Development of HLA-independent T cell receptor-T cell therapy for innovative immunological cancer therapy

• Project/Area Number: 21K18261
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 50:Oncology and related fields
• Research Institution: University of Toyama
• Principal Investigator: 岸 裕幸 富山大学, 学術研究部医学系, 特別研究教授 (60186210)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 本園 千尋 熊本大学, ヒトレトロウイルス学共同研究センター, 講師 (10642910)
• Project Period (FY): 2021-07-09 – 2024-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥26,000,000 (Direct Cost: ¥20,000,000、Indirect Cost: ¥6,000,000); Fiscal Year 2023: ¥8,190,000 (Direct Cost: ¥6,300,000、Indirect Cost: ¥1,890,000); Fiscal Year 2022: ¥9,230,000 (Direct Cost: ¥7,100,000、Indirect Cost: ¥2,130,000); Fiscal Year 2021: ¥8,580,000 (Direct Cost: ¥6,600,000、Indirect Cost: ¥1,980,000)
• Keywords: 主要組織適合抗原 / T細胞受容体 / MR1分子 / HLA非依存的 / MR1

Outline of Research at the Start

T細胞抗原受容体（TCR）を用いたTCR-T細胞療法は免疫チェックポイント阻害剤療法を補完する免疫学的がん治療法のひとつとして注目されている。我々は最近、腫瘍浸潤リンパ球中にHLAクラスI分子非依存的に腫瘍細胞を認識するTCRが多数存在することを見出した。本研究では、HLA非依存的TCRの抗原提示分子、抗原およびその腫瘍反応性を明らかにし、TCR-T細胞療法への応用を図る。これまでHLA非依存的なTCR-T細胞療法は未開拓であり、本研究でHLA非依存的なTCR-T細胞療法を開発できれば、世界初の治療法になり多くのがん患者の治療に寄与できる。

Outline of Annual Research Achievements

阻害剤療法を補完する免疫学的がん治療法のひとつとして注目されている。課題として、治療に使われる細胞傷害性CD8陽性T細胞のTCRが主要組織適合抗原 (HLA) クラスI分子に拘束されており、HLAクラスI分子の多型性のために、1人の患者から取得した腫瘍特異的TCRを、HLAの異なる別の患者の治療に用いることができないことがある。我々はこれまでに乳癌患者の腫瘍浸潤CD8陽性T細胞のTCRを単一細胞レベルで解析し、その中から患者HLAクラスI分子に関係なく腫瘍細胞に反応するTCRを見出した。本研究の目的として、取得したHLAクラスI非拘束性腫瘍反応性TCRの抗原提示分子を明らかにし、抗原分子を同定することが掲げられている。これまでにMHC class-I like molecule（MR1)分子が関与することを示してきたが、令和4年度はHLA-E分子やCD1分子が当該TCRの反応性に関与しないことを確認した。また、これまでに報告されているほぼ全てのがん細胞に反応するMR1拘束性TCRと異なり、我々のMR1拘束性TCRは乳がん細胞にしか反応しないことがわかった。さらに、これまでに同定されているMR1拘束性のT細胞は、いずれもMR1のリガンドであるAc-6-FPでその反応が阻害される。しかし、我々のTCRの乳がん細胞に対する反応はAc-6-FPで阻害されないことが明らかになった。以上より、我々が同定したMR1拘束性TCRは、これまでに見出されていない新規のMR1拘束性TCRであることが明らかになった。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

令和４年度は解析するHLAクラスI非依存性のTCRがHLA-E分子には拘束されないことを確認した。また、近年同定されたがん反応性MR1拘束性TCRがほとんどすべての癌細胞に反応するのに対し、我々の同定したMR１拘束性TCRは乳がん細胞に特異的に反応することが示された。さらに、MAIT細胞および近年同定されたMR1拘束性のT細胞のいずれもがその反応性をMR1のリガンドであるAc-6-FPで阻害されるのに対し、我々の解析しているMR1拘束性TCRの反応はAc-6-FPでは阻害されないことを示した。以上より、我々の同定したMR1拘束性TCRは、これまでに報告されていない全く新規のMR1拘束性TCRであることが明らかになった。研究はほぼ順調に進んでいる。

Strategy for Future Research Activity

今後は、乳がん細胞特異的なMR1のリガンドの同定を行うために、
１）CRISPR/Cas9システムを用いた全ゲノムのノックアウトを用いて、抗原の提示に関与する分子の同定を行う。
２）我々のMR1拘束性TCRが反応する乳がん細胞と反応しない乳がん細胞のメタボローム解析を行い、リガンドを推定し、検証していく。

