's disease were investigated using medical records, and serum mtDNA levels and clinical characteristics were examined by a retrospective study. As shown in FIG. 6 a), among patients with Behcet's disease, a high mtDNA value was shown in a case (Uveitis) showing clinical symptoms of active uveitis at the time of examination. In addition, patients were classified into a non-treated group treated with only colchicine (Non), a group treated with a standard immunosuppressant such as steroid (Conv), and a group treated with an anti-TNF-α antibody (Mab). When the values were compared, an increase in serum mtDNA value was observed in the group to which the anti-TNF-α antibody was administered, as shown in FIG. This suggests that serum mtDNA may be high in the acute activity period and in difficult-to-treat cases, and may be useful for monitoring disease activity of Behcet's disease and predicting prognosis.

[試験例4:ベーチェット病患者血清におけるミトコンドリアDNAの局在]
ベーチェット病患者におけるmtDNAが血清中のどの画分に局在するかを評価するため、ベーチェット病患者又はコントロール群から採取された血清を用い、「上記4.エキソソーム分離(市販キットを用いた分離)」に記載の方法に従って、エキソソーム画分と非エキソソーム画分をそれぞれ得た。各画分について、「上記3.リアルタイムPCR」に記載の方法に従って、COXIII及びNADHを検出した。結果を図7(a)及び(b)に示す。図7(a)の縦軸の単位は%であり、(各分画に含まれるmtDNA量)/(血清中(両分画の和)に含まれるmtDNA量)×100より与えられる。また、図7(b)の縦軸に記載される相対的発現量は、健常者のPBMC(末梢血単核球)から得られたDNA抽出液を5倍ずつ6段階希釈したDNA溶液をテンプレートとしてPCRを行って検量線を作成し、それに対する相対値により示される。また、ベーチェット病患者末梢血由来単球のMVB内におけるDNA断片の局在を、抗DNA抗体を用いた免疫電子顕微鏡解析により検討した。図7(c)に示される環状構造がMVBを、その中の小胞がエキソソームを示す。また、矢印の先の黒点が抗DNA抗体により染色されるDNA断片を示し、白バーは500nmである。
[Test Example 4: Localization of mitochondrial DNA in serum of Behcet's disease patient]
In order to evaluate in which fraction of serum mtDNA is localized in Behcet's disease patient, serum collected from a Behcet's disease patient or a control group was used, and "4. Isolation of exosomes (separation using a commercial kit) , An exosome fraction and a non-exosome fraction were obtained, respectively. For each fraction, COXIII and NADH were detected according to the method described in “3. Real-time PCR”. The results are shown in FIGS. 7 (a) and (b). The unit of the vertical axis in FIG. 7A is%, and is given by (amount of mtDNA contained in each fraction) / (amount of mtDNA contained in serum (sum of both fractions)) × 100. The relative expression level shown on the vertical axis in FIG. 7 (b) is based on a DNA solution obtained by diluting a DNA extract obtained from PBMC (peripheral blood mononuclear cell) of a healthy person five times by six steps as a template. A calibration curve is created by performing PCR as shown in FIG. In addition, the localization of DNA fragments in MVB of monocytes derived from peripheral blood of Behcet's disease patients was examined by immunoelectron microscopic analysis using an anti-DNA antibody. The cyclic structure shown in FIG. 7 (c) indicates MVB, and vesicles therein indicate exosomes. In addition, the black point at the end of the arrow indicates a DNA fragment stained with the anti-DNA antibody, and the white bar is 500 nm.

図7(a)より、血清中におけるmtDNAがエキソソームに代表される細胞外膜小胞に局在していることが示された。また、図7(b)より、血液中にフリーで存在しているmtDNAではなく、エキソソームに代表される細胞外膜小胞中に存在しているmtDNAがベーチェット病患者で高いことが示された。また、図7(c)により、末梢血由来単球のMVB内の小胞中にDNA断片が含まれていることが示され、mtDNAと思われるDNA断片がエキソソーム中に存在していることが電子顕微鏡レベルでも確認された。これまでの知見では、フリーのmtDNAはそれだけでDAMPsとして作用すると考えられていた(例えば、非特許文献1を参照)。しかしながら、上記結果より、細胞傷害に伴い放出されたフリーのmtDNAではなく、エキソソーム中に局在するmtDNAの値が高いことがこれらの疾患と関連していることが示された。   FIG. 7 (a) showed that mtDNA in serum was localized in extracellular membrane vesicles represented by exosomes. In addition, FIG. 7 (b) shows that mtDNA present in extracellular membrane vesicles typified by exosomes, not mtDNA present free in blood, is higher in Behcet's disease patients. . FIG. 7 (c) shows that DNA fragments are contained in vesicles in the MVB of peripheral blood-derived monocytes, and that DNA fragments that appear to be mtDNA are present in exosomes. It was also confirmed at the electron microscope level. According to the findings so far, free mtDNA alone is thought to act as DAMPs (for example, see Non-Patent Document 1). However, the above results indicated that high levels of mtDNA localized in exosomes, rather than free mtDNA released with cell injury, are associated with these diseases.

[参考試験例1]
ベーチェット病患者の血清中のエキソソーム画分の量が、コントロール群(健康なボランティア)に比べて上昇しているかどうかを確認した。ベーチェット病患者又はコントロール群から採取された血清を用い、「上記5.ELISA」に記載される方法に従ってCD9タンパク質を検出した。結果を表1に示す。相対的発現量については、健常者の血清から得られたエキソソーム懸濁液を3倍ずつ10段階希釈した溶液を用いて検量線を作成し、これに基づく相対値として表される。
[Reference Test Example 1]
It was determined whether the amount of the exosome fraction in the serum of a Behcet's disease patient was elevated as compared to the control group (healthy volunteers). Using serum collected from a Behcet's disease patient or a control group, CD9 protein was detected according to the method described in “5. ELISA”. Table 1 shows the results. The relative expression level is expressed as a relative value based on a calibration curve prepared using a solution obtained by diluting the exosome suspension obtained from the serum of a healthy individual three times in ten steps in ten steps.

表1より、エキソソームレベルは、健常者とベーチェット病患者で差がないことが示された。   Table 1 shows that the exosome levels do not differ between healthy subjects and Behcet's disease patients.

[試験例5:エキソソームによるmtDNA取り込み]
上記試験例1〜4より、ベーチェット病患者では血清中(より具体的にはエキソソーム中)のmtDNAが異常高値を示すことが明らかとなった。そこで、本発明者らは、ミトコンドリアストレスにより細胞質中に放出されたmtDNAは、エキソソームに取り込まれることにより細胞外に放出されているのではないかとの仮説(例えば図8を参照)を立て、以下について検討した。
[Test Example 5: Incorporation of mtDNA by exosome]
From the above Test Examples 1 to 4, it was revealed that mtDNA in serum (more specifically, in exosomes) shows abnormally high values in patients with Behcet's disease. Therefore, the present inventors have established a hypothesis that mtDNA released into the cytoplasm due to mitochondrial stress may be released outside the cell by being taken into exosomes (for example, see FIG. 8). Was considered.

(5−1)PAMPsやDAMPs刺激によるミトコンドリアとエキソソームの細胞内における局在の変化
ヒトの単球系細胞株であるTHP−1細胞(ATCC Cat. No.TIB−202)にミトコンドリア特異的にGFPを発現するmito−GFP vector(invitrogen製)をトランスフェクションした翌日、ガラスボトムディッシュ(IWAKI製)に2×104個の細胞を播種し、マクロファージ様細胞に分化させるために、10%FCS入りのRPMI1640培地に100nMのPMA(ホルボールミリステートアセテート)を加えて3日間培養した。その後、5mMのATP及び15μMのナイジェリシン(Nigericin)を添加して、30分間刺激した。ここで、ATPはDAMPsとして作用し、ナイジェリシンはPAMPsとして作用する。その後、細胞を4容量%パラホルムアルデヒド(PFA)で固定した。そして、30容量%NGS(Normal Goat Serum)でブロッキングを行い、100倍希釈したエキソソームのマーカーである抗CD63抗体(abcam製)と、蛍光標識した抗ラビットIgG抗体(invitrogen製)の1000倍希釈液を用いて染色し、共焦点レーザ顕微鏡で観察した。また、細胞内局在の変化がミトコンドリア由来活性酸素種(mROS)によるかを検討する目的で、あらかじめmROSのキレート剤であるmito−TEMPO(Alexis製)500μMで1時間前処理したTHP−1細胞でも同様の実験を行った。結果を図9に示す。
(5-1) Changes in intracellular localization of mitochondria and exosomes by stimulation of PAMPs and DAMPs Mitochondria-specific GFP expression in THP-1 cells (ATCC Cat. No. TIB-202), a human monocyte cell line. The day after transfection of mito-GFP vector (manufactured by invitrogen) expressing 2 × 10 4 cells was seeded on a glass bottom dish (manufactured by IWAKI), and 10% FCS-containing cells were added for differentiation into macrophage-like cells. 100 nM PMA (phorbol myristate acetate) was added to the RPMI1640 medium and cultured for 3 days. Thereafter, 5 mM ATP and 15 μM Nigericin were added, and stimulation was performed for 30 minutes. Here, ATP acts as DAMPs, and nigericin acts as PAMPs. Thereafter, the cells were fixed with 4% by volume paraformaldehyde (PFA). Then, blocking was performed with 30% by volume NGS (Normal Goat Serum), and a 100-fold diluted anti-CD63 antibody (manufactured by abcam), a marker of exosome, and a 1000-fold diluted solution of a fluorescently labeled anti-rabbit IgG antibody (manufactured by invitrogen) were used. And observed with a confocal laser microscope. In addition, in order to examine whether the change in intracellular localization is due to mitochondrial-derived reactive oxygen species (mROS), THP-1 cells previously treated for 1 hour with 500 μM of mito-TEMPO (manufactured by Alexis) which is a chelating agent for mROS But a similar experiment was performed. FIG. 9 shows the results.

