多発性骨髄腫骨髄微小環境におけるNK細胞のがん細胞殺傷能規定因子の解明

• Project/Area Number: 20K17400
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 54010:Hematology and medical oncology-related
• Research Institution: Kyoto University (2025); 株式会社関西メディカルネット(関西電力医学研究所) (2020)
• Principal Investigator: 小西 義延 京都大学, 医学研究科, 特定病院助教 (30852248)
• Project Period (FY): 2025-01-21 – 2027-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2025)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2020: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
• Keywords: 多発性骨髄腫 / NK細胞 / 生体イメージング / 蛍光共鳴エネルギー移動(FRET)バイオセンサー / ERK / メラノーマ / がん微小環境

Outline of Research at the Start

申請者は蛍光共鳴エネルギー移動(FRET)の原理に基づくバイオセンサーをNK細胞に発現させ、ERKの活性変化を1細胞レベルで解析する実験系を確立した。この技術を応用し「がん細胞との接触時、がん細胞が殺傷される場合はNK細胞のERK活性が上昇する」という知見を得た。この知見を踏まえ「ERK活性変化の有無に基づきNK細胞を分集解析することで、殺傷能の高いNK細胞を同定し、多発性骨髄腫の治療発展に貢献できる」という着想を得た。そこで本研究では、骨髄腫細胞と接触した際のERK活性変化の意義およびその制御機構を解明する。この知見をもとに、より効果的なNK細胞療法の開発を試みる。

Outline of Annual Research Achievements

ナチュラルキラー細胞（NK細胞）の細胞傷害活性には不均一性が存在し、標的細胞との接触は必ずしも殺傷に繋がらない。本研究では細胞外シグナル調節キナーゼ（ERK）の活性動態に着目し、標的細胞と接触した際のERK活性変化の制御機構の解明、そして傷害活性不均一性の規定機構の解明を試みた。
NK細胞のERK活性の動的変化を定量評価する目的に、蛍光共鳴エネルギー移動の原理を応用した情報伝達分子活性モニター（FRETバイオセンサー）をNK細胞特異的に発現するマウスを作出した。同マウスの脾臓より回収したNK細胞を用いて、in vitro条件下にマウスメラノーマ細胞（B16 melanoma)を殺傷する際のNK細胞ERK活性の動的解析を行なった。その結果、「がん細胞との接触時、がん細胞が殺傷される場合はNK細胞のERK活性が上昇する」という知見を得た。更に、同メラノーマ細胞の細胞の肺転移モデルを用いて、生体イメージング下にNK細胞ががん細胞を殺傷する過程の可視化に成功した。二光子顕微鏡観察条件下に尾静脈よりメラノーマ細胞を投与することで、人為的に肺へメラノーマ細胞が血行性転移する過程を可視化した。その結果、生体内においても、がん細胞の殺傷時にNK細胞のERK活性が上昇することが確認された。

Research Products

• [Journal Article] Metastatic Single Tumor Cells Evade NK Cell-mediated Killing by Thrombin-mediated Loss of the Activating Ligand CD155/PVR/Necl-5 (2021)
  • Author(s): Ichise Hiroshi、Tsukamoto Shoko、Hirashima Tsuyoshi、Konishi Yoshinobu、Oki Choji、Tsukiji Shinya、Iwano Satoshi、Miyawaki Atsushi、Sumiyama Kenta、Terai Kenta、Matsuda Michiyuki
  • Journal Title: bioRxiv Volume: N/A
  • DOI: 10.1101/2021.01.15.426784
  • Open Access