ウシの免疫抑制受容体の機能解析および難治性疾病の新規制御法への応用研究

• Project/Area Number: 13J01442
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Applied veterinary science
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 岡川 朋弘 北海道大学, 獣医学研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥3,600,000 (Direct Cost: ¥3,600,000); Fiscal Year 2015: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2014: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2013: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: 免疫抑制受容体 / PD-1 / LAG-3 / 疲弊化T細胞 / 抗体医薬 / 牛白血病 / アナプラズマ病 / 難治性疾病 / キメラ抗体 / ヨーネ病 / モノクローナル抗体 / ウシ白血病ウイルス / T細胞

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、ウシの免疫抑制受容体PD-1やLAG-3に対する分子標的薬を開発し、ウシ白血病ウイルス（BLV）感染症やヨーネ病をはじめとした難治性疾病に対する新規制御法を樹立することを目的としている。
まず、昨年度までに樹立した発現細胞株を用いて、抗ウシPD-1治療用抗体および抗ウシLAG-3治療用抗体の大量生産を試みた。この結果、14 mgの抗PD-1抗体を産生させることに成功した。また、抗LAG-3抗体についても大量生産を現在進めている。
次に、作製した抗PD-1治療用抗体の機能を評価した。まず、この治療用抗体のPD-1に対する結合親和性は、基にした抗PD-1ラット抗体と同等であることがわかった。また、この治療用抗体はPD-1とリガンドであるPD-L1の結合を阻害するブロック抗体の機能を示した。さらに、BLV感染牛を用いて抗ウシPD-1治療用抗体の臨床試験を実施した。抗PD-1治療用抗体を感染牛に投与し、その後の経過を観察した。抗体投与後、試験牛には特筆すべき臨床症状は認められなかった。また、投与した抗体は少なくとも投与後28日まで血清中から検出され、長い血中半減期を有することが示唆された。そして、抗PD-1抗体の投与によりBLV特異的CD4+ T細胞応答が活性化され、抗ウイルス効果が認められた。このように、抗ウシPD-1治療用抗体がBLV感染症の発症遅延に有効な治療薬となりうることが示唆された。
また、本年度はこの他に、本制御法の適応範囲を広げるため、牛のアナプラズマ病における免疫抑制受容体の発現動態と機能を解析し、アナプラズマ病におけるT細胞の疲弊化にPD-1とLAG-3の発現上昇が関与することを示した。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Washington State University/United States Department of Agriculture(米国)
• [Int'l Joint Research] Philippine Carabao Center(フィリピン)
• [Journal Article] Detection of bovine leukemia virus and identification of its genotype in Mongolian cattle. (2016)
  • Author(s): Ochirkhuu N, Konnai S, Odbileg R, Nishimori A, Okagawa T, Murata S, Ohashi K
  • Journal Title: Archives of Virology Volume: 161 Issue: 4 Pages: 985-991
  • DOI: 10.1007/s00705-015-2676-8
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Direct polymerase chain reaction from blood and tissue samples for rapid diagnosis of bovine leukemia virus infection. (2016)
  • Author(s): Nishimori A, Konnai S, Ikebuchi R, Okagawa T, Nakahara A, Murata S, Ohashi K
  • Journal Title: The Journal of Veterinary Medical Science Volume: in press
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Bovine immunoinhibitory receptors contribute to the suppression of Mycobacterium avium subsp. paratuberculosis-specific T-cell responses (2015)
  • Author(s): Okagawa, T., Konnai, S., Nishimori, A., Ikebuchi, R., Mizorogi, S., Nagata, R., Kawaji, S., Tanaka, S., Kagawa, Y., Murata, S., Mori, Y., Ohashi, K.
  • Journal Title: Infect. Immun. Volume: 84 Issue: 1 Pages: 77-89
  • DOI: 10.1128/iai.01014-15
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Molecular epidemiological survey and genetic analysis of vector-borne infections of cattle in Luzon Island, the Philippines (2015)
  • Author(s): Ochirkhuu, N., Konnai, S., Mingala, C., Okagawa, T., Villanueva, M., Pilapil, F., Murata, S., Ohashi, K.