図9に示されるように、ATP及びナイジェリシンによるミトコンドリアストレスにより、ミトコンドリアとエキソソームが共局在することが示された。また、mROSのキレート剤であるmito−TEMPO処理により、共局在は認められなくなったことから、ストレス負荷のかかったミトコンドリアから放出されたmROSによりミトコンドリアとエキソソームの共局在が生じていることが示された。   As shown in FIG. 9, it was shown that mitochondria and exosomes were co-localized by mitochondrial stress caused by ATP and nigericin. In addition, since colocalization was no longer recognized by mito-TEMPO treatment, which is a chelating agent for mROS, colocalization of mitochondria and exosomes was caused by mROS released from mitochondria under stress. Indicated.

(5−2)PAMPsやDAMPs刺激によるエキソソーム中のmtDNA量の変化
2×106個のヒトの単球系細胞株であるTHP−1を6ウェルディッシュに播種し、100nMのPMA存在下で3日間培養した後、5mMのATP及び15μMのナイジェリシンを培地に添加して60分間刺激した。細胞上清中に放出されたエキソソームをExoquick−TC(System Bioscience製)を用いて回収し、エキソソーム画分よりDNAを抽出して、リアルタイムPCR法によりmtDNAの量を検討した。エキソソーム画分からのDNAの抽出は、「4.エキソソーム分離(キットを用いた分離)」で調製されたエキソソーム画分より、「2.血清DNAの分離」の方法に準じてDNA Extractor SP Kit(和光純薬工業(株)製)を用いて行った。また、リアルタイムPCR法は、「3.リアルタイムPCR」に記載の方法に従って行った。また、前記(5−1)と同様に、これらの変化がmROSによるかを検討する目的で、500μMのmito−TEMPOを培地に添加して1時間前処理した細胞でも同様の実験を行った。結果を図10に示す。また、図10の縦軸は、試験例1.と同様、健常者由来の末梢血単核球由来のDNAを段階希釈した溶液をテンプレートとしてPCRを行い、その値に対する相対的発現量である。
(5-2) Change in the amount of mtDNA in exosomes by stimulation of PAMPs or DAMPs 2 × 10 6 human monocytic cell lines THP-1 were seeded in a 6-well dish, and cultured in the presence of 100 nM PMA. After culturing for 5 days, 5 mM ATP and 15 μM nigericin were added to the medium and stimulated for 60 minutes. Exosomes released into the cell supernatant were collected using Exoquick-TC (manufactured by System Bioscience), DNA was extracted from the exosome fraction, and the amount of mtDNA was examined by real-time PCR. Extraction of DNA from the exosome fraction is performed by extracting DNA from the exosome fraction prepared in “4. Exosome separation (separation using a kit)” according to the method described in “2. Separation of serum DNA”. (Manufactured by Kojun Pharmaceutical Co., Ltd.). The real-time PCR was performed according to the method described in “3. Real-time PCR”. Further, in the same manner as in the above (5-1), for the purpose of examining whether or not these changes were due to mROS, the same experiment was performed on cells that had been pretreated for 1 hour by adding 500 μM mito-TEMPO to the medium. The results are shown in FIG. The vertical axis in FIG. Similarly to the above, PCR is performed using a template obtained by serially diluting DNA derived from peripheral blood mononuclear cells derived from a healthy person as a template, and the relative expression level relative to that value.

図10に示されるように、ミトコンドリアストレスにより、エキソソーム内のmtDNAの増加が認められた。また、mROSのキレート剤であるmito−TEMPO処理を行った細胞ではmtDNAの増加が認められなかったことから、ミトコンドリアストレスによりエキソソーム中のmtDNAが増加し、それらはmROSにより担われていることが示された。   As shown in FIG. 10, mtDNA in exosomes was increased due to mitochondrial stress. In addition, no increase in mtDNA was observed in cells treated with mito-TEMPO, a chelating agent for mROS, indicating that mtDNA in exosomes increased due to mitochondrial stress and that they were carried by mROS. Was done.

上記(5−1)及び(5−2)の結果から、ミトコンドリアにストレスが生じると、ダメージを受けたミトコンドリアの近傍にエキソソームが局在し、細胞内に放出されたmtDNAはエキソソームに取り込まれることが示唆された。また、これらはMVBにより細胞表面まで運ばれ、mtDNAを含むエキソソームとして細胞外に放出されているものと推測された。そこで、本発明者らは、ベーチェット病患者より得た末梢血液を用いて、もっとも多くmtDNAを放出する細胞について検討した。「上記.サンプル調整:血球分画」に示した方法により、末梢血液よりCD14陽性単球分画、リンパ球分画、好中球分画を単離し、100000個の細胞を1%タイプIコラーゲン溶液に懸濁して37℃で30分間の培養によりコラーゲンの縮合反応を誘導した後、PAMPs/DAMPsの代表として5mMのATP、500ng/mlのPam3CSK4、50nMのPMA及び250ng/mlイオノマイシン、又は1nMのfMLPにて30分間刺激した。その後、培養上清中のエキソソームをExoquickにて単離した後、エキソソーム中のDNAを抽出してmtDNAの値をqPCRにて求めた。   From the results of (5-1) and (5-2) above, when stress occurs in mitochondria, exosomes are localized near damaged mitochondria, and mtDNA released into cells is taken up by exosomes. Was suggested. It was also presumed that these were carried to the cell surface by MVB and released outside the cells as exosomes containing mtDNA. Thus, the present inventors have studied the cells that release the most mtDNA using peripheral blood obtained from a Behcet's disease patient. A CD14-positive monocyte fraction, a lymphocyte fraction, and a neutrophil fraction were isolated from peripheral blood by the method described in “Sample Preparation: Blood Cell Fraction”, and 100,000 cells were subjected to 1% type I collagen. After inducing the collagen condensation reaction by suspending in a solution and culturing at 37 ° C. for 30 minutes, 5 mM of ATP, 500 ng / ml of Pam3CSK4, 50 nM of PMA and 250 ng / ml of ionomycin or 1 nM as representative of PAMPs / DAMPs. Stimulated with fMLP for 30 minutes. Thereafter, the exosomes in the culture supernatant were isolated by Exoquick, and then the DNA in the exosomes was extracted, and the value of mtDNA was determined by qPCR.

得られた結果を図11に示す。図11aに示すようにベーチェット病患者由来のリンパ球や好中球では、いずれの刺激においてもmtDNAの放出亢進は認められなかったが、CD14陽性単球では、ATP及びPam3CSK4の刺激によりmtDNAの著しい放出の亢進が認められた。また、図11bに示すように、ベーチェット病患者由来のCD14陽性細胞では健常者由来のCD14陽性細胞に比し、ATP、Nigericin及びPam3CSK4によるmtDNAの放出が著しく亢進していることが示された。これらのことから、ベーチェット病患者において、末梢血CD14陽性単球に代表されるmyeloid系の細胞で多くのmtDNAが放出されていることが示唆された。   FIG. 11 shows the obtained results. As shown in FIG. 11a, in lymphocytes and neutrophils derived from patients with Behcet's disease, no enhanced mtDNA release was observed in any of the stimuli, but in CD14-positive monocytes, mtDNA was markedly stimulated by ATP and Pam3CSK4. Enhanced release was noted. In addition, as shown in FIG. 11b, the release of mtDNA by ATP, Nigericin and Pam3CSK4 was significantly enhanced in CD14-positive cells derived from a Behcet's disease patient as compared to CD14-positive cells derived from a healthy subject. These facts suggested that in patients with Behcet's disease, a large amount of mtDNA was released from myeloid cells represented by peripheral blood CD14-positive monocytes.