Research Products

• [Journal Article] Downregulation of HLA class II is associated with relapse after allogeneic stem cell transplantation and alters recognition by antigen-specific T cells (2022)
  • Author(s): Adachi Yoshitaka、Sakai Toshiyasu、Terakura Seitaro、Shiina Takashi、Suzuki Shingo、Hamana Hiroshi、Kishi Hiroyuki、Sasazuki Takehiko、Arase Hisashi、Hanajiri Ryo、Goto Tatsunori、Nishida Tetsuya、Murata Makoto、Kiyoi Hitoshi
  • Journal Title: International Journal of Hematology Volume: 115 Issue: 3 Pages: 371-381
  • DOI: 10.1007/s12185-021-03273-w
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Rapid cloning of antigen-specific T-cell receptors by leveraging the cis activation of T cells (2022)
  • Author(s): Kobayashi E, Jin A, Hamana H, Shitaoka K, Tajiri K, Kusano S, Yokoyama S, Ozawa T, Obata T, Muraguchi A, Kishi H
  • Journal Title: Nat Biomed Eng Volume: 6 Issue: 7 Pages: 806-818
  • DOI: 10.1038/s41551-022-00874-6
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] The SARS-CoV-2 Omicron BA.1 spike G446S mutation potentiates antiviral T-cell recognition (2022)
  • Author(s): Motozono C, Toyoda M, Tan TS, Hamana H, Goto Y, Aritsu Y, Miyashita Y, Oshiumi H, Nakamura K, Okada S, Udaka K, Kitamatsu M, Kishi H, Ueno T
  • Journal Title: Nat Commun Volume: 13 Issue: 1 Pages: 5440-5440
  • DOI: 10.1038/s41467-022-33068-4
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] TCR function analysis using a novel system reveals the multiple unconventional tumor‐reactive T cells in human breast cancer‐infiltrating lymphocytes (2021)
  • Author(s): Yamaguchi Satoshi、Hamana Hiroshi、Shitaoka Kiyomi、Sukegawa Kenta、Nagata Takuya、Hayee Abdul、Kobayashi Eiji、Ozawa Tatsuhiko、Fujii Tsutomu、Muraguchi Atsushi、Tobe Kazuyuki、Kishi Hiroyuki
  • Journal Title: European Journal of Immunology Volume: 51 Issue: 9 Pages: 2306-2316
  • DOI: 10.1002/eji.202049070
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] NKG2D defines tumor‐reacting effector CD8+ T cells within tumor microenvironment (2021)
  • Author(s): Mojic M, Shitaoka K, Ohshima C, Ucche S, Lyu F, Hamana H, Tahara H, Kishi H, Hayakawa Y
  • Journal Title: Cancer Science Volume: 112 Issue: 9 Pages: 3484-3490
  • DOI: 10.1111/cas.15050
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Tetraspanin molecule CD9 as a novel marker of tumor-reactive T cells (2022)
  • Author(s): Miyahara Y, Yamane M, Hiranuka K, Kishi H, Shiku H
  • Organizer: SITC2022
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 非小細胞性肺癌 におけるネオ抗原および癌・精巣抗原特異的なCD8+T細胞集団と腫瘍抗原同定のためのSingle Cell解析を活用し たアプローチ (2022)
  • Author(s): 小室裕康, 篠原周一, 岡村文子, 村岡大輔, 福山隆, 浜名洋, 岸裕幸, 山下慶子, 黒田浩章, 松下博和
  • Organizer: 第19回日本免疫治療学会学術集会
• [Presentation] Selection of high avidity TCRs based on the expression of marker on BW cells (2022)
  • Author(s): My H, Hamana H, Kobayashi E, Ozawa T, Hayee A, Kishi H
  • Organizer: 第26回日本がん免疫学会総会
• [Presentation] Detection of HLA-independent T cell receptors derived from tumor infiltrating lymphocytes of breast cancer patients (2022)
  • Author(s): Hayee A, Yamaguchi A, Hamana H, Shitaoka K, Kobayashi E, Ozawa T, My H, Muraguchi A, Kishi H
  • Organizer: 第26回日本がん免疫学会総会
• [Presentation] Jurkat細胞を用いたTCR機能評価系の構築 (2022)
  • Author(s): 松浦史華, 浜名洋, 岸裕幸
