悪性グリオーマの遺伝子細胞治療に向けたヒト歯髄幹細胞の加工と製剤化

• Project/Area Number: 22K07289
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 50020:Tumor diagnostics and therapeutics-related
• Research Institution: Aichi Medical University
• Principal Investigator: 池野 正史 愛知医科大学, 医学部, 准教授 (80298546)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 宮地 茂 愛知医科大学, 医学部, 教授 (00293697) ; 武内 恒成 愛知医科大学, 医学部, 教授 (90206946)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2024: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000); Fiscal Year 2023: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
• Keywords: 悪性グリオーマ / 細胞治療 / 遺伝子治療 / 歯髄幹細胞 / HSVtk遺伝子 / TERT遺伝子 / 細胞寿命 / クローン化 / 遺伝子細胞治療 / 幹細胞 / 製剤化

Outline of Research at the Start

脳内を浸潤性に広がるために外科的切除が望めない悪性グリオーマに対して、ヘルペスウイルスのチミジンキナーゼ(HSVtk)による自殺遺伝子療法が期待されている。本治療法においては、HSVtk遺伝子の腫瘍組織へのデリバリーと抗腫瘍効果が必須要素である。これまでに腫瘍組織への集積機能を持つヒト間葉系幹細胞をHSVtk遺伝子のデリバリー手法とする細胞加工を開発してきた。本研究では、ヒト間葉系幹細胞の遺伝的加工を大規模に行い、腫瘍組織への集積機能を指標として高機能な細胞株を選別する。その後、細胞培養に伴う品質安定性、および抗腫瘍効果の有効性を検証し、製剤化に結びつける。

Outline of Annual Research Achievements

本研究の悪性グリオーマに対する自殺遺伝子療法とは、ヒト間葉系幹細胞を利用して自殺遺伝子HSVtkを腫瘍組織へデリバリーする方法であり、これまでにヒト間葉系幹細胞をベースとしたHSVtk保有細胞を株化する基本技術は確立した。本研究ではHSVtk保有細胞の製剤化に向けて歯髄幹細胞に特化し、HSVtk保有細胞株群から抗腫瘍効果の有効性、長期培養に伴う品質安定性などを評価対象として高機能な細胞株を選別することを目的とする。
ウイルスによる遺伝子導入とは異なり、株化に伴い培養期間が長期化するため、腫瘍組織への集積機能を維持するためにはTERT遺伝子による寿命延長は不可欠である。2022年度は、選別対象となるHSVtk保有する細胞群の作製準備段階として、歯髄幹細胞を用いて一連の作製過程を検証するとともに、歯髄幹細胞のTERT遺伝子による寿命延長効果を評価した。その結果、線維芽細胞や臍帯由来幹細胞と比較すると、歯髄幹細胞の寿命延長効果は低く、株化後数継代で増殖速度が遅くなり、細胞形態の変化が生じた。そこで、複数由来の歯髄幹細胞の検討、培養時の脱アセチル化酵素の阻害剤SAHAによる処理、および株化過程の期間短縮の検討をおこなったが、寿命延長効果の向上には至っていない。一方で、細胞種によりTERT遺伝子の効果が異なる原因を見つけるために、TERT導入の前後における遺伝子変動をRNAseqにより解析した。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

自殺遺伝子HSVtkを腫瘍組織へデリバリーするために、HSVtk保有細胞の性質維持は必須である。そのために株化細胞の作製過程において細胞寿命の延長は重要な役割を持つ。製剤化に向けて歯髄幹細胞に特化するため、TERT遺伝子導入による寿命延長効果を検討した結果、線維芽細胞や臍帯由来幹細胞と比較すると効果が低かった。歯髄幹細胞を利用した治療細胞を作製するためには、解決すべき課題が生じた。

Strategy for Future Research Activity

治療用細胞は恒久的な細胞増殖は求められていない。細胞株の樹立時点から治療に必要な細胞数を確保するまの一定期間、HSVtkの発現量、および炎症部位や腫瘍組織への集積機能が維持されていることが重要となる。そこで、遺伝子変動の結果を利用してTERTの寿命延長効果を増大させる方法を検討する。
並行して、これまでに初代細胞を不死化する手段として確立された方法を歯髄幹細胞に適用し、正常核型の維持、細胞性質の維持を評価対象として検討する。

Research Products

• [Journal Article] Potent bystander effect and tumor tropism in suicide gene therapy using stem cells from human exfoliated deciduous teeth (2023)
  • Author(s): Horikawa M, Koizumi S, Oishi T, Yamamoto T, Ikeno M, Ito M, Yamasaki T, Amano S, Sameshima T, Mitani Y, Otani Y, Yan Y, Suzuki T, Namba H, Kurozumi K
  • Journal Title: Cancer Gene Therapy Volume: 30 Issue: 1 Pages: 85-95
  • DOI: 10.1038/s41417-022-00527-5
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Inhibition of Transglutaminase 2 Reduces Peritoneal Injury in a Chlorhexidine-Induced Peritoneal Fibrosis Model (2023)
  • Author(s): Kunoki S, Tatsukawa H, Sakai Y, Kinashi H, Kariya T, Suzuki Y, Mizuno M, Yamaguchi M, Sasakura H, Ikeno M, Takeuchi K, Ishimoto T, Hitomi K, Ito Y
  • Journal Title: Laboratory Investigation Volume: 103 Issue: 4 Pages: 100050-100050
  • DOI: 10.1016/j.labinv.2022.100050
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Development of hTERT-expanded cell-based regenerative medicine in neurological diseases and spinal cord injury (2022)
  • Author(s): 池野正史、笹倉寛之、武内恒成
  • Organizer: 第45回日本神経科学大会
• [Presentation] 細胞寿命におけるTERT発現の効果と細胞治療への応用 (2022)
  • Author(s): 池野正史、鈴木伸卓、笹倉寛之、武内恒成
  • Organizer: 第45回 日本分子生物学会年会