[試験例6:ベーチェット病患者における血清mtDNA量増加の要因の検討]
以上の試験例及び参考試験例の結果を総合すると、ベーチェット病患者において血清mtDNA値が高いのはエキソソームの量そのものが多いのではなく、エキソソーム中に取り込まれているmtDNA量がコントロールに比べて多いことが示された。そこで本発明者らは、ベーチェット病患者においてエキソソーム中のmtDNA量が多い理由に関して、ベーチェット病由来単球では、PAMPs/DAMPs刺激によりダメージを受けたミトコンドリアの分解処理過程に障害を認めるのではないか、との仮説を立て、ベーチェット病患者及び健常者から末梢血単球を得て比較検討によりその検証を行った。
[Test Example 6: Examination of Factors of Increase in Serum mtDNA Level in Behcet's Disease Patient]
When the results of the above test examples and reference test examples are combined, in patients with Behcet's disease, a high serum mtDNA value is not due to a large amount of exosomes itself, but a large amount of mtDNA incorporated into exosomes as compared to the control. It was shown that. In view of the above, the inventors of the present invention have concluded that, regarding the reason that the amount of mtDNA in exosomes is large in Behcet's disease patients, in Behcet's disease-derived monocytes, it may be impaired in the degradation process of mitochondria damaged by PAMPs / DAMPs stimulation. Based on the hypothesis that peripheral blood monocytes were obtained from patients with Behcet's disease and healthy subjects, the results were verified by comparative study.

上記「6.血球分画の単離」に示した方法により、末梢血液よりCD14陽性単球分画を単離し、35mmディッシュに1×105個の細胞を播種した後100nMのPMA刺激下に16時間培養した。その後、PAMPs/DAMPsの代表として5mMのATP、15μMのNigericinで60分間刺激した。また、ポジティヴコントロールとして飢餓により誘導されるオートファジーと同等の効果を誘導するRapamycin(10nM)にて60分間刺激した。その後、completeのRPMI1640メディウムに置換して37℃にて60分間培養した。それらの試料を用いて、ウエスタンブロッティング法によりオートファジーの誘導について検討した。即ち、1%NP40(Nonidet P−40)含有TNEバッファーにて細胞を懸濁し、96℃、5分間熱処理した後、電気泳動を行った。ニトロセルロース膜にトランスファーした後1% skim milkでブロッキングした。抗LC-3抗体(Cell signaling製)、抗ATG12抗体(Cell signaling製)、及び抗β−actin抗体(MBL製)と一晩反応させた後、HRPが結合した2次抗体と反応させた。According to the method described in “6. Isolation of blood cell fraction”, a CD14-positive monocyte fraction was isolated from peripheral blood, and 1 × 10 5 cells were seeded on a 35 mm dish and stimulated with 100 nM PMA. The cells were cultured for 16 hours. Thereafter, the cells were stimulated with 5 mM ATP and 15 μM Nigericin for 60 minutes as a representative of PAMPs / DAMPs. In addition, as a positive control, the cells were stimulated with Rapamycin (10 nM), which induces an effect equivalent to the autophagy induced by starvation, for 60 minutes. Then, the medium was replaced with complete RPMI1640 medium and cultured at 37 ° C. for 60 minutes. Using these samples, induction of autophagy was examined by Western blotting. That is, the cells were suspended in a TNE buffer containing 1% NP40 (Nonidet P-40), heat-treated at 96 ° C. for 5 minutes, and then subjected to electrophoresis. After transfer to a nitrocellulose membrane, blocking was performed with 1% skim milk. After overnight reaction with an anti-LC-3 antibody (manufactured by Cell signaling), an anti-ATG12 antibody (manufactured by Cell signaling), and an anti-β-actin antibody (manufactured by MBL), the resultant was reacted with a secondary antibody to which HRP was bound.

また、共焦点顕微鏡を用いて、mROSを産生するダメージを受けたミトコンドリアとオートファゴソームとの共局在について検討した。即ち、2mMのMitoSOX存在下で前記と同様にATP、Nigericin及びRapamycinで刺激した後、completeのRPMIメディウムに置換した。その後、4%PFAにて1時間固定し、0.1%Triton−X含有PBSにて数回洗浄した後、抗LC3抗体(MBL製)と一晩反応させた。洗浄後Alexa−Fluor647が結合した2次抗体と反応させ、共焦点顕微鏡にて観察した。   Using a confocal microscope, the co-localization between the damaged mitochondria producing mROS and the autophagosome was examined. That is, the cells were stimulated with ATP, Nigericin and Rapamycin in the same manner as described above in the presence of 2 mM MitoSOX, and then replaced with complete RPMI medium. Thereafter, the cells were fixed with 4% PFA for 1 hour, washed several times with PBS containing 0.1% Triton-X, and reacted with an anti-LC3 antibody (manufactured by MBL) overnight. After washing, the cells were reacted with a secondary antibody to which Alexa-Fluor647 was bound, and observed with a confocal microscope.

更に電子顕微鏡を用いて、ミトコンドリアストレス下におけるミトコンドリアをはじめとする細胞内小器官の構造について検討した。すなわち、CD14陽性単球を、ミトコンドリア呼吸鎖複合体Iの阻害剤であるRotenone(10μM)にて6時間刺激した。4%PFAにて1時間固定後、1%グルタールアルデヒドにて10分間前固定し、さらに1%四酸化オスミウム及び1.5%フェロシアン化カリウムにて1時間後固定した。サンプルを樹脂包埋した後80nm厚の薄膜を作成し、透過型電子顕微鏡にて観察した。   Using an electron microscope, the structures of mitochondria and other organelles under mitochondrial stress were examined. That is, CD14-positive monocytes were stimulated with Rotenone (10 μM), an inhibitor of mitochondrial respiratory chain complex I, for 6 hours. After fixing with 4% PFA for 1 hour, the cells were pre-fixed with 1% glutaraldehyde for 10 minutes, and further fixed with 1% osmium tetroxide and 1.5% potassium ferrocyanide for 1 hour. After embedding the sample in a resin, a thin film having a thickness of 80 nm was formed and observed with a transmission electron microscope.

得られた結果を図12に示す。図12aに示すように、健常者由来CD14陽性単球細胞では、ATP、Nigericin及びRapamycin刺激により、脂質結合型LC3(LC3 II)の発現誘導がウエスタンブロット法にて認められたのに対し、ベーチェット病患者由来単球細胞では、Rapamycin刺激によるLC3 IIの発現誘導は認められたが、ATP及びNigericin刺激によるLC3 IIの発現誘導は認められなかった。一方、脂質結合型LC3の誘導に関与するAtg5/Atg12複合体の発現誘導については、健常者及びベーチェット病由来単球細胞とで違いは認められなかった。   FIG. 12 shows the obtained results. As shown in FIG. 12A, in CD14-positive monocytes derived from healthy subjects, ATP, Nigericin and Rapamycin stimulation induced the expression of lipid-bound LC3 (LC3 II) by Western blotting, whereas Behcet was observed. In monocyte cells derived from a diseased patient, induction of expression of LC3II by stimulation with Rapamycin was observed, but induction of expression of LC3II by stimulation with ATP and Nigericin was not observed. On the other hand, regarding the induction of expression of the Atg5 / Atg12 complex involved in the induction of lipid-bound LC3, no difference was observed between healthy individuals and Behcet's disease-derived monocytic cells.

また図12bに示すように、健常者由来単球細胞ではmROSを産生するミトコンドリアの周囲にLC3抗体によって染色されるオートファゴソームの形成が認められたのに対し、ベーチェット病由来単球細胞では、オートファゴソームの形成が障害されていた。また興味深いことに、ベーチェット病由来単球細胞においてもRapamycinにより誘導されるオートファゴソームの形成は健常者由来検体と同様に認められた。   In addition, as shown in FIG. 12b, formation of autophagosome stained by LC3 antibody around mitochondria producing mROS was observed in monocytes derived from healthy subjects, whereas in monocytes derived from Behcet's disease, Phagosome formation was impaired. Interestingly, the formation of autophagosomes induced by Rapamycin was also observed in monocytic cells derived from Behcet's disease in the same manner as in samples derived from healthy subjects.

更に、図12cに示す電子顕微鏡写真から明らかなように、健常者由来単球細胞と異なり、ベーチェット病由来単球細胞では、ミトコンドリアストレスの誘導により、変形したクリスタ構造を呈するミトコンドリア断片と思われる小構造物が細胞質内に多数認められた。   Furthermore, as is clear from the electron micrograph shown in FIG. 12c, unlike monocytes derived from healthy individuals, in Behcet's disease-derived monocytes, small mitochondrial fragments exhibiting a deformed crystal structure due to the induction of mitochondrial stress. Many structures were found in the cytoplasm.