  • Journal Title: Vet. Parasitol. Volume: 212 Issue: 3-4 Pages: 161-167
  • DOI: 10.1016/j.vetpar.2015.05.019
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Bovine leukemia virus reduces anti-viral cytokine activities and NK cytotoxicity by inducing TGF-β secretion from regulatory T cells. (2015)
  • Author(s): Ohira K, Nakahara A, Konnai S, Okagawa T, Nishimori A, Maekawa N, Ikebuchi R, Murata S, Ohashi K.
  • Journal Title: Immun. Inflamm. Volume: 4 Issue: 1 Pages: 52-63
  • DOI: 10.1002/iid3.93
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Increased expression of the regulatory T cell-associated marker CTLA-4 in bovine leukemia virus infection. (2015)
  • Author(s): Suzuki S, Konnai S, Okagawa T, Ikebuchi R, Nishimori A, Kohara J, Mingala CN, Murata S, Ohashi K
  • Journal Title: Veterinary immunology and immunopathology Volume: 163 Issue: 3-4 Pages: 115-124
  • DOI: 10.1016/j.vetimm.2014.10.006
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Expression of PD-L1 on Canine Tumor Cells and Enhancement of IFN-γ Production from Tumor-Infiltrating Cells by PD-L1 Blockade (2014)
  • Author(s): Maekawa N, Konnai S, Ikebuchi R, Okagawa T, Adachi M, Takagi S, Kagawa Y, Nakajima C, Suzuki Y, Murata S, Ohashi K
  • Journal Title: PLoS One Volume: 9 Issue: 6 Pages: e98415-e98415
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0098415
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Identification and characterization of bovine programmed death-ligand 2 (2014)
  • Author(s): Nishimori A, Konnai S, Ikebuchi R, Okagawa T, Nakajima C, Suzuki Y, Mingala CN, Murata S, Ohashi K
  • Journal Title: Microbiol Immunol Volume: 58 Issue: 7 Pages: 388-397
  • DOI: 10.1111/1348-0421.12160
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Differences in cellular function and viral protein expression between IgMhigh and IgMlow B-cells in bovine leukemia virus-infected cattle (2014)
  • Author(s): Ikebuchi R, Konnai S, Okagawa T, Nishimori A, Nakahara A, Murata S, Ohashi K
  • Journal Title: J Gen Virol Volume: 95 Issue: 8 Pages: 1832-1842
  • DOI: 10.1099/vir.0.065011-0
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Influence of PD-L1 cross-linking on cell death in PD-L1-expressing cell lines and bovine lymphocytes (2014)
  • Author(s): Ryoyo Ikebuchi, Satoru Konnai, Tomohiro Okagawa, Kazumasa Yokoyma, Chie Nakajima, Yasuhiko Suzuki, Shiro Murata, Kazuhiko Ohashi.
  • Journal Title: Immunology Volume: (印刷中) Issue: 4 Pages: 551-61
  • DOI: 10.1111/imm.12243
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Blockade of bovine PD-1 increases T cell function and inhibits bovine leukemia virus expression in B cells in vitro (2013)
  • Author(s): Ryoyo Ikebuchi, Satoru Konnai, Tomohiro Okagawa, Kazumasa Yokoyma, Chie Nakajima, Yasuhiko Suzuki, Shiro Murata, Kazuhiko Ohashi.
