先端的分子イメージング法を基盤としたBiTE抗体療法の解析

• Project/Area Number: 22K08487
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 54010:Hematology and medical oncology-related
• Research Institution: Tokyo Medical University
• Principal Investigator: 西嶋 仁 東京医科大学, 医学部, 講師 (60425410)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 横須賀 忠 東京医科大学, 医学部, 主任教授 (10359599)
• 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: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
• Keywords: BiTE / TCRマイクロクラスター / hCD19 / hCD3 / BiTE抗体療法 / 分子イメージング

Outline of Research at the Start

T細胞とがん細胞を架橋しがん細胞を傷害する二重特異性T細胞誘導 (BiTE) 抗体を用いたがん免疫療法は、臨床現場で有用性を示しているが、T細胞がどのように活性化され腫瘍を殺すのかという作用機序の解明は未だ残されたままである。本応募研究では、独創的かつ革新的イメージングシステムを用いることで、BiTE抗体によるT細胞の活性化シグナル伝達経路を可視化し、BiTE抗体を介した腫瘍殺傷機能におけるT細胞の分化状態と補助シグナルの関係性を明らかにすると同時に、生体内におけるBiTE抗体の動体とT細胞活性化の場を検討することで、次世代BiTE抗体療法の創出の基盤となるアイデアを提案する。

Outline of Annual Research Achievements

T細胞とがん細胞を架橋し、がん細胞を傷害する二重特異性T細胞誘導 (Bispecific T-cell Engager: BiTE) 抗体を用いたがん免疫療法は、臨床現場で有用性を示しているが、T細胞がどのように活性化され腫瘍を殺すのかという作用機序について未だ不明な点がある。
本研究を遂行するため、抗hCD19/hCD3 BiTE抗体によるT細胞の活性化を1細胞1分子観察するシステムを確立した。がん抗原 (hCD19) を提示できる平面脂質二重膜を作成し、Jurkat T細胞、および、ヒト末梢血から調整したT細胞を用いて、BiTE抗体によるT細胞の活性化をTCRマイクロクラスターの形成を指標として可視化することに成功した。さらに、蛍光ラベルしたBiTE抗体を用いることによって、TCRマイクロクラスターとBiTEが確かに共局在することを確認した。また、抗原-TCRを介したT細胞の活性化と同様、BiTE抗体によるT細胞の活性化においても、TCRマイクロクラスターの形成の後、ICAM-1に囲まれたcSMACの形成を観察している。
次に、本研究で解決すべきテーマの一つである、BiTE抗体によって惹起されるT細胞の活性化において、補助受容体シグナルの寄与について検討した。その結果、hCD19に加えてCD80存在下では活性型補助刺激受容体CD28がBiTE作用時にはTCRと共局在し、IL-2産生を上昇させることが判明した。一方、PD-L1存在下では抑制型補助刺激受容体PD-1がBiTE作用時にはTCRと共局在し、IL-2産生を抑制することが判明した。また、この抑制は抗PD-1抗体によって解除できることを確認した。

Current Status of Research Progress

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

Reason

本研究の肝要な点である、1分子イメージングが可能な超解像顕微鏡とがん抗原を提示できる平面脂質二重膜との革新的融合システムを用いて、BiTE抗体依存的なTCRマイクロクラスターの形成を可視化することに成功した。TCRマイクロクラスターは、T細胞のがん抗原の認識と、それに続く活性化を惹起する機能的活性化シグナルユニットである。ヒト白血病T細胞由来の細胞株Jurkat T細胞のみならず、ヒト末梢血から調整したT細胞においても、BiTE抗体によるT細胞の活性化をTCRマイクロクラスターの形成を指標として可視化している。
本研究で解決すべきテーマの一つである、BiTE抗体によって惹起される抗腫瘍効果における活性型補助受容体CD28シグナル、抑制型補助刺激受容体PD-1の寄与について解析している。

Strategy for Future Research Activity

本研究を遂行するための、BiTE抗体によるT細胞の活性化を1細胞1分子観察するシステムは確立した。今後は解決すべき3つのテーマ、1) T細胞分化段階におけるBiTE抗体の作用機序とCTLとして機能するための分化の必要性、2) BiTE抗体によって惹起される抗腫瘍効果における活性型補助受容体CD28シグナルの寄与、3) T細胞の分化ス テージを含めたT細胞の活性化の場の理解、それぞれの研究を以下のように遂行する。
1) CTLの分化状態の違いがBiTE抗体の作用機序に違いをもたらすのか解明する。ヒト末梢血からT細胞を分離して、ナイーブT細胞とメモリーT細胞の違いを検討する。また、抗原特異性を必要としないサイトカイン刺激をしたBystander T細胞、in vitroで抗原刺激をしたT細胞についても検討を加える。
2) BiTE抗体によって惹起される抗腫瘍効果に対する、活性型補助刺激受容体CD28シグナルの寄与は確認した。今後は、CD86とCD28によるクラスター形成も解析する。 細胞障害活性の測定は、hCD80発現preB細胞由来NALM-6細胞を標的細胞とし、 CD80の有無の違いを検討する。
3) マウスに静注したBiTE抗体のin vivoにおける動態と正常B細胞の必要性を検討する。そのために現在マウスCD3eをヒトCD3eに置換したマウスを作出を試みている。