以上の結果から、ベーチェット病では、飢餓等により誘導される通常のオートファジーに障害は認められないが、ミトコンドリア特異的なオートファジー(ミトファジー)の誘導に異常を認める可能性が示唆された。通常、ミトコンドリアストレスによりミトコンドリアがダメージを受けると、ミトコンドリア特異的オートファジーが誘導されて、傷害されたミトコンドリアが分解・処理さることが知られている。しかしベーチェット病では、感染や細胞傷害などを契機にPAMPsやDAMPsに暴露されると、ミトファジーが障害されていることにより、ダメージを受けたミトコンドリアの分解処理が停滞し、ミトコンドリアからのROSの産生亢進、mtDNAの細胞質への放出、更にROSを介したmtDNAのMVBへの取込が増加し、それらがエキソソームとして細胞外に放出されているものと推測された。それゆえ、ベーチェット病では血清mtDNA値が高値になるものと思われる。   The above results suggest that in Behcet's disease, normal autophagy induced by starvation or the like is not impaired, but that abnormal induction of mitochondria-specific autophagy (mitofazi) may be observed. It is generally known that when mitochondria are damaged by mitochondrial stress, mitochondria-specific autophagy is induced, and damaged mitochondria are degraded and processed. However, in Behcet's disease, when exposed to PAMPs or DAMPs as a result of infection or cell injury, the mitophagy is impaired, and the degradation of damaged mitochondria is stalled, resulting in increased production of ROS from mitochondria. , The release of mtDNA into the cytoplasm and the uptake of mtDNA into MVB via ROS increased, and it was speculated that they were released extracellularly as exosomes. Therefore, serum mtDNA levels are likely to be high in Behcet's disease.

[試験例7:ベーチェット病患者由来のエキソソームによる炎症反応の誘導]
ドナー細胞から放出されたエキソソームは、細胞膜融合やエンドサイトーシスによりアクセプター細胞に取り込まれ、ドナー細胞の様々な生物学的活性がアクセプター細胞に伝えられる。免疫系においてもこれまでに、ペプチド/MHC複合体がエキソソームにより運ばれ抗原の伝播に寄与していることや、エキソソーム中のmRNAやmicroRNAにより、アクセプター細胞がジェネティック、エピジェネティックな制御を受けていることが報告されている(例えば、Clotilde Thery, Matias Ostrowski and Elodie Segura. Membrane vesicles as conveyors of immune responses.Nat Rev Immunol:9,581−93,2009を参照)。また、上記試験例5の結果より、ミトコンドリアにストレス負荷がかかると、エキソソーム中へmtDNAが取り込まれることが示唆された。自己免疫疾患患者においては、mtDNAがエキソソーム内に存在するため、細胞外に放出されてもDNase等の影響を受けず、血清等で比較的安定に存在することができると予測される。そこで、「mtDNA及びmtDNAを含むエキソソームは免疫反応を亢進させるのではないか」との仮説を立て、以下について検討した。
[Test Example 7: Induction of inflammatory response by exosome derived from Behcet's disease patient]
The exosomes released from the donor cell are taken up by the acceptor cell by cell membrane fusion or endocytosis, and various biological activities of the donor cell are transmitted to the acceptor cell. In the immune system, acceptor cells have been genetically and epigenically controlled by the fact that the peptide / MHC complex is carried by exosomes and contributes to the spread of antigens, and mRNA and microRNA in exosomes (See, e.g., Clotilde Thery, Matias Ostrowski and Elodie Segura. Membrane vehicles as conveyors of immune responses. Nat. In addition, the results of Test Example 5 suggested that when stress was applied to mitochondria, mtDNA was incorporated into exosomes. In patients with autoimmune diseases, since mtDNA is present in exosomes, it is expected that mtDNA will not be affected by DNase and the like even if released outside the cell, and that mtDNA can be relatively stably present in serum and the like. Therefore, a hypothesis was made that "mtDNA and exosomes containing mtDNA might enhance the immune response", and the following were examined.

(7−1)好中球遊走活性における患者由来エキソソームの効果の検討
健常者からpolymorphprep(AKIS製)を用いて濃度勾配を利用して調製した2×104個のヒト好中球を、0.1%BSA入りRPMI1640メディウムに懸濁してガラスボトムディッシュ(Matsunami製)に播種し、ベーチェット病(BD)患者及び健常者由来の血清70μl相当量のエキソソーム又はmtDNAを加え、好中球の運動能についてNIKON蛍光顕微鏡Biostationを用いて1時間にわたり経時的観察行った。mtDNA及びエキソソームの調製はそれぞれ、上記「2.血清DNAの分離」及び「4.エキソソーム分離」に従って行った。好中球の移動速度、移動距離についてソフトウェアMetaMorph(Molecular Divices製)を用いて評価した。結果を図13に示す。また、好中球の経時的運動変化をトラッキングした結果について、図14に健常者とベーチェット病患者由来のエキソソーム又はmtDNAを添加した場合の代表例を示す。
(7-1) Examination of the effect of patient-derived exosomes on neutrophil migration activity 2 × 10 4 human neutrophils prepared from healthy subjects using a polymorphprep (manufactured by AKIS) using a concentration gradient were subjected to 0 Suspended in RPMI1640 medium containing 1% BSA, seeded on a glass bottom dish (manufactured by Matsunami), added with 70 μl of exosome or mtDNA equivalent to serum from Behcet's disease (BD) patient and a healthy subject, and added to neutrophil motility Was observed over time for 1 hour using a NIKON fluorescence microscope Biostation. Preparation of mtDNA and exosomes was performed according to the above-mentioned "2. Separation of serum DNA" and "4. Separation of exosomes", respectively. The moving speed and moving distance of neutrophils were evaluated using software MetaMorph (manufactured by Molecular Devices). FIG. 13 shows the results. FIG. 14 shows a typical example of the results of tracking the change of neutrophils over time with the addition of exosomes or mtDNA derived from healthy subjects and patients with Behcet's disease.

図13に示されるように、健常者由来エキソソームに比べ、ベーチェット病患者由来のmtDNAを含むエキソソームにより好中球の移動速度、移動距離が著しく亢進した。また、ベーチェット病患者由来エキソソームから調製したmtDNAそのものでも、好中球の遊走活性の亢進が認められた。また、図15に示すように、患者由来エキソソームによる好中球遊走活性はG蛋白質共役型受容体阻害剤である百日咳菌毒素PTx(SIGMA−ALDRICH製)処理により阻害され(0.1%BSA入りRPMI培地において50ng/mlの濃度でPTx処理を行った)、また、G蛋白質共役型受容体であるformylペプチド受容体1(FPR1)に対する抗体(抗FPR1抗体:R&D製)処理によっても阻害された(0.1%BSA入りRPMI培地で100μg/mlの濃度で抗FPR1抗体処理を行った)。   As shown in FIG. 13, exosomes containing mtDNA derived from a Behcet's disease patient significantly increased neutrophil migration speed and migration distance as compared to exosomes derived from healthy subjects. In addition, mtDNA prepared from exosomes derived from Behcet's disease patients also showed enhanced neutrophil migration activity. In addition, as shown in FIG. 15, neutrophil migration activity by patient-derived exosomes was inhibited by B. pertussis toxin PTx (manufactured by SIGMA-ALDRICH) which is a G protein-coupled receptor inhibitor (containing 0.1% BSA). PTx treatment was performed at a concentration of 50 ng / ml in an RPMI medium), and the antibody was also treated with an antibody against formyl peptide receptor 1 (FPR1), a G protein-coupled receptor (anti-FPR1 antibody: manufactured by R & D). (Anti-FPR1 antibody treatment was performed at a concentration of 100 μg / ml in RPMI medium containing 0.1% BSA).

(7−2)炎症性サイトカイン産生におけるベーチェット病患者由来エキソソームの効果の検討
C57BL/6マウス(チャールズリバー製)の骨髄を50ng/mlのM−CSF(Peprotec製)入りコンプリートRPMI1640メディウムで5日間培養して得られた骨髄由来マクロファージ(1×106個)、L929細胞の培養上清を20%含有したDMEM培地で7日間培養して得られた骨髄由来マクロファージ、50ng/mlのGM−CSF(R&D製)入りコンプリートRPMI1640培地で6日間培養して得られた骨髄由来樹状細胞(1×106個)、又はpolymorphprep(Axis−Sheild製)を用いて添付された使用方法に基づいて単離したヒト末梢血由来PBMC(1×106個)に、上記「4.エキソソーム分離」に記載の方法に従って、ベーチェット病(BD)患者又は健常者から採取した100μl相当の血清から超遠心法によって調整されたエキソソーム、又は70μl相当の血清からExoquickを用いて調製されたエキソソームをふりかけ、24時間培養後、培養上清中のIL−1β、TNFα、IL−12p40/IL−23p35、及びIL−23p19の炎症性サイトカインの産生をELISA法により検討した。
(7-2) Investigation of the effect of exosomes derived from Behcet's disease patient on inflammatory cytokine production The bone marrow of C57BL / 6 mice (Charles River) was cultured for 5 days in complete RPMI1640 medium containing 50 ng / ml M-CSF (Peprotec). Bone marrow-derived macrophages (1 × 10 6 ), bone marrow-derived macrophages obtained by culturing for 7 days in DMEM medium containing 20% of L929 cell culture supernatant, 50 ng / ml GM-CSF ( R & D) containing bone marrow-derived dendritic cells (1 × 10 6 ) obtained by culturing for 6 days in complete RPMI1640 medium, or isolated using polymorphprep (Axis-Sheide) based on the attached instructions To human peripheral blood-derived PBMC (1 × 10 6 ) According to the method described in “4. Isolation of exosomes”, exosomes prepared by ultracentrifugation from 100 μl of serum collected from patients with Behcet's disease (BD) or healthy subjects by ultracentrifugation, or exosomes prepared from 70 μl of serum using Exoquick The exosomes were sprinkled and cultured for 24 hours, and the production of inflammatory cytokines of IL-1β, TNFα, IL-12p40 / IL-23p35, and IL-23p19 in the culture supernatant was examined by ELISA.