  • Journal Title: Veterinary Research Volume: 44 Issue: 1 Pages: 59-59
  • DOI: 10.1186/1297-9716-44-59
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Expression analysis of Foxp3 in T cells from bovine leukemia virus infected cattle (2013)
  • Author(s): Saori Suzuki, Satoru Konnai, Tomohiro Okagawa, Ryoyo Ikebuchi, Tatsuya Shirai, Yuji Sunden, Claro N. Mingala, Shiro Murata, Kazuhiko Ohashi
  • Journal Title: Microbiology and Immunology Volume: 57 Pages: 600-604
  • DOI: 10.1111/j.1348-0421.12073
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 免疫抑制受容体PD-1のリガンドPD-L2の機能的特徴と臨床応用研究 (2013)
  • Author(s): 西森朝美, 今内覚, 池渕良洋, 岡川朋弘, 村田史郎, 大橋和彦
  • Journal Title: 動物ワクチン-バイオ医薬品研究会ニュースレター Volume: 8 Pages: 18-19
• [Presentation] Cooperation of immunoinhibitory receptors contributes to T-cell exhaustion in Anaplasma marginale-infected cattle. (2015)
  • Author(s): Okagawa T, Konnai S, Deringer JR, Ueti MW, Murata S, Ohashi K, Brown WC
  • Organizer: The 3rd Sapporo Summer Seminar for One Health
  • Place of Presentation: Graduate School of Veterinary Medicine, Hokkaido University, Sapporo, Hokkaido, Japan
  • Year and Date: 2015-09-16
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Development of novel immunotherapy against dog tumors by targeting immune checkpoint molecules, PD-1 and PD-L1. (2015)
  • Author(s): Maekawa N, Konnai S, Ikebuchi R, Okagawa T, Adachi M, Takagi S, Kagawa Y, Murata S, Ohashi K
  • Organizer: The 3rd Sapporo Summer Seminar for One Health
  • Place of Presentation: Graduate School of Veterinary Medicine, Hokkaido University, Sapporo, Hokkaido, Japan
  • Year and Date: 2015-09-16
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Field survey for phenotypic analysis of juvenile cattle with lymphoma in Japan. (2015)
  • Author(s): Nishimori A, Konnai S, Okagawa T, Murata S, Ohashi K
  • Organizer: The 3rd Sapporo Summer Seminar for One Health
  • Place of Presentation: Graduate School of Veterinary Medicine, Hokkaido University, Sapporo, Hokkaido, Japan
  • Year and Date: 2015-09-16
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 牛白血病ウイルス感染牛における疲弊化T細胞の動態とその再活性化 (2015)
  • Author(s): 岡川朋弘, 今内覚, 西森朝美, 前川直也, 池渕良洋, 村田史郎, 大橋和彦
  • Organizer: 第158回日本獣医学会学術集会
  • Place of Presentation: 北里大学獣医学部, 青森県十和田市
  • Year and Date: 2015-09-07
• [Presentation] 日本国内における牛白血病若齢発症牛の実態調査と表現型解析 (2015)
  • Author(s): 西森朝美, 今内覚, 池渕良洋, 岡川朋弘, 中原綾子, 千葉由純, 戸塚知恵, 村田史郎, 大橋和彦
  • Organizer: 第158回日本獣医学会学術集会
  • Place of Presentation: 北里大学獣医学部, 青森県十和田市
  • Year and Date: 2015-09-07
• [Presentation] イヌ腫瘍浸潤リンパ球におけるPD-1発現解析と免疫チェックポイント分子を標的とした新規腫瘍免疫療法の検討 (2015)
  • Author(s): 前川直也, 今内覚, 池渕良洋, 岡川朋弘, 足立真実, 高木哲, 賀川由美子, 村田史郎, 大橋和彦
