研究背景と疾患負担
慢性閉塞性肺疾患（COPD）は、持続的な気流制限と気道および肺実質の慢性炎症反応を特徴とする多様な呼吸器障害です。全世界的に、COPDは死亡率と罹病率の主要な原因であり、臨床的および社会経済的な大きな負担となっています。伝統的には、中性粒球炎症がCOPDの病理学を主導していましたが、一部の患者では気道好酸球性が見られます。これは、遠位気道における好酸球数の増加によって定義されます。この好酸球性エンドタイプは、アトピー性疾患と古典的に関連付けられるタイプ2炎症経路と重複しており、異なる病態生理学と治療反応の可能性を示唆しています。気道好酸球性に関連する分子シグネチャーを理解することで、COPDの表現型を精緻化し、特に吸入ステロイド（ICS）の使用に関する個別化された治療戦略をガイドすることができます。既知の臨床的関連にもかかわらず、気道好酸球性COPDにおける気道上皮の転写体風景とそのICSへの反応はまだ十分に定義されていません。
研究デザイン
この後向き分析は、DISARM（双剤気管支拡張薬とステロイドによるCOPDの気道再構成への影響）ランダム化比較試験から派生したもので、気道好酸球性のあるCOPD患者とない患者の間で、タイプ1、タイプ2、およびタイプ17炎症経路、インターロイキン（IL）-13、マスト細胞遺伝子シグネチャーに焦点を当てた気道上皮の遺伝子発現プロファイルを比較することを目指しました。合計58人のCOPD患者が気管支肺胞洗浄（BAL）を受け、BAL液中の気道好酸球を定量しました。気道好酸球性は、BAL液中の白血球総数の1%を超える好酸球数で定義されました。気道上皮はブラシングによってサンプリングされ、RNAシークエンスを用いて転写体遺伝子シグネチャーが生成されました。参加者は12週間吸入ステロイドを投与され、その後、上皮の遺伝子発現変化が評価されました。遺伝子セットエンリッチメント解析により、好酸球性サブセットで豊富な正準経路が同定されました。
主要な知見
研究対象者の中で38%が基線時において気道好酸球性を示しました。臨床的には、これらの患者は非好酸球性患者と比較してより重度の気流制限と放射線所見での肺気腫範囲が大きかったです。転写体解析では、基線時における気道好酸球性COPD患者の気道上皮で、IL-13やマスト細胞活性化シグネチャーを含むタイプ2炎症関連遺伝子の発現が有意に高まっていることが明らかになりました。一方、タイプ1とタイプ17炎症シグネチャーの発現レベルはグループ間で有意に差がなかったことから、このサブセットではタイプ2駆動の免疫応答が特異的に豊富であることが示唆されました。
さらに、経路解析では、好酸球性群においてタイプ2炎症とアトピー性疾患の病理生物学に関連する正準免疫経路が亢進していることが示されました。重要的是、12週間のICS治療により、気道好酸球性患者のみでタイプ2炎症およびマスト細胞遺伝子シグネチャーの上皮発現が統計的に有意に減少したのに対し、非好酸球性個体ではこれらの経路の実質的な調整は観察されませんでした。これらの知見は、ICSが気道好酸球性炎症を有するCOPD患者においてより効果的であるという臨床的観察を補強しています。
専門家のコメント
この研究は、気道好酸球性が気道上皮でのタイプ2炎症とマスト細胞活動の亢進を特徴とする生物学的に異なるCOPDエンドタイプであることを示す説得力のある分子的証拠を提供しています。ICSによるタイプ2遺伝子発現の低下は、COPDにおける好酸球を指標としたステロイド療法の合理性を支持し、現在のガイドラインが血液好酸球数をICS反応性のバイオマーカーとして推奨していることと一致しています。
メカニズム的には、IL-13は粘液過剰分泌、気道再構成、および好酸球の集積を駆動し、マスト細胞は気道炎症と組織再構成に寄与します。これらの細胞経路のステロイドによる抑制が、肺機能の改善や悪化頻度の減少などの臨床的改善の基盤となる可能性があります。しかし、タイプ1とタイプ17炎症の類似性は、これらの経路が気道好酸球性COPDの主要な駆動因子ではなく、非特異的な炎症プロセスを表している可能性があることを示唆しています。
本研究の強みには、気道上皮ブラシングからのRNAシークエンスの使用があり、細胞特異的な転写体データを提供し、良好に特徴付けられた臨床表現型と分子プロファイルを統合しています。限界としては、後向き研究であること、比較的小規模なサンプルサイズ、および気道好酸球性の定義が末梢血好酸球ではなくBALに基づいているため、即時の臨床的適用性が制限されるものの、生物学的特異性が向上します。
結論
気道好酸球性は、気道上皮でのタイプ2炎症の転写体シグネチャーと吸入ステロイド治療への反応性を示す特定のCOPDサブセットを特定します。これらの知見はCOPDの異質性の理解を深め、分子表現型を用いた精密医療アプローチを通じてステロイド利用の最適化を支援します。将来の前向き研究では、気道好酸球性を反映する末梢バイオマーカーの検証と、COPDにおける層別ICS療法の長期的な臨床結果の評価が必要です。転写体データと臨床表現型を統合することは、慢性気道疾患における個別化ケアの有望なパスウェイとなります。
参考文献
Leung C, Park HY, Li X, Koelwyn GJ, Tuong J, Vahedi SM, Leitao Filho FS, Yang JS, Eddy RL, Milne S, Ryu MH, Takiguchi H, Akata K, Ra SW, Moon JY, Kim HK, Cho Y, Yamasaki K, van Eeden SF, Shaipanich T, Lam S, Leung JM, Sin DD. 気道上皮の転写体プロファイリングがCOPDにおける気道好酸球性とタイプ2炎症、およびステロイド反応性との関連を示す。Eur Respir J. 2025年5月6日;65(5):2401875. doi: 10.1183/13993003.01875-2024. PMID: 39978857.
Singh D, Kolsum U, Brightling CE, Locantore N, Agusti A, Tal-Singer R. COPDにおける好酸球性炎症：頻度と臨床的特性。Eur Respir J. 2014;44(6):1697-700.
Bafadhel M, Pavord ID, Russell REK. COPDにおける好酸球：単なるバイオマーカー？Lancet Respir Med. 2017年5月;5(5):373-374.