ELISAについては、市販のmouse IL−1β−Quantikine ELISA kit、mouse TNFα−Quantikine ELISA kit、mouse IL−12p40/IL−23p35−Quantikine ELISA kit、mouse IL−23p19−Quantikine ELISA kit、human TNFα−Quantikine ELISA kit、human IL−12p40/IL−23p35−Quantikine ELISA kit、human IL−1β−Quantikine ELISA kit(いずれもR&D systems製)を用い、付属マニュアルに従って実施した。即ち、上記サイトカインに対する抗体が固相化されたキット付属のプレートを5容量%BSA(溶媒:PBS)でブロッキングした後、上記培養上清の2倍〜5倍希釈液を添加して室温で2時間インキュベートした。プレートを洗浄後、付属の前記炎症性サイトカインに対するビオチン化抗体を加えて室温で2時間インキュベートして洗浄した後、HRP(セイヨウワサビペルオキシダーゼ)で標識されたストレプトアビジン(1万倍希釈で50μl)を添加して室温で30分間インキュベートした。基質としてR&D社のsubsrate regent kitを50μl添加し、酵素反応による発光を、perkinelmer社製ARVOを用いて425nmで検出した。結果を図16に示す。   Regarding ELISA, commercially available mouse IL-1β-Quantikine ELISA kit, mouse TNFα-Quantikine ELISA kit, mouse IL-12p40 / IL-23p35-QuantikineKITANki-AK19-anti-Kent-AK19-anti-kent And human IL-12p40 / IL-23p35-Quantikine ELISA kit and human IL-1β-Quantikine ELISA kit (all manufactured by R & D systems) according to the attached manual. That is, after blocking the plate attached to the kit on which the antibody against the cytokine is immobilized with 5% by volume BSA (solvent: PBS), a 2- to 5-fold dilution of the culture supernatant is added, and the mixture is incubated at room temperature. Incubated for hours. After washing the plate, the attached biotinylated antibody against the inflammatory cytokine was added, and the plate was incubated at room temperature for 2 hours and washed. Added and incubated for 30 minutes at room temperature. As a substrate, 50 μl of R & D's subsrate reagent kit was added, and the luminescence due to the enzyme reaction was detected at 425 nm using ARVO manufactured by perkinelmer. FIG. 16 shows the results.

また、DNAを認識するToll様受容体(TLR)であるTLR9の上記反応における関与を明らかにする目的にTLR9欠損マウスおよびその下流のアダプター分子であるMyD88欠損マウス(大阪大学iFReC 自然免疫学研究室作成、オリエンタルバイオサービス受託販売)を用いて同様の実験を行った。また、ヒトTLR9の上記反応における関与を明らかにする目的に、TLR9のアンタゴニストであるCpGオリゴDNAのODN2088およびODN2088 control(Addgene製)を用いて同様の実験を行った。結果を図17に示す。   In order to clarify the involvement of TLR9, which is a Toll-like receptor (TLR) that recognizes DNA, in the above reaction, TLR9-deficient mice and MyD88-deficient mice, which are downstream adapter molecules (iFReC, Osaka University , Oriental bioservice contract sales). Further, in order to clarify the involvement of human TLR9 in the above reaction, a similar experiment was carried out using ODN2088 and ODN2088 control (manufactured by Addgene) of CpG oligo DNA which is an antagonist of TLR9. The results are shown in FIG.

更に、inflammasomeの構成分子でmtDNAを認識することが知られているNLRP3およびinflammasomeの上記反応における関与を明らかにする目的に、NLRP3欠損マウス、ASC欠損マウスおよびCaspase−1欠損マウスを用いて同様の実験を行った。結果を図18に示す。   Furthermore, for the purpose of clarifying the involvement of NLRP3 and inflammasome, which are known to recognize mtDNA by the constituent molecules of inflammasome, in the above reaction, the same method was performed using NLRP3-deficient mice, ASC-deficient mice, and Caspase-1 deficient mice. An experiment was performed. The results are shown in FIG.

図16に示すようにベーチェット病患者由来エキソソーム(即ち、mtDNAを含むエキソソーム)は、超遠心法およびExoquickにより単離したエキソソームともに、マウスおよびヒト由来細胞において炎症性サイトカインであるIL−1β、TNFα、IL−12p40/IL−23p35、IL−23p19等の産生亢進作用を有することが示された。   As shown in FIG. 16, exosomes derived from Behcet's disease patients (that is, exosomes containing mtDNA) were inflammatory cytokines IL-1β, TNFα, and exosomes isolated by ultracentrifugation and Exoquick in cells derived from mice and humans. It was shown to have an activity of enhancing production of IL-12p40 / IL-23p35, IL-23p19, and the like.

また図17に示すように、TLR9欠損マウス由来骨髄由来マクロファージや骨髄由来樹状細胞では、患者由来エキソソームによるサイトカイン産生が部分的に減少し、MyD88欠損マウス由来細胞でほぼ完全に減少した。また、ヒト末梢血由来PBMCにおいても、TLR9阻害剤によりBD患者由来エキソソームによる炎症性サイトカイン産生が減少した。このことから、マウスのみならずヒトにおいても、BD由来エキソソームはTLRを介してサイトカイン産生を促していることが示唆された。   In addition, as shown in FIG. 17, cytokine production by exosomes derived from patients was partially reduced in bone marrow-derived macrophages and bone marrow-derived dendritic cells derived from TLR9-deficient mice, and almost completely reduced in cells derived from MyD88-deficient mice. Also, in PBMCs derived from human peripheral blood, inflammatory cytokine production by exosomes derived from BD patients was reduced by the TLR9 inhibitor. This suggests that BD-derived exosomes promote cytokine production via TLR not only in mice but also in humans.

また、図18に示すように、NLRP3欠損マウス、ASC欠損マウスおよびCaspase−1欠損マウスより調整した骨髄由来マクロファージにおいて、BD患者由来エキソソームによるIL−1βの産生亢進作用は消失した。このことから、BD患者由来エキソソームは、NLRP3 inflammasomeを介してIL−1βの産生を促していることが示唆された。   In addition, as shown in FIG. 18, in the bone marrow-derived macrophages prepared from the NLRP3-deficient mouse, the ASC-deficient mouse, and the Caspase-1 deficient mouse, the effect of enhancing the production of IL-1β by the exosome derived from the BD patient disappeared. This suggested that BD patient-derived exosomes promoted IL-1β production via NLRP3 inflammasome.

(7−3)in vivoでの好中球浸潤におけるベーチェット病患者由来エキソソームによる効果
上記「4.エキソソームの分離」に従って調製されたベーチェット病(BD)患者及び健常者由来のエキソソームを6〜8週齢のC57BL/6マウス(日本クレア製)の腹腔内に投与(血清100μl相当量の超遠心法にて調整したエキソソーム、および血清70μl相当量のExoquickで調製したエキソソーム)し、3時間後に5mlのPBSを腹腔内に投与して腹腔内に浸潤してくる細胞を洗浄回収した。溶液を遠心後、総細胞数をGUAVA(ミリポア製)を用いて数えた。また、一部の細胞を100倍希釈した抗Gr−1(Ly6G)抗体(BD Bioscience製)及び抗Ly6C抗体(BD Bioscience製)で染色して、腹腔内に浸潤した細胞に含まれる好中球(Ly6G陽性Ly6C陽性)および炎症性単球(Ly6G陰性Ly6C陽性)の割合をFACS(Canto II(BD Bioscience製))にて解析し、総細胞数との積にて好中球の細胞数を評価した。結果を図19に示す。
(7-3) Effect of exosomes derived from Behcet's disease patient on neutrophil infiltration in vivo exosomes derived from a Behcet's disease (BD) patient and a healthy subject prepared according to the above “4. Intraperitoneally administered to aging C57BL / 6 mice (CLEA Japan) (exosomes prepared by ultracentrifugation of 100 μl of serum and exosomes prepared with Exoquick of 70 μl of serum) 3 hours later, 5 ml of PBS was intraperitoneally administered to wash and collect cells infiltrating into the peritoneal cavity. After the solution was centrifuged, the total number of cells was counted using GUAVA (Millipore). In addition, some cells were stained with anti-Gr-1 (Ly6G) antibody (manufactured by BD Bioscience) and anti-Ly6C antibody (manufactured by BD Bioscience) diluted 100-fold, and neutrophils contained in cells infiltrated into the peritoneal cavity. (Ly6G-positive Ly6C-positive) and the ratio of inflammatory monocytes (Ly6G-negative Ly6C-positive) are analyzed by FACS (Canto II (manufactured by BD Bioscience)), and the number of neutrophils is calculated by multiplying by the total cell number. evaluated. The results are shown in FIG.

