コロニー刺激因子とは何ですか？

By Dr. Dr. Liji Thomas. Liji Thomas, MDReviewed by Afsaneh Khetrapal, BSc

コロニー刺激因子（CSF）は興味深い分子で、主に感染から体を守る免疫細胞の顆粒球やマクロファージの産生や一部の機能までも制御する糖タンパク質である。 20世紀初頭にはその存在が疑われていましたが、1965年になってようやく、前駆細胞または前駆細胞と呼ばれる、それぞれ1つの細胞から派生したコロニーで白血球が成長する様子が観察されました。

Credit: molekuul_be/ .com

コロニーは成長する顆粒球から構成されていました。 その成長は、当時コロニー刺激因子または CSF と呼ばれたある因子の存在に直接比例していました。 今日、これらの因子は、がん患者の化学療法後の白血球レベルの低下の治療において、非常に重要であることが知られている。

CSFの種類

別々の作用様式を持ち、組織内に少量存在する4つのCSFが存在する。 それらは次のように呼ばれている。

• GM-CSFまたはCSF2は、顆粒球、マクロファージ、好酸球、および血小板の前駆細胞である巨核球の増殖を促進する。 高用量で
• M-CSF またはマクロファージコロニー形成を刺激するCSF1
• G-CSF または顆粒球コロニー形成を引き起こすが、より少ない程度で顆粒球マクロファージコロニーも引き起こすCSF3
• Multi-Colony7317>

CSF抽出の歴史

最初に精製されたのは1977年のGM-CSFとM-CSFであった。 その後、ラットからのIL-3、G-CSFが続く。 その後すぐに、ヒト腫瘍細胞株を用いてヒトCSFが精製されました。 さらにその後、分子生物学的手法により、1984年から1986年の数年間に4つの分子すべてのクローン化されたcDNAを作製することに成功した。 ただし、感染症やエンドトキシン、その他の外来抗原の存在下では、数時間のうちにその量は1000倍にも跳ね上がります

例外として、M-CSFはより安定しています。 全体として、CSFは外部刺激に非常に敏感で、血球の増殖速度を調節することができる。 顆粒球や単球マクロファージ細胞上に存在する特異的な受容体に作用し、前駆細胞から成熟細胞へと成熟するよう刺激している。

作用

CSFは、顆粒球系と単球系のすべての血液細胞（前駆細胞とその子孫）が分裂するために不可欠である。 S字型の曲線は、これらの細胞がCSFに反応する方法を反映しており、細胞周期が短いほど細胞分裂が速くなります。

また、生殖輪の新しい回転のたびに増殖が増加し、アポトーシス（プログラムされた細胞死）を防ぎます。 このように、これらの物質は造血系細胞の生存にも必要である。

一方、GM-CSFは成熟した細胞の機能を促進し、それ自体の形成を促進する。

M-CSF はマクロファージの形成と成熟に必要だが、歯の萌出や妊娠の成功にも必要である。

IL-3は、IV型過敏症反応という形で、マスト細胞や好塩基球が関与する寄生虫への反応に関与しています。

これらのすべては、健康でも病気でも血液形成を調節し、互いの作用を促進または抑制して細胞や機能の正しい組み合わせを作り上げるために調和して作用しています。 幹細胞因子とともに、CSFは最も初期の造血細胞の分裂を促進することができる。 また、白血病細胞株の成熟を促すことができ、実験室で観察された事象に基づいて、血球前駆体が顆粒球系とマクロファージ系のどちらに成熟するかを決定することができる。 また、化学走性、細胞代謝に関わる酸化的事象、抗体依存性貪食、微生物殺傷など、成熟細胞の細胞機能を促進することができる。

初期の研究では、CSFを感染にさらされる前に投与すれば、化学療法中の患者の免疫を高めることができることが示されている。 しかし、異なるCSFを用いたマウス実験では、これらの分子の濃度が高すぎると、肺、筋肉、腸など多くの臓器に深刻で生命を脅かす炎症、治療に抵抗性の皮膚のかゆみ、急速に死亡する麻痺が引き起こされた。

GM-CSFとIL-3が白血病細胞の分裂と生存に必要であり、さらには癌遺伝子として作用して血液細胞を白血病細胞に変えるという発見は、これらのCSFの分泌によって自らの成長を促す力を得るとともに、一連の造血細胞の過剰かつ自律的な形成を促すために細胞分裂がアンバランスになっていなければならないということだろう。

用途

• G-CSFおよびGM-CSFは、化学療法中のがん患者の末梢血中の顆粒球レベルを増加させ、明確な用量依存的反応を示し、化学療法後の発熱に伴う好中球数の低下を防ぐために使用されてきました。 この場合、感染症のリスクが60%まで上昇し、集中的な治療が必要となるだけでなく、化学療法を遅らせたり、投与量を減らしたりする必要があります。 G-CSFは非ホジキンリンパ腫と乳がん（早期）に使用されます。 その使用により、発熱を伴う好中球減少症や感染による死亡がほぼ50%減少し、生存率は40%改善します。
• 新たに承認された薬剤はポリエチレングリコール（PEG）結合G-CSFで、ペグ化G-CSFまたはペグフィルグラスチムとも呼ばれています。 この薬は、体内でより長い期間保持されるため、特に高齢で体の弱い患者において、通常の化学療法を継続するために必要な注射の回数を劇的に減らすことができる。 現在、多くの主要な腫瘍学専門機関は、化学療法を受ける患者が発熱性好中球減少症のリスクを20％以上有する場合、またはその他の合併症の危険因子を有する場合、好中球減少による感染性合併症を予防するためにこれらの因子を使用することを推奨している。
• CSF は、化学療法による再生不良貧血における骨髄移植の必要性を防ぐことができる。 GM-CSFまたはG-CSFの使用は、末梢血幹細胞（PBSC）数を押し上げ、好中球と血小板を血液に再増殖させることができ、骨髄細胞を用いた骨髄移植よりもはるかに速く、CSFによる骨髄移植の使用と同程度にすることができます。 CSF刺激PBSC移植は、特に正常なドナーにおけるCSFの安全性が証明されて以来、その比較的単純な方法、高い効果、および適用範囲のため、現在では好ましい技術となっています。
• CSFは、慢性好中球減少症などの状態で何年も感染を防ぐために使用することができます。
• 最近注目されているのは、放射線被曝者の骨髄機能を正常に戻すためにCSFを使用することです。

Further Reading

• All Colony-Stimulating Factors Content

引用

.