  • Organizer: 第26回日本がん免疫学会総会
• [Presentation] Single Cell解析を活用した非小細胞性肺癌におけるネオ抗原および癌・精巣抗原特異的なCD8+T細胞集団の同定 (2022)
  • Author(s): 小室裕康, 篠原周一, 福嶋恭啓, 杉田裕介, 松井琢哉, 高橋祐介, 岡村文子, 村岡大輔, 福山隆, 浜名洋, 岸裕幸, 田中雄 希, 尾上広祐, 小野口和英, 山下慶子, 山口類, 黒田浩章, 岩田尚, 松下博和
  • Organizer: 第26回日本がん免疫学会総会
• [Presentation] マウスモデルにおけるIn silico解析を用いた新規がん抗原の同定と難治性がんの克服 (2022)
  • Author(s): 上田翔平, 牛島美保, 入江厚, 千住覚, 伊藤甲雄, 浜名洋, 岸裕幸, 小笠原康悦, 宇高恵子, 江藤正俊, 西村泰治
  • Organizer: 第26回日本がん免疫学会総会
• [Presentation] T-ISAAC法によるがん特異的TCRの同定 (2022)
  • Author(s): 小林栄治, 下岡清美, 横山茂之, 岸裕幸
  • Organizer: 第81回日本癌学会学術総会
• [Presentation] 腫瘍関連抗原の能動免疫による難治性がんの克服 (2022)
  • Author(s): 上田翔平, 牛島美保, 入江厚, 千住覚, 伊藤甲雄, 浜名洋, 岸裕幸, 小笠原康悦, 宇高恵子, 江藤正俊, 西村泰治
  • Organizer: 第81回日本癌学会学術総会
• [Presentation] CAR-T細胞疲弊におけるNFATシグナルの関与 (2022)
  • Author(s): 紅露拓, 洞口俊, 岸裕幸, 辻祥太郎, 今井浩三, 笹田哲朗
  • Organizer: 第81回日本癌学会学術総会
• [Presentation] 肺癌におけるネオ抗原および癌・精巣抗原特異的なCD8+T細胞集団と腫瘍抗原同定のためのSingle Cell解析を活用したアプロー チ (2022)
  • Author(s): 小室裕康, 篠原周一, 岡村文子, 村岡大輔, 福山隆, 浜名洋, 岸裕幸, 山下慶子, 黒田浩章, 松下博和
  • Organizer: 第81回日本癌学会学術総会
• [Presentation] Analysis of HLAclass- I unrestricted T cell receptors obtained from tumor infiltrating lymphocytes of breast cancer patients (2022)
  • Author(s): Hayee A, Yamaguchi S, Hamana H, Shitaoka K, Kobayashi E, Ozawa T, My H, Muraguchi A, Kishi H
  • Organizer: 第51回日本免疫学会学術集会
• [Presentation] Selection of highly responsive TCRs by analysis combining the expression of multiple markers on BW5147.3 T cells (2022)
  • Author(s): My H, Hamana H, Kobayashi E, Ozawa T, Dang S, Hayee A, Kishi H
  • Organizer: 第51回日本免疫学会学術集会
• [Presentation] Rapid cloning of antigen-specific T-cell receptors by applying T cell cis-activation (2022)
  • Author(s): Kobayashi E, Ozawa T, Tajiri K, Kusano S, Yokoyama S, Muraugchi A, Kishi H
  • Organizer: 第51回日本免疫学会学術集会
• [Presentation] Non-viral engineering of human iPS cells to manufacture rejuvenated TCR T cells for cancer immunotherapy. (2021)
  • Author(s): Osawa M, Gee P, Ueno M, Saikawa R, Sato E, Koizumi K, Akizuki M, Ohara K, Okuyama K, Sakamoto S, Yokoyama N, Ueda S, Wang B, Kawai Y, Nakatsura T, Hamana H, Kishi H, Kaneko S, Calvin B, Hitoshi Y.
  • Organizer: European Society of Gene & Cell Therapy 2021
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Characterization of HLA class I-unrestricted T cells found in tumor infiltrating lymphocytes of breast cancer patients. (2021)
  • Author(s): Abdul Hayee, Yamaguchi S, Hamana H, Shitaoka K, Kobayashi E, Ozawa T, Muraguchi A, Kishi H.
  • Organizer: 第80回日本癌学会学術総会
• [Presentation] Comprehensive TCR-function analysis in TILs of breast cancer revealed multiple tumor-reactive MR1-restricted TCRs. (2021)
  • Author(s): Kishi H, Yamaguchi S, Hamana H, Shitaoka K, Nagata T, Kobayashi E, Ozawa T, Muraguchi A.
  • Organizer: 第50回日本免疫学会学術集会
• [Presentation] Identification of tumor antigen-specific TCRs using immunospot array assay on a chip(T-ISAAC) technology. (2021)
  • Author(s): Kobayashi E, Ozawa T, Hamana H, Muraguchi A, Kishi H.
  • Organizer: 第50回日本免疫学会学術集会
• [Presentation] Screening of neoantigen-specific TCRs using TAP fragment and Jurkat cells. (2021)
  • Author(s): Hamana H, Miyahara Y, Kobayashi E, Ozawa T, Muraguchi A, Shiku H, Kishi H.
  • Organizer: 第50回日本免疫学会学術集会