補体依存性細胞傷害とは？わかりやすく解説

補体依存性細胞傷害（ほたいいそんせいさいぼうしょうがい、英: complement-dependent cytotoxicity、CDC）は、IgG抗体およびIgM抗体のエフェクター機能である。抗体が標的細胞（細菌やウイルスに感染した細胞など）の表面抗原に結合すると、これらの抗体に結合したタンパク質C1q（英語版）によって補体系の古典経路が作動し、膜侵襲複合体（MAC）が形成され、標的細胞が溶解することになる。

補体系は、ヒトのIgG1、IgG3、IgM抗体によって効率的に活性化され、IgG2抗体では弱く、IgG4抗体では活性化されない^[1]。

治療用抗体^[2]や抗体断片^[3]が抗腫瘍効果を発揮するための作用機序の一つである^[4]^[5]。

CDCアッセイの利用

治療用抗体

抗腫瘍性の治療用抗体を開発するには、標的細胞を殺すためのCDC誘発能力を含む、抗体のエフェクター機能をin vitro で分析する必要がある。古典的なアプローチは、抗体を標的細胞および補体源（血清）と共にインキュベートすることである。その後、いくつかの方法で細胞死を測定する。

放射能法: CDC測定の前に標的細胞を⁵¹Cr（英語版）で標識すると、細胞溶解（細胞死）時にクロムが放出され、その放射能量を測定する^[6]^[7]。
生細胞の代謝活性の測定（生細胞染色）: 標的細胞を抗体や補体とインキュベートした後、細胞膜を透過する色素（カルセイン（英語版）AM^[7]^[8]やレサズリン^[6]^[9]など）を添加する。生きている細胞はこれを代謝して、フローサイトメトリーで検出できる不透過性の蛍光生成物を作る。この生成物は、代謝が不活発な死細胞では形成されない。
放出された細胞内酵素の活性測定: 死細胞が酵素（LDHやGAPDHなど^[6]）を放出し、その基質を加えると色の変化が起こり、通常は吸光度や蛍光の変化として定量される。
死細胞の染色: （蛍光）色素が死細胞の損傷した細胞膜を通して死細胞内に入り込む。例えば、ヨウ化プロピジウム（英語版）は死細胞のDNAに結合し、フローサイトメトリーで蛍光シグナルが測定出来る^[6]。

HLA型判定・交差適合試験

CDC検査は、臓器や骨髄の移植に適したドナー、すなわちMHCであるHLAの表現型が一致するドナーを見つけるために行われる^[10]。まず、患者とドナーのHLA表現型を決定するために、HLA型判定が行われる。適合する可能性のあるペアが見つかると、患者が移植片拒絶反応を引き起こす可能性のあるドナー特異的な抗HLA抗体を産生することを排除するために、交差適合試験が行われる。

CDC方式のHLA型（血清型）では、特徴付けられた同種間ポリクローナル抗体またはモノクローナル抗体から成る抗HLA抗体のバッチを使用する。これらの抗体は、患者またはドナーのリンパ球および補体源と1つずつインキュベートされる。死細胞の量（つまり陽性結果）は、死細胞または生細胞の染色によって測定される。最近では、CDC型判定に代わって、PCRによってHLA分子のヌクレオチド配列を特定する分子型判定が行われている^[10]。

CDC法は通常、交差適合試験に用いられる。基本的には、患者の血清をドナーのリンパ球とインキュベートし、ウサギの補体を加えた後に2回目のインキュベートを行う。死細胞の存在（陽性）は、ドナーがこの患者に適していないことを意味する。検査感度を上げるためには、最小培養時間の延長、抗ヒトグロブリン（英語版）（AHG）の添加、補体添加前の未結合抗体の除去、T細胞とB細胞のサブセットの分離などの改良が可能である。CDC交差適合試験以外にも、より感度が高く、補体非活性化抗体も検出できるフローサイトメトリー交差適合試験もある^[11]。

参考資料

[脚注の使い方]

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[1] Schroeder, Harry W.; Cavacini, Lisa (2010). “Structure and function of immunoglobulins”. Journal of Allergy and Clinical Immunology. 2010 Primer on Allergic and Immunologic Diseases 125 (2, Supplement 2): S41–S52. doi:10.1016/j.jaci.2009.09.046. ISSN 0091-6749. PMC 3670108. PMID 20176268.

[Zhou2008-2] The Role of Complement in the Mechanism of Action of Rituximab for B-Cell Lymphoma: Implications for Therapy. Zhou 2008

[3] Complement dependent cytotoxicity activity of therapeutic antibody fragments is acquired by immunogenic glycan coupling. Archived 2016-04-09 at the Wayback Machine.

[4] Meyer, Saskia; Leusen, Jeanette HW; Boross, Peter (2014). “Regulation of complement and modulation of its activity in monoclonal antibody therapy of cancer”. mAbs 6 (5): 1133–1144. doi:10.4161/mabs.29670. ISSN 1942-0862. PMC 4622586. PMID 25517299.

[5] Wang, Xinhua; Mathieu, Mary; Brezski, Randall J. (2018). “IgG Fc engineering to modulate antibody effector functions”. Protein & Cell 9 (1): 63–73. doi:10.1007/s13238-017-0473-8. ISSN 1674-800X. PMC 5777978. PMID 28986820.

[:0-6] Taylor, Ronald P.; Lindorfer, Margaret A. (2014). “The role of complement in mAb-based therapies of cancer”. Methods 65 (1): 18–27. doi:10.1016/j.ymeth.2013.07.027. ISSN 1095-9130. PMID 23886909.

[:1-7] Hernandez, Axel; Parmentier, Julie; Wang, Youzhen; Cheng, Jane; Bornstein, Gadi Gazit (2012). “Monoclonal antibody lead characterization: in vitro and in vivo methods”. Antibody Engineering. Methods in Molecular Biology. 907. pp. 557–594. doi:10.1007/978-1-61779-974-7_32. ISBN 978-1-61779-973-0. ISSN 1940-6029. PMID 22907374

[8] Gillissen, M.A.; Yasuda, E.; de Jong, G.; Levie, S.E.; Go, D.; Spits, H.; van Helden, P.M.; Hazenberg, M.D. (2016). “The modified FACS calcein AM retention assay: A high throughput flow cytometer based method to measure cytotoxicity” (英語). Journal of Immunological Methods 434: 16–23. doi:10.1016/j.jim.2016.04.002. PMID 27084117.

[9] Gazzano-Santoro, Hélène; Ralph, Peter; Ryskamp, Thomas C; Chen, Anthony B; Mukku, Venkat R (1997). “A non-radioactive complement-dependent cytotoxicity assay for anti-CD20 monoclonal antibody” (英語). Journal of Immunological Methods 202 (2): 163–171. doi:10.1016/S0022-1759(97)00002-1. PMID 9107305.

[:2-10] Gautreaux, Michael D. (2017), Orlando, Giuseppe; Remuzzi, Giuseppe; Williams, David F., eds., “Chapter 17 - Histocompatibility Testing in the Transplant Setting”, Kidney Transplantation, Bioengineering and Regeneration (Academic Press): 223–234, doi:10.1016/B978-0-12-801734-0.00017-5, ISBN 9780128017340 2019年8月30日閲覧。

[11] Guillaume, Nicolas (2018). “Improved flow cytometry crossmatching in kidney transplantation”. HLA 92 (6): 375–383. doi:10.1111/tan.13403. ISSN 2059-2310. PMID 30270577.

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