また、好中球及び炎症性単球の浸潤に関して(7−2)の結果を踏まえて、TLR9及びほかの主要なTLRの関与を明らかにする目的に、TLR9受容体欠損マウス(大阪大学iFReC 自然免疫学研究室作成、オリエンタルバイオサービス受託販売)、及び殆どのTLRおよびIL−1受容体のシグナル伝達に関与するMyD88欠損マウス(大阪大学iFReC自然免疫学研究室作成、オリエンタルバイオサービス受託販売)を用い同様の実験を行った。結果を図20に示す。
また、NLRP3 inflammasome及びIL−1受容体の関与を明らかにする目的に、NLRP3欠損マウス及びIL−1受容体アンタゴニスト(Millipore)を用いて同様の実験を行った。結果を図21に示す。
In addition, based on the results of (7-2) regarding the infiltration of neutrophils and inflammatory monocytes, in order to clarify the involvement of TLR9 and other major TLRs, TLR9 receptor-deficient mice (Osaka University iFReC natural MyD88-deficient mice involved in most TLR and IL-1 receptor signal transduction (created by Osaka University iFRec natural immunology lab, oriental bioservice consignment sales). A similar experiment was carried out. The results are shown in FIG.
Further, in order to clarify the involvement of NLRP3 inflammasome and IL-1 receptor, a similar experiment was performed using NLRP3-deficient mice and an IL-1 receptor antagonist (Millipore). The results are shown in FIG.

図20に示されるように、健常者由来エキソソームに比し、ベーチェット病患者由来のmtDNAを含むエキソソームを投与したマウスでは腹腔に浸潤する好中球および炎症性単球の数について顕著な増加が認められた。   As shown in FIG. 20, the number of neutrophils and inflammatory monocytes infiltrating the peritoneal cavity was significantly increased in mice to which exosomes containing mtDNA derived from a Behcet's disease patient were administered, as compared to exosomes derived from healthy subjects. Was done.

また、図21に示されるように、患者由来エキソソームによる好中球浸潤活性はTLR9欠損マウスで部分的に阻害され、他のTLR受容体やIL−1受容体も含めたシグナル経路に関与するMyD88を欠損したマウスにおいては、TLR9を欠損したマウス以上に阻害された。   In addition, as shown in FIG. 21, neutrophil infiltration activity by patient-derived exosomes was partially inhibited in TLR9-deficient mice, and MyD88 involved in signal pathways including other TLR receptors and IL-1 receptors. In mice deficient in TLR9, the inhibition was greater than in mice deficient in TLR9.

また、図21に示されるように、患者由来エキソソームによる好中球浸潤活性はNLRP3欠損マウスで減少した。また、IL−1受容体アンタゴニストの投与により、患者エキソソームによる好中球浸潤活性は阻害された。   In addition, as shown in FIG. 21, neutrophil infiltration activity by patient-derived exosomes decreased in NLRP3-deficient mice. In addition, administration of an IL-1 receptor antagonist inhibited neutrophil infiltration activity by patient exosomes.

mtDNAは、これまでにTLR9及びNLRP3を介して炎症反応を誘導することが報告されている。それらの知見、及び上記遺伝子欠損マウスを用いた解析の結果を踏まえると、ベーチェット病患者由来エキソソームによって惹起される炎症反応の主たる責任分子は、mtDNAであることが強く示唆された。   mtDNA has previously been reported to induce an inflammatory response via TLR9 and NLRP3. Based on these findings and the results of the analysis using the above-described gene-deficient mice, it was strongly suggested that mtDNA is the main molecule responsible for the inflammatory response induced by exosomes derived from Behcet's disease patients.

(7−4)IL−17産生細胞の分化におけるベーチェット病患者由来エキソソームによる効果。
近年、IL−17産生性細胞への分化誘導に、IL−1βとIL−23が重要であることが示されている(Sutton, C. E. et al. Interleukin-1 and IL-23 induce innate IL-17 production from gammadelta T cells, amplifying Th17 responses and autoimmunity. Immunity 31, 331-41 (2009)、Martin, B., Hirota, K., Cua, D. J., Stockinger, B. & Veldhoen, M. Interleukin-17-producing gammadelta T cells selectively expand in response to pathogen products and environmental signals. Immunity 31, 321-30 (2009))。また、ベーチェット病の病因としてIL−17産生細胞の関与が示唆されている。前記(7−2)の結果から、本発明者は、ベーチェット病患者由来エキソソームはIL−17産生性細胞への分化にも関与するとの仮説を立てて以下の検討を行った。
(7-4) Effect of exosomes derived from Behcet's disease patient on differentiation of IL-17-producing cells.
Recently, it has been shown that IL-1β and IL-23 are important for inducing differentiation into IL-17-producing cells (Sutton, CE et al. Interleukin-1 and IL-23 induce innate IL-17). production from gammadelta T cells, amplifying Th17 responses and autoimmunity.Immunity 31, 331-41 (2009), Martin, B., Hirota, K., Cua, DJ, Stockinger, B. & Veldhoen, M. Interleukin-17-producing gammadelta T cells selectively expand in response to pathogen products and environmental signals. Immunity 31, 321-30 (2009)). In addition, involvement of IL-17 producing cells has been suggested as a cause of Behcet's disease. Based on the results of the above (7-2), the present inventors have made the following investigation on the assumption that exosomes derived from Behcet's disease patients are involved in differentiation into IL-17-producing cells.

上記「4.エキソソームの分離」に従って調製されたベーチェット病患者及び健常者由来のエキソソームを6〜8週齢のC57BL/6マウス(日本クレア製)の腹腔内に投与(血清70μl相当量のExoquickで調製したエキソソーム)し、48時間後に5mlのPBSを腹腔内に投与して腹腔内に浸潤してくる細胞を洗浄回収した。回収した細胞を磁気ビーズ付き抗CD3抗体(Milliteney)にて、非T細胞分画とT細胞分画との分け、それぞれの細胞からRNeasy(Qiagen製)を用いてmRNAを抽出し、ランダムプライマーおよび逆転写酵素(Invitrogen製)によりcDNAを得た。それらをテンプレートにして、非T細胞分画におけるGAPDHに対するIl23 mRNA,T細胞分画におけるGAPDHに対するIl17a、Il23r及びRorc mRNAの発現を、TaqMan(Applid BioScience製)のプローブにより、I7700を用いたリアルタイムPCRにより検討した。結果を図22のaに示す。   Exosome derived from a Behcet's disease patient and a healthy person prepared according to the above “4. 48 hours later, 5 ml of PBS was intraperitoneally administered, and the cells infiltrating into the peritoneal cavity were washed and collected. The collected cells were separated into a non-T cell fraction and a T cell fraction with an anti-CD3 antibody with magnetic beads (Milliteney), mRNA was extracted from each cell using RNeasy (manufactured by Qiagen), and random primers and CDNA was obtained using reverse transcriptase (manufactured by Invitrogen). Using these as templates, the expression of Il23 mRNA for GAPDH in the non-T cell fraction and Il117a, Il23r and Rorc mRNA for GAPDH in the T cell fraction were determined by real-time PCR using I7700 using a TaqMan (Applied BioScience) probe. It was examined by. The results are shown in FIG.

