Effects of neutrophil extracellular traps (NETs) on response to cancer immunotherapy.

• Project/Area Number: 21K16432
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 55020:Digestive surgery-related
• Research Institution: Jichi Medical University
• Principal Investigator: Kanamaru Rihito 自治医科大学, 医学部, 助教 (10625544)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2023-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2022: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000); Fiscal Year 2021: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
• Keywords: 好中球細胞外トラップ / 免疫療法 / ケモタキシス / 細胞障害性T細胞 / CXCL-11 / 細胞運動 / 免疫チェックポイント阻害 / がん免疫療法 / 免疫チェックポイント分子 / ケモカイン

Outline of Research at the Start

免疫チェックポイント(IC)阻害療法の治療効果はがん微小環境内のエフェクターT細胞の浸潤度に強く依存する。がん組織内には好中球が多く存在し一部はNETsを産生している事実が報告されているが、T細胞の浸潤やIC阻害療法の奏効との関連性は不明である。そこで、NETsを豊富に産生する担癌マウスモデルを用いて、抗PD-1抗体投与を行い、NETsの有無による治療効果の相違を検証するとともにその免疫学的機序を明らかにすることで、新たながん免疫療法の開発に繋げる。

Outline of Final Research Achievements

In vitro experiments showed that NETs produced by LPS-stimulated neutrophils efficiently cleaved CXCL11 via serine proteases and inhibited the infiltration of T lymphocytes activated with ant-CD3 and rIL-2. NETs were identified as CD66b(+)Cit-H3(+) cells by multicolor immunostaining of 138 resected specimens of high-grade serous ovarian cancer. The density of NETs was higher in advanced stage (p<0.05) and inversely correlated with the densities of CD4(+) or CD8(+) T cells (r=-0.5182, p<0.01; r=-0.5684, p<0.001, respectively). Postoperative progression-free survival (PFS) was significantly worse in the high NETs group (p<0.05), and the high NETs group was an independent predictor for worse PFS in multivariate analysis.It was suggested that NETs in solid tumors may efficiently degrade chemokines, suppress T lymphocyte infiltration, and promote cancer progression. Degradation of NETs may be used as a treatment method for solid cancer.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

好中球が固形癌の進行に対して促進的な役割を果たすことは古くから指摘されているが、その機序は十分に解明されていない。本研究で、活性化好中球由来のNETsがケモカインを分解し、活性化Tリンパ球の浸潤を抑制することが判明し、NETsがその一因であることが新たに証明された。また、ヒト卵巣癌切除標本の免疫染色にて、NETsの量が、CD4(+)、CD8(+) T細胞の浸潤度、患者予後と逆相関することから、このメカニズムが実際にヒト癌でも存在する可能性があると考えられた。NETsの阻害が新たながん治療に繋がる可能性が得られたことから、その社会的意義は大きいと考えられる。

Research Products

• [Journal Article] Peripheral low-density granulocytes after colorectal cancer surgery in predicting recurrence (2023)
  • Author(s): Futoh Yurie、Kumagai Yuko、Miyato Hideyo、Ozawa Hideyuki、Kanamaru Rihito、Sadatomo Ai、Ohnishi Yasuharu、Koinuma Koji、Horie Hisanaga、Yamaguchi Hironori、Lefor Alan Kawarai、Sata Naohiro、Kitayama Joji
  • Journal Title: BJS Open Volume: 7 Issue: 1
  • DOI: 10.1093/bjsopen/zrac154
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Altered intraperitoneal immune microenvironment in patients with peritoneal metastases from gastric cancer (2022)
  • Author(s): Takahashi Kazuya、Kurashina Kentaro、Yamaguchi Hironori、Kanamaru Rihito、Ohzawa Hideyuki、Miyato Hideyo、Saito Shin、Hosoya Yoshinori、Lefor Alan Kawarai、Sata Naohiro、Kitayama Joji
  • Journal Title: Frontiers in Immunology Volume: 13 Pages: 01-10
  • DOI: 10.3389/fimmu.2022.969468
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Neutrophil extracellular traps (NETs) reduce the diffusion of doxorubicin which may attenuate its ability to induce apoptosis of ovarian cancer cells (2022)
  • Author(s): Tamura Kohei、Miyato Hideyo、Kanamaru Rihito、Sadatomo Ai、Takahashi Kazuya、Ohzawa Hideyuki、Koyanagi Takahiro、Saga Yasushi、Takei Yuji、Fujiwara Hiroyuki、Lefor Alan Kawarai、Sata Naohiro、Kitayama Joji
  • Journal Title: Heliyon Volume: 8 Issue: 6 Pages: e09730-e09730
  • DOI: 10.1016/j.heliyon.2022.e09730
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] IP-PTX+SOX療法に奏功を認めた腹膜播種陽性胃癌症例に対するconversion surgeryの成績 (2022)
  • Author(s): 金丸 理人, 山口 博紀, 髙橋 和也, 金子勇貴, 加賀谷 丈紘, 高木 徹, 松本 志郎, 倉科 憲太郎, 齋藤 心, 細谷 好則, 北山 丈二,佐田 尚宏
  • Organizer: 第84回日本臨床外科学会総会
• [Presentation] ４型スキルス胃癌・腹膜播種に対するパクリタキセル腹腔内投与（IP-PTX）併用SOX療法とConversion Surgery (2022)
  • Author(s): 金丸 理人, 山口 博紀, 髙橋 和也, 高木 徹, 倉科 憲太郎, 齋藤 心, 大澤 英之, 細谷 好則, 北山 丈二,佐田 尚宏
  • Organizer: 第77回日本消化器外科学会総会
• [Presentation] 胃癌腹膜播種における腹腔内免疫細胞の解析 (2022)
  • Author(s): 髙橋 和也, 大澤 英之, 金丸 理人, 松本 志郎, 倉科 憲太郎, 齋藤 心, 山口 博紀, 細谷 好則, 佐田 尚宏,北山 丈二
  • Organizer: 第60回日本癌治療学会学術集会
• [Presentation] Flow cytometryを用いた胃癌患者腹腔内免疫細胞の解析 (2022)
  • Author(s): 髙橋和也, 大澤英之, 金丸理人, 倉科憲太郎, 齋藤心, 山口博紀, 細谷好則, 北山丈二,佐田尚宏
  • Organizer: 第77回日本消化器外科学会総会
• [Presentation] PMA刺激好中球が癌細胞の遊走能に与える影響 (2021)
  • Author(s): 髙橋 和也, 大澤 英之, 金子 勇貴, 田村 昂平, 木村 有希, 齋藤 晶, 東條 峰之, 金子 理人, 佐田友 藍, 宮戸 秀世, 佐田 尚宏，北山 丈二
  • Organizer: 第80回日本癌学会学術集会
• [Presentation] 活性化好中球は活性化T細胞の遊走能を抑制する (2021)
  • Author(s): 田村 昂平, 金子 勇貴, 風當 ゆりえ, 髙橋 和也, 木村 有希, 齋藤 晶, 東條 峰之, 金丸 理人, 佐田友 藍, 宮戸 秀世, 大澤 英之, 嵯峨 泰, 竹井 裕二, 藤原 寛行，北山 丈二
  • Organizer: 第80回日本癌学会学術集会