  • Organizer: 第158回日本獣医学会学術集会
  • Place of Presentation: 北里大学獣医学部, 青森県十和田市
  • Year and Date: 2015-09-07
• [Presentation] シュルツェマダニ（Ixodes persulcatus）唾液腺由来免疫抑制因子sL2の同定および機能解析 (2015)
  • Author(s): 越智晶絵, 今内覚, 岡川朋弘, 西森朝美, 前川直也, 伊東拓也, 高野愛, 川端寛樹, 村田史郎, 大橋和彦
  • Organizer: 第158回日本獣医学会学術集会
  • Place of Presentation: 北里大学獣医学部, 青森県十和田市
  • Year and Date: 2015-09-07
• [Presentation] A novel strategy for immunotherapy of paratuberculosis in cattle: regulation of T-cell response to Mycobacterium avium subsp. paratuberculosis by the blockade of immunoinhibitory receptors (2015)
  • Author(s): Okagawa T, Konnai S, Nishimori A, Mizorogi S, Ikebuchi R, Nagata R, Kawaji S, Tanaka S, Mori Y, Murata S, Ohashi K
  • Organizer: Keystone Symposia on Immunity to Veterinary Pathogens: Informing Vaccine Development
  • Place of Presentation: Keystone, USA
  • Year and Date: 2015-01-21
• [Presentation] ウシの免疫抑制受容体を介したヨーネ菌特異的T細胞応答の疲弊化 (2014)
  • Author(s): 岡川朋弘, 今内覚, 池渕良洋, 西森朝美, 溝呂木聖子, 永田礼子, 川治聡子, 田中省吾, 森康行, 村田史郎, 大橋和彦
  • Organizer: 第157回日本獣医学会学術集会
  • Place of Presentation: 北海道札幌市
  • Year and Date: 2014-09-11
• [Presentation] ウシの慢性感染症における免疫抑制受容体を標的としたT細胞応答制御法の開発 (2014)
  • Author(s): 岡川朋弘, 今内覚, 池渕良洋, 村田史郎, 大橋和彦
  • Organizer: 第16回免疫サマースクール
  • Place of Presentation: 香川県小豆島町
  • Year and Date: 2014-07-28
• [Presentation] Upregulation of immunoinhibitory receptor Tim-3 leads to T-cell dysfunction in cattle infected with bovine leukemia virus. (2013)
  • Author(s): Tomohiro Okagawa, Satoru Konnai, Ryoyo Ikebuchi, Shiro Murata, Kazuhiko Ohashi
  • Organizer: The 1st Sapporo Summer Seminar for One Health
  • Place of Presentation: 北海道大学(札幌市)
  • Year and Date: 2013-09-25
• [Presentation] 牛白血病ウイルス感染牛由来IgMhigh B細胞とIgMlo B細胞のウイルス抗原発現解析及び性状解析 (2013)
  • Author(s): 池渕良洋, 今内覚, 岡川朋弘, 西森朝美, 中原綾子, 村田史郎, 大橋和彦
  • Organizer: 第156回日本獣医学会学術集会
  • Place of Presentation: 岐阜大学(岐阜市)
  • Year and Date: 2013-09-20
• [Presentation] ウシ免疫抑制因子PD-L1およびPD-L2の組換えタンパク質の作製と免疫機能解析 (2013)
  • Author(s): 西森朝美, 今内覚, 池渕良洋, 岡川朋弘, 村田史郎, 大橋和彦
  • Organizer: 第156回日本獣医学会学術集会
  • Place of Presentation: 岐阜大学(岐阜市)
  • Year and Date: 2013-09-20
• [Presentation] イヌ免疫抑制因子PD-1およびPD-L1の同定と新規免疫療法樹立への基礎研究 (2013)
  • Author(s): 前川直也, 今内覚, 池渕良洋, 岡川朋弘, 高木哲, 村田史郎, 大橋和彦
  • Organizer: 第156回日本獣医学会学術集会
  • Place of Presentation: 岐阜大学(岐阜市)
  • Year and Date: 2013-09-20
• [Presentation] Increased expressions of immunoinhibitory receptor Tim-3 and its ligand during bovine leukemia virus infection. (2013)
  • Author(s): Tomohiro Okagawa, Satoru Konnai, Ryoyo Ikebuchi, Shiro Murata, Kazuhiko Ohashi
  • Organizer: e 10th International Veterinary Immunology Symposi
  • Place of Presentation: ミラノ大学(イタリア)
  • Year and Date: 2013-08-31