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免疫チェックポイント阻害剤応答性細胞集団に発現する新規機能分子の解析

Research Project

Project/Area Number 21K07199
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 50020:Tumor diagnostics and therapeutics-related
Research InstitutionInternational University of Health and Welfare

Principal Investigator

大多 茂樹  国際医療福祉大学, 医学部, 准教授 (20365406)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 三沢 彩  国際医療福祉大学, 基礎医学研究センター, 講師 (20598453)
岩田 卓  慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 講師 (30296652)
河上 裕  国際医療福祉大学, 医学部, 教授 (50161287)
Project Period (FY) 2021-04-01 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Keywords免疫チェックポイント阻害剤 / シングルセル解析 / Tステムセルメモリー細胞 / 腫瘍浸潤T細胞 / CAR-T / CD8陽性T細胞 / Tステムメモリー細胞 / Tステムセル / NELL2 / 腫瘍免疫 / 免疫チェックポイント阻害薬
Outline of Research at the Start

末梢血CD8陽性T細胞中に存在するTscm(T stem cell memory)様細胞集団において高発現する分子として同定されたNELL2が、免疫学的に如何なる役割を果たしているのかを解明する。また、免疫チェックポイント阻害剤の奏効性とNELL2の分子機能がどのような関連性を有しているのかを解明する。最終的には、NELL2の発現をTIL(Tumor infiltrating cells)において人為的に操作することにより、TIL療法細胞製剤の改良を目指す。

Outline of Annual Research Achievements

免疫チェックポイント阻害剤応答性細胞集団に発現する新規機能分子の解析を目的として、悪性黒色腫および肺がんにおいて、抗PD-1抗体投与患者の末梢血サンプルを用いて、シングルセルRNAシークエンス解析を実施し、免疫チェックポイント阻害剤応答性細胞集団の解析や、当該細胞集団に発現する因子の解析を行っている。悪性黒色腫では、末梢血中CD8陽性T細胞においてSMART-seq解析を、肺がんでは末梢血単核球を対象にCITE-seq解析を行い、in silico解析を実施している。悪性黒色腫では、抗PD-1抗体奏効患者治療前末梢血中CD8陽性T細胞に存在するTSCM(T memory stem cells)様細胞集団の発現頻度が、治療効果と相関することを見出した。そこで、TSCM様細胞集団に発現する複数の遺伝子に着目して解析を行うことにした。それらのうちTSCMのマーカーの一つとして知られるTCF7との発現相関がTSCM中で高いNELL2に最初に着目し、CD8陽性T細胞での機能解析を行うことにした。当該機能解析のために、独自にNELL2ノックアウトマウスを、ゲノム編集技術を用いて作出した。最初に、NELL2ノックアウトマウスCD8陽性T細胞の遺伝子発現解析を行い、その機能解明を試みている。さらに、NELL2ノックアウトマウスとOT-1マウス(OVA-TCR 発現)の交配を行い、B16-OVA細胞に対する抗原特異的CD8陽性T細胞の有する細胞傷害性能へのNELL2の寄与の検証等を行っている。NELL2ノックアウトマウスを用いた、NELL2機能解析を行うとともに、NELL2以外のTSCM様細胞集団に発現する液性因子にも着目して解析を行うことにした。それら因子の抗PD-1抗体効果予測バイオマーカーとしての意義等を検証する。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

悪性黒色腫および肺がん抗PD-1抗体投与患者末梢血サンプルを用いたシングルセルRNAシークエンス解析を実施した。悪性黒色腫ではCD8陽性T細胞のみを対象として解析を行ったが、肺がんでは末梢血単核球すべてを対象として、CITE-seq解析をTCRレパトア解析とともに実施した。独自に作出したNELL2ノックアウトマウスCD8陽性T細胞の遺伝子発現解析により、NELL2がTSCM(T memory stem cells)関連遺伝子の発現と相関していることが明らかとなった。一方で、OT-1細胞にNELL2をレトロウィルスで過剰発現させ、そのB16-OVA細胞に対する細胞障害性をin vitroで調べたところ、細胞傷害能の亢進が認めらた。NELL2KO・OT-1マウスを用いても、T細胞の細胞傷害能に対するNELL2の寄与を検証している。これらとは別に、ヒトMART-1抗原認識T細胞を用いたin vitro細胞傷害能アッセイにおいても機能評価を行っている。In silicoデータ解析によると、ヒト肺がん腫瘍浸潤T細胞において、NELL2が活性化CD8陽性T細胞においても発現していることが認めれた。これらのことから、NELL2が多様な機能をT細胞で持つ可能性が生じた。そこで、NELL2ノックアウトマウスを用いて、さらなる詳細な検証を計画している(ノックアウトマウスにおけるがん細胞移植実験など)。これらとは別に、TSCMに発現する液性因子に着目し、ELISA系を確立して、肺がん等での抗PD-1抗体効果予測バイオマーカーとしての意義を検証している。CITE-seq解析により、CD4陽性T細胞中に、抗PD-1抗体の奏効と相関する細胞集団を新たに見出したために、それら細胞集団に特異的に発現する因子の性状解析に着手した。ただし、NELL2KOマウスコロニー拡大に時間を要し、進捗が遅れ気味である。