また、上記「4.エキソソームの分離」に従って調製されたベーチェット病患者及び健常者由来のエキソソームを6〜8週齢のC57BL/6マウス(日本クレア製)の腹腔内に投与(血清70μl相当量のExoquickで調整したエキソソーム)し、72時間後に5mlのPBSを腹腔内に投与して腹腔内に浸潤してくる細胞を洗浄回収した。溶液を遠心後、総細胞数をGUAVA(ミリポア製)を用いてカウントした。また、一部の細胞を、Golgi−stop(BD Bioscience製)存在下で、50ng/mlのPMAと250ng/mlのionomycinで4時間刺激した後、100倍希釈した抗CD3抗体、抗CD4抗体(BD Bioscience製)及び抗TCRγδ抗体(BD Bioscience製)で染色した後、4%PFAにて固定した。その後、抗IL−17抗体(BD Bioscience製)で細胞質内サイトカイン染色を行った。腹腔内に浸潤した細胞に含まれるIL−17産生性ヘルパーT細胞(Th17)及びIL−17産生性γδT細胞(γδT17)の割合をFACS(Canto II(BD Bioscience製))にて解析し、総細胞数との積にてTh17及びγδT17細胞の細胞数を評価した。結果を図22のbに示す。   In addition, exosomes derived from patients with Behcet's disease and healthy subjects prepared according to the above “4. Isolation of exosomes” were intraperitoneally administered to C57BL / 6 mice (CLEA Japan, 6 to 8 weeks old) (70 μl equivalent of serum). (Exosomes prepared with Exoquick), and 72 hours later, 5 ml of PBS was intraperitoneally administered to wash and collect cells infiltrating into the peritoneal cavity. After the solution was centrifuged, the total number of cells was counted using GUAVA (Millipore). Some cells were stimulated with 50 ng / ml PMA and 250 ng / ml ionomycin for 4 hours in the presence of Golgi-stop (manufactured by BD Bioscience) for 4 hours and then diluted 100-fold with anti-CD3 antibody and anti-CD4 antibody ( After staining with BD Bioscience) and an anti-TCRγδ antibody (BD Bioscience), the cells were fixed with 4% PFA. Thereafter, cytoplasmic cytokine staining was performed with an anti-IL-17 antibody (manufactured by BD Bioscience). The percentage of IL-17-producing helper T cells (Th17) and IL-17-producing γδT cells (γδT17) contained in the cells infiltrating into the peritoneal cavity was analyzed by FACS (Canto II (manufactured by BD Bioscience)), and total The product of the number of cells and the number of Th17 and γδT17 cells were evaluated. The results are shown in FIG.

更に、(7−2)及び(7−3)の結果を踏まえ、ベーチェット病患者由来エキソソームによるIL−17産生細胞の分化誘導のTLR依存性について、TLR9欠損マウス及びMyD88欠損マウスを用いて同様の検討を行った。結果を図22のcに示す。   Furthermore, based on the results of (7-2) and (7-3), the TLR dependence of induction of differentiation of IL-17-producing cells by exosomes derived from Behcet's disease patients was similarly determined using TLR9-deficient mice and MyD88-deficient mice. Study was carried out. The results are shown in FIG.

また、ベーチェット病患者由来エキソソームによるIL−17産生細胞の分化誘導が、IL−1β及びIL−23依存的か否か、IL−1受容体アンタゴニストと抗IL−23受容体抗体を用いて同様の検討を行った。結果を図22のdに示す。   Further, whether induction of differentiation of IL-17-producing cells by exosomes derived from Behcet's disease patients is dependent on IL-1β and IL-23, and the same as described above using an IL-1 receptor antagonist and an anti-IL-23 receptor antibody. Study was carried out. The results are shown in FIG.

図22のaに示されるように、ベーチェット病患者由来エキソソームにより、Il17a mRNAの発現が亢進し、IL−17の転写因子であるRorc mRNAの発現、IL−17産生細胞の分化誘導に関与することが知られているIl23及びIl23r mRNAの発現が亢進することが示された。また、図22のbに示されるように、ベーチェット病患者由来エキソソームの腹腔内投与により、腹腔内のTh17細胞及びγδT17細胞数の増加が認められた。これらの結果から、ベーチェット病患者由来エキソソームはIL−17産生細胞の分化誘導を促進することが示された。   As shown in FIG. 22 a, the expression of Il17a mRNA is increased by exosomes derived from Behcet's disease patient, and the expression is related to the expression of Rorc mRNA, a transcription factor of IL-17, and the induction of differentiation of IL-17-producing cells. It has been shown that the expression of Il23 and Il23r mRNA, which is known to increase, is enhanced. In addition, as shown in FIG. 22 b, an increase in the number of Th17 cells and γδT17 cells in the abdominal cavity was observed by intraperitoneal administration of exosomes derived from a Behcet's disease patient. These results indicated that exosomes derived from Behcet's disease patients promote differentiation induction of IL-17-producing cells.

また、図22のcに示されるように、ベーチェット病患者由来エキソソームによるIL−17産生細胞への効果は、TLR9及びMyD88欠損マウスで消失し、TLR依存的であることが示された。更に、IL−1受容体アンタゴニストと抗IL−23受容体抗体の投与実験から、ベーチェット病患者由来エキソソームによるIL−17産生細胞への効果が、IL−1及びIL−23依存性であることが示唆された。   In addition, as shown in Fig. 22c, the effect of exosomes derived from a Behcet's disease patient on IL-17-producing cells disappeared in TLR9- and MyD88-deficient mice, and was shown to be TLR-dependent. Furthermore, from experiments of administration of an IL-1 receptor antagonist and an anti-IL-23 receptor antibody, it was found that the effect of exosomes derived from a Behcet's disease patient on IL-17-producing cells is dependent on IL-1 and IL-23. It was suggested.

これらの結果から、ベーチェット病患者由来エキソソームはIL−17産生細胞の分化誘導に関与することが示された。(7−2)及び(7−3)の結果を踏まえて総合すると、ベーチェット病患者由来のmtDNAを多く含んだエキソソームにより、樹状細胞やマクロファージからTLR依存的にIL−23が、NLRP3 inflammasome依存的にIL−1βが産生され、それらによりIL−17産生細胞の分化誘導が促されているものと推察された。   These results indicated that exosomes derived from Behcet's disease patients are involved in the induction of differentiation of IL-17-producing cells. In sum, based on the results of (7-2) and (7-3), IL-23 is dependent on NLRP3 inflammasome from dendritic cells and macrophages in a TLR-dependent manner by exosomes rich in mtDNA derived from Behcet's disease patients. It was presumed that IL-1β was produced, which promoted the induction of differentiation of IL-17-producing cells.

(7−5)実験的自己免疫性ブドウ膜炎(EAU)モデルにおけるベーチェット病患者由来エキソソームによる効果。
Interphotoreceptor retinoid−binding protein(IRBP)特異的T細胞を得るために、コンプリートアジュバンドであるCFA(Sigma製)とIRBP1-20ペプチド(ANASPEC製)を混ぜ合わせたエマルジョン液200μlを、C57BL/6マウス(日本クレア製)のマウスの皮下に免疫し、同時に0.2μgの百日咳毒素を腹腔内投与した。12日後に脾臓及びリンパ節から細胞を調整し磁気ビーズ付きCD4抗体(MACS)を用いてCD4細胞を単離した。それらを、10μg/mlのIRBP1-20ペプチド及び10ng/mlのIL−23存在下に、放射線照射した脾臓細胞と供に72時間共培養した。増殖した細胞から、磁気ビーズ付きCD11c抗体(MACS)により陰性分画を単離し、IRBP特異的T細胞を得た。その後、IRBP特異的T細胞1×107個の細胞をC57BL/6マウスの静脈内に投与し、ベーチェット病の動物モデルの一つである実験的自己免疫性ブドウ膜炎(EAU)の誘導を行った。このモデルマウスに、上記「4.エキソソームの分離」に従って調製されたベーチェット病(BD)患者及び健常者由来のエキソソーム(血清30μl相当量のExoquickで調整したエキソソーム)を合計4回(0,1、2、7日目)静脈内投与し、13日目にマウスを安楽死させた後、眼球を取り出して4%PFAにて固定し、H&E染色を行った。結果を図23のaに示す。また、ブドウ膜炎の組織学的重症度について、論文(Agarwal, R. K., Silver, P. B. & Caspi, R. R. Rodent models of experimental autoimmune uveitis. Methods in molecular biology (Clifton, N.J.) 900, 443-69 (2012))の評価方法に基づいて評価した。結果を図23のbに示す。
(7-5) Effect of exosomes from Behcet's disease patient in experimental autoimmune uveitis (EAU) model.
In order to obtain Interphotoreceptor retinoid-binding protein (IRBP) -specific T cells, 200 μl of an emulsion prepared by mixing a complete adjuvant CFA (manufactured by Sigma) with an IRBP 1-20 peptide (manufactured by ANASPEC) was used for C57BL / 6 mouse. (Clea Japan) were immunized subcutaneously, and 0.2 μg of pertussis toxin was administered intraperitoneally at the same time. Twelve days later, cells were prepared from the spleen and lymph nodes, and CD4 cells were isolated using a CD4 antibody with magnetic beads (MACS). They were co-cultured with irradiated spleen cells for 72 hours in the presence of 10 μg / ml IRBP 1-20 peptide and 10 ng / ml IL-23. Negative fractions were isolated from the proliferated cells using a CD11c antibody with magnetic beads (MACS) to obtain IRBP-specific T cells. Thereafter, 1 × 10 7 IRBP-specific T cells were intravenously administered to C57BL / 6 mice to induce experimental autoimmune uveitis (EAU), one of the animal models of Behcet's disease. went. To this model mouse, exosomes (exosomes adjusted with 30 μl of serum-equivalent Exoquick) from Behcet's disease (BD) patients and healthy persons prepared according to the above “4. (Days 2 and 7) Intravenous administration, mice were euthanized on day 13, and the eyes were taken out, fixed with 4% PFA, and subjected to H & E staining. The results are shown in FIG. In addition, regarding the histologic severity of uveitis, a paper (Agarwal, RK, Silver, PB & Caspi, RR Rodent models of experimental autoimmune uveitis.Methods in molecular biology (Clifton, NJ) 900, 443-69 (2012) ) Was evaluated based on the evaluation method. The results are shown in FIG.