Strategy for Future Research Activity

1)in vitroにおけるNELL2の機能解析。ヒトおよびマススCD8陽性T細胞を用いた抗原特異的細胞傷害性モデルを用いて(MART-1 TCR-T, OT-1, CAR-T系)、T細胞にNELL2を遺伝子工学的手法で過剰もしくは抑制発現させ、その細胞障害能への寄与度を評価する。
2)NELL2 KO・OT-1 マウスの脾臓・リンパ節よりT細胞を回収したのち、B16-OVA細胞に対する細胞傷害性を検証する。また、B16-OVA細胞担がんマウスモデルにおいて、NELL2 KO・OT-1 マウス CD8陽性T細胞(もしくはNELL2過剰発現OT-1細胞)の養子免疫療法を行う。NELL2 KOマウスにおける、NELL2の機能解析をCD8陽性T細胞でより詳細に行うとともに、NELL2 KOマウスにMC38マウスがん細胞を移植し、腫瘍形成能を野生型マウと比較し、システミックなNELL2の抗腫瘍効果を検証する。
3)ヒトTSCMに発現する分泌蛋白に着目し、肺がん抗PD-1抗体投与患者の血液でELISAを行い、その抗PD-1抗体奏効予測バイオマーカーとしての意義を検証する(追加検体での検証)。必要に応じて、新規測定系を構築する。
4)肺がんにおいて、抗PD-1抗体治療奏効患者に相関して発現するCD4陽性T細胞集団(あらたに、CITE-seqで同定)に特異的に発現する分子群の性状・機能解析に着手する。また、それらのバイオマーカーとしての意義も検証する。

Report

(3 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • Research Products

    (19 results)

All 2024 2023 2022 2021

All Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 4 results) Presentation (14 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 1 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Melanoma antigens recognized by T cells and their use for immunotherapy2022

    • Author(s)
      Shigeki Ohta, Aya Misawa, Chaw Kyi-Tha-Thu, Naomi Matsumoto, Yoshie Hirose, Yutaka Kawakami
    • Journal Title

      Exp Dermatol

      Volume: 32(3) Issue: 3 Pages: 297-305

    • DOI

      10.1111/exd.14741

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      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Inhibition of stearoyl-CoA desaturase 1 (SCD1) enhances the antitumor T cell response through regulating β-catenin signaling in cancer cells and ER stress in T cells and synergizes with anti-PD-1 antibody2022

    • Author(s)
      Yuki Katoh, Tomonori Yaguchi, Akiko Kubo, Takashi Iwata, Kenji Morii, Daiki Kato, Shigeki Ohta, Ryosuke Satomi, Yasuhiro Yamamoto, Yoshitaka Oyamada, Kota Ouchi, Shin Takahashi, Chikashi Ishioka, Ryo Matoba, Makoto Suematsu, Yutaka Kawakami
    • Journal Title

      J Immunotherapy Cancer

      Volume: 10(7) Issue: 7 Pages: e004616-e004616

    • DOI

      10.1136/jitc-2022-004616

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      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Adoptive cell therapy using tumor-infiltrating lymphocytes for melanoma refractory to immune-checkpoint inhibitors.2021

    • Author(s)
      Hirai I, Funakoshi T, Kamijuku H, Fukuda K, Mori M, Sakurai M, Koda Y, Kato J, Mori T, Watanabe N, Noji S, Yaguchi T, Iwata T, Ohta S, Fujita T, Tanosaki R, Handa M, Okamoto S, Amagai M, Kawakami Y.
    • Journal Title

      Cancer Sci.

      Volume: 112 Issue: 8 Pages: 3163-3172

    • DOI

      10.1111/cas.15009

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Inhibition of vascular adhesion protein-1 enhances the anti-tumor effects of immune checkpoint inhibitors2021

    • Author(s)
      Kinoshita T, Sayem MA, Yaguchi T, Kharma B, Morii K, Kato D, Ohta S, Mashima Y, Asamura H, Kawakami Y
    • Journal Title

      Cancer Science

      Volume: 112 Issue: 4 Pages: 1390-1401

    • DOI

      10.1111/cas.14812

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Cancer derived blood EVs potential predictive biomarkers for NSCLC patients treated with anti-PD-1 antibody2024

    • Author(s)
      Ohta S, Kinoshita T, Wakui S, Maeda C, Hayahsi Y, Misawa A, Satomi R, Ikemura S, Soezima K, Yaguchi T, Kagamu K, Kawakami Y
    • Organizer
      The 1st international Symposium on Cancer Immunology and Immunotherapy
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      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Statin improve anti-tumor effects of anti-PD-1 antibody through preventing CD8+T cell exhaustion via modulating lipid metabolism2024

    • Author(s)
      Chaw KT, Tsubota K, Yaguchi T, Misawa A, Ohta S, Kawakami Y
    • Organizer
      第52回日本免疫学会学術総会
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  • [Presentation] 抗腫瘍免疫応答におけるCD8+T細胞の動態と意義2023

    • Author(s)
      河上裕、大多茂樹
    • Organizer
      第64回日本肺癌学会学術集会
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    • Invited
  • [Presentation] 非小細胞肺癌患者における血漿中の腫瘍由来 細胞外小胞の測定~術後予後と抗PD-1抗体治療効果の予測法2023

    • Author(s)
      木下智成、大多茂樹、和久井世紀、谷口智憲、三沢彩、前田智早、副島研造、河上裕
    • Organizer
      第64回日本肺癌学会学術集会
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  • [Presentation] 進行子宮頸癌に対する腫瘍浸潤リンパ球輸注療法2023

    • Author(s)
      岩田卓、西尾浩、野上侑哉、松井友哉、菅原正貴、陳冠良、藤田知信、船越健、平井郁子、加藤侑希、大多茂樹、河上裕、山上亘
    • Organizer
      第61回日本癌治療学会学術集会
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  • [Presentation] CASCはT細胞代謝を制御し、抗PD-1抗体の治療奏効と相関する2023

    • Author(s)
      三沢彩、大多茂樹、池本篤史、滝本哲也、河上裕
    • Organizer
      第82回日本癌学会学術総会
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  • [Presentation] Cancer derived plasma exosomes are potential predictive biomarkers for NSCLC patients treated with anti-PD-1 antibod2023

    • Author(s)
      Ohta S, Kinoshita T, Wakui S, Maeda C, Hayahsi Y, Misawa A, Satomi R, Ikemura S, Soezima K, Yaguchi T, Kagamu K, Kawakami Y
    • Organizer
      第82回日本癌学会学術総会
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  • [Presentation] 抗PD-1抗体の治療奏効と相関するCASCはT細胞代謝を制御する2023

    • Author(s)
      三沢彩、大多茂樹、池本篤史、滝本哲也、河上裕
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      第27回 日本がん免疫学会総会
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      Ohta S, Kinoshita T, Wakui S, Maeda C, Hayahsi Y, Misawa A, Satomi R, Ikemura S, Soezima K, Yaguchi T, Kagamu K, Kawakami Y
    • Organizer
      2nd JCA-AACR Precision Cancer Medicine International Conference
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 非小細胞性肺がん患者手術後や抗PD-1抗体治療後のバイオマーカーとしての血漿エクソソームサブセット2022

    • Author(s)
      大多 茂樹, 木下 智成, 和久井 世紀, 前田 智早, 林 雄一郎, 谷口 智憲, 各務 博, 河上 裕
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      第81回日本癌学会学術総会
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      2022 Research-status Report
  • [Presentation] CASC may be involved in anti-tumor immune response through the modulation of NAD+ dependent energy metabolism2022

    • Author(s)
      三沢 彩, 大多 茂樹, 池田 篤史, 滝本 哲也, チョー チータートゥー, 河上 裕
    • Organizer
      第81回日本癌学会学術総会
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      2022 Research-status Report
  • [Presentation] Combination immunotherapy trageting stearoyl-CoA desaturase 1 (SCD1) with immunosuppressive activity2022

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      Katoh Y, Yaguchi T, Kubo A, Iwata T, Morii K, Kato D, Ohta S, Suematsu M, Kawakami Y
    • Organizer
      第51回日本免疫学会学術集会
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      Misawa A, Ohta S, Imagawa R, Katoh Y, Sumimoto H, Goto- Matsumoto N, Nakamura K, Okuyama R, Kawakami Y
    • Organizer
      第51回日本免疫学会学術集会
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      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 胃がんにおける複合がん免疫療法効果予測のためのバイオマーカー候補の同定2021

    • Author(s)
      大多 茂樹、伊澤 直樹 、三沢 彩、加藤 侑希、久保 亜紀子 、門脇 重憲、三梨 桂子、仁科 智裕、中島 貴子、河上 裕
    • Organizer
      日本癌学会、第80回日本癌学会学術総会
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      2021 Research-status Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 抗PD-1抗体療法に応答性である候補がん患者を同定する方法2024

    • Inventor(s)
      池本篤史、和久井世紀、滝本哲也、河上裕、大多茂樹
    • Industrial Property Rights Holder
      池本篤史、和久井世紀、滝本哲也、河上裕、大多茂樹
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2023-073492
    • Filing Date
      2024
    • Related Report
      2023 Research-status Report

URL: 

Published: 2021-04-28   Modified: 2024-12-25  

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