図23のaに示されるように、ベーチェット病患者由来エキソソームの投与により、網膜周辺におびただしい炎症性細胞の浸潤が認められ、網膜構造の破壊、潰瘍や肉芽の形成が認められた。また、図23のbに示されるように、ベーチェット病患者由来エキソソームを投与されたマウスにおいて、組織学的重症度スコアの亢進が示された。   As shown in Fig. 23a, administration of exosomes derived from a Behcet's disease patient showed numerous infiltration of inflammatory cells around the retina, destruction of the retinal structure, and formation of ulcers and granulation. In addition, as shown in FIG. 23 b, the mice administered with exosomes derived from Behcet's disease patients showed an increase in histological severity score.

この結果から、ベーチェット病患者由来エキソソームにはブドウ膜炎を悪化させる作用も有することが示され、BD患者由来のmtDNAを多く含んだエキソソームは病気の増悪に関与していることが示唆された。   These results indicate that exosomes derived from Behcet's disease patients also have an action of exacerbating uveitis, and suggest that exosomes rich in mtDNA derived from BD patients are involved in exacerbation of the disease.

(7−1)、(7−2)、(7−3)及び(7−4)の結果より、ベーチェット病患者由来エキソソーム(即ち、mtDNAを含むエキソソーム)には、好中球の遊走亢進作用、およびサイトカイン産生作用を認め、更に生体内において好中球や炎症性単球の浸潤、IL−17産生細胞の分化誘導を亢進させる効果を有していることが示された。また、ベーチェット病患者由来エキソソームによる炎症誘導反応は、G蛋白質共役型受容体、TLR9をはじめとするTLR、NLRP3 inflammasomeを介していることが示唆され、産生されたIL−1βやIL−23等のサイトカインを通じてIL−17産生細胞の分化誘導を亢進させるなど、病的な炎症反応を連鎖的に誘導していることが示唆された。更に、(7−5)の結果より、ベーチェット病由来エキソソームは、ベーチェット病の動物実験モデルである実験的自己免疫性ブドウ膜炎の増悪に関与することが示され、病気の増悪に直接関与することが示唆された。   From the results of (7-1), (7-2), (7-3) and (7-4), the exosomes derived from Behcet's disease patients (that is, exosomes containing mtDNA) have a neutrophil migration-enhancing effect. , And a cytokine-producing action, and furthermore, it was shown to have an effect of enhancing infiltration of neutrophils and inflammatory monocytes and induction of differentiation of IL-17-producing cells in vivo. Further, it is suggested that the inflammation-inducing reaction by exosomes derived from Behcet's disease patients is mediated by G protein-coupled receptors, TLRs including TLR9, and NLRP3 inflammasome, and produced IL-1β and IL-23, etc. It has been suggested that pathological inflammatory responses are chain-induced, such as enhancing induction of differentiation of IL-17-producing cells through cytokines. Furthermore, the results of (7-5) show that exosomes derived from Behcet's disease are involved in exacerbation of experimental autoimmune uveitis, which is an animal experimental model of Behcet's disease, and are directly involved in exacerbation of the disease. It has been suggested.

(まとめ)
自己免疫疾患患者においては、健常者に比べて血清中のmtDNA量が顕著に高く、これをバイオマーカーとして疾患の検出に利用することができることが示された。更に、自己免疫疾患患者においては、血清中の細胞外膜小胞、とりわけエキソソーム画分に特に多くのmtDNAが含まれていることが示された。また、mtDNAを多く含む患者由来エキソソームは炎症反応を亢進させることが示された。これらの知見により、ネクローシスやアポトーシスによらない新しいDAMPsの伝播様式が示唆されたとともに、エキソソームの脂質二重膜によってmtDNAがDNase等の影響を受けずに安定に存在するために、免疫反応の増強又は遷延化をもたらすと考えられ、血中エキソソームに存在するmtDNAが自己免疫疾患の主たる病因である可能性が示された。即ち、エキソソーム画分に含まれるmtDNAは自己免疫疾患のバイオマーカーとしてより一層高い精度を有し、病態を直接的に反映するとともに治療ターゲットとして有用であることが示された。
(Summary)
In autoimmune disease patients, the amount of mtDNA in serum was significantly higher than in healthy subjects, indicating that this can be used as a biomarker for disease detection. Furthermore, in patients with autoimmune diseases, it was shown that extracellular membrane vesicles in serum, especially the exosome fraction, contained particularly large amounts of mtDNA. In addition, it was shown that exosomes derived from patients containing a large amount of mtDNA enhance the inflammatory response. These findings suggested a new mode of DAMPs transmission not due to necrosis or apoptosis, and enhanced immune response due to the stable presence of mtDNA by the exosome lipid bilayer without being affected by DNase or the like. Alternatively, mtDNA present in exosomes in blood was considered to be a major cause of autoimmune diseases. That is, it was shown that mtDNA contained in the exosome fraction had higher accuracy as a biomarker for an autoimmune disease, directly reflected the disease state, and was useful as a therapeutic target.

配列番号1はCOXIIIに対するフォワードプライマーである。
配列番号2はCOXIIIに対するリバースプライマーである。
配列番号3はNADHデヒドロゲナーゼに対するフォワードプライマーである。
配列番号4はNADHデヒドロゲナーゼに対するリバースプライマーである。
配列番号5はシトクロムbに対するフォワードプライマーである。
配列番号6はシトクロムbに対するリバースプライマーである。
SEQ ID NO: 1 is the forward primer for COXIII.
SEQ ID NO: 2 is the reverse primer for COXIII.
SEQ ID NO: 3 is the forward primer for NADH dehydrogenase.
SEQ ID NO: 4 is a reverse primer for NADH dehydrogenase.
SEQ ID NO: 5 is a forward primer for cytochrome b.
SEQ ID NO: 6 is a reverse primer for cytochrome b.

Claims (4)

血清又は血漿中に含まれるミトコンドリアDNAの、ベーチェット病のバイオマーカーとしての使用であり、
血清又は血漿中のミトコンドリアDNA濃度を指標とする、使用。
Use of mitochondrial DNA contained in serum or plasma as a biomarker for Behcet's disease ,
Use wherein the concentration of mitochondrial DNA in serum or plasma is used as an index.
ミトコンドリアDNAが血清又は血漿中の細胞外膜小胞内に含まれる、請求項1に記載の使用。   The use according to claim 1, wherein the mitochondrial DNA is contained in extracellular membrane vesicles in serum or plasma. ミトコンドリアDNAが血清又は血漿中のエキソソーム内に含まれる、請求項1又は2に記載の使用。   3. Use according to claim 1 or 2, wherein the mitochondrial DNA is contained in exosomes in serum or plasma. 下記工程を含むベーチェット病の罹患の有無の検出するために、ミトコンドリアDNAを測定する方法であって、
被検動物から得られた血清又は血漿中のミトコンドリアDNAをバイオマーカーとして測定する工程を含み、
前記ミトコンドリアDNAの測定が、シトクロムb、COXI、COXII、COXIII、NADHデヒドロゲナーゼサブユニット1、NADHデヒドロゲナーゼブユニット2、NADHデヒドロゲナーゼサブユニット3、NADHデヒドロゲナーゼサブユニット4、NADHデヒドロゲナーゼサブユニット4L、NADHデヒドロゲナーゼサブユニット5、NADHデヒドロゲナーゼサブユニット6、ATPase第6サブユニット及びATPase第8サブユニットからなる群より選択される少なくとも1種のDNAに対するプライマー、又は当該DNAにハイブリダイズするプローブを用いて行われる、測定方法。
A method for measuring mitochondrial DNA for detecting the presence or absence of Behcet's disease comprising the following steps,
Measuring mitochondrial DNA in serum or plasma obtained from the test animal as a biomarker,
The measurement of the mitochondrial DNA was performed using cytochrome b, COXI, COXII, COXIII, NADH dehydrogenase subunit 1, NADH dehydrogenase subunit 2, NADH dehydrogenase subunit 3, NADH dehydrogenase subunit 4, NADH dehydrogenase subunit 4L, and NADH dehydrogenase subunit 5. And a primer for at least one DNA selected from the group consisting of NADH dehydrogenase subunit 6, ATPase sixth subunit and ATPase eighth subunit, or a probe that hybridizes to the DNA.
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