CUL5の発現抑制を介したT細胞の活性制御のメカニズム解明とその臨床応用

• Project/Area Number: 22K08501
• 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: Nagoya University
• Principal Investigator: 寺倉 精太郎 名古屋大学, 医学部附属病院, 講師 (40625141)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: Cullin-5 / E3 ubiquitine ligase / CAR-T / キメラ抗原レセプター / JAK-STAT pathway / 遺伝子改変T細胞療法 / キメラ抗原受容体遺伝子 / CAR-T細胞療法 / CUL5

Outline of Research at the Start

CD19に対するキメラ抗原受容体遺伝子を導入したT細胞療法 (CAR-T細胞療法)はこれまでの治療と比べて格段に良好な治療成績を示していますが、それでも効果が不十分な患者さんがおられます。そのため、我々は細胞の機能強化を目的としてこの研究を行います。すでにスクリーニングの結果、CUL5という遺伝子をノックアウトすることによりCAR-T細胞がCD19抗原陽性腫瘍細胞と出会ったあと、よく増えるようになることがわかっています。その効果のメカニズムを明らかにし、ヒトTリンパ球におけるCUL5の働きを解明することがこの研究の目的です。

Outline of Annual Research Achievements

E3ユビキチンリガーゼであるCullin-5 (CUL5)を、Genome wide CRISPR screeningから標的遺伝子として同定した。CUL5-KOの効果についてCD19を標的としたキメラ抗原受容体遺伝子導入T細胞(CAR-T細胞)を用いて機能を検討してきた。
CUL5-KOによりインターロイキン-２およびcommon gamma chain関連サイトカインの下流であるJAK-STAT pathwayのタンパクのリン酸化が遷延することを示した。これにより抗原刺激後の細胞増殖が遷延・増強し、T細胞レセプター刺激後のエフェクター細胞分画が増加する。この効果は免疫不全マウスにヒト由来腫瘍を移植して作成した動物モデルでも検証し、確認できた。
CUL5-KOを行う場合には電気穿孔法を用いるのが一般的であるが、これにより細胞がいったんかなりの割合で死滅する。その後生き残った細胞で前述のような効果がみられるが、その効率は決して良くない。そのため我々はCUL5の発現を抑制するshort hairpin RNAを用いて電気穿孔を行わずにCUL5の働きを落とすシステム（shCUL5）を作成した。このシステムにより一度のレンチウイルスによる遺伝子導入でCARとshCUL5の双方を発現させることが可能であり、効率よくCUL5発現低下細胞を作ることができる。shCUL5-CD19CARおよびshCUL5-CD37CARを用いた実験で、同様に効果の増強を示すかどうか検討したところ、CD19CARでは同様の効果が確認できた。引き続き、我々のグループの持つ、その他のCARにおいても同様の効果が得られるかどうかについて検討を進めている。

Current Status of Research Progress

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

Reason

昨年来応用に関する検討として複数のCARを用いた動物実験をおこなってきている。本年はさらに新規のオリジナルCARを用いてshCUL5との併用について検討を行う予定としている。

Strategy for Future Research Activity

CUL5-KOおよびshCUL5によるCAR-T細胞の増幅・増強効果が動物実験レベルで示すことができたため、現在論文投稿中である。前述のように新たなCAR-T細胞をモデルとして実験を展開していく。

Research Products

• [Journal Article] Scoring system for optimal cord blood unit selection for single cord blood transplantation (2024)
  • Author(s): Watanabe Mizuki、Konuma Takaaki、Imahashi Nobuhiko、Terakura Seitaro、Kanda Junya et al.
  • Journal Title: Cytotherapy Volume: 26 Issue: 3 Pages: 286-298
  • DOI: 10.1016/j.jcyt.2023.12.001
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Impact of Center Volume on Chronic Graft Versus Host Disease in Patients With Allogeneic Stem Cell Transplantation (2024)
  • Author(s): Shimomura Yoshimitsu、Kitamura Tetsuhisa、Murata Makoto、Matsuo Keitaro、Ito Yuri、Ichinohe Tatsuo、Hashii Yoshiko、Goto Hideki、Kato Koji、Ishimaru Fumihiko、Sato Atsushi、Onizuka Makoto、Yanagisawa Atsumi、Ohbiki Marie、Tabuchi Ken、Atsuta Yoshiko、Fukuda Takahiro、Kanda Junya、Terakura Seitaro
  • Journal Title: Transplantation and Cellular Therapy Volume: 30 Issue: 3 Pages: 326.e1-326.e14
  • DOI: 10.1016/j.jtct.2024.01.056
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A convolutional neural network-based model that predicts acute graft-versus-host disease after allogeneic hematopoietic stem cell transplantation (2023)
  • Author(s): Jo Tomoyasu、Arai Yasuyuki、Kanda Junya、Kondo Tadakazu、Ikegame Kazuhiro、Uchida Naoyuki、Doki Noriko、Fukuda Takahiro、Ozawa Yukiyasu、Tanaka Masatsugu、Ara Takahide、Kuriyama Takuro、Katayama Yuta、Kawakita Toshiro、Kanda Yoshinobu、Onizuka Makoto、Ichinohe Tatsuo、Atsuta Yoshiko、Terakura Seitaro
  • Journal Title: Communications Medicine Volume: 3 Issue: 1 Pages: 67-67
  • DOI: 10.1038/s43856-023-00299-5
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Antibody response after third dose of COVID-19 mRNA vaccination in allogeneic hematopoietic stem cell transplant recipients is comparable to that in healthy counterparts (2023)
  • Author(s): Takagi Erina、Terakura Seitaro、Fujigaki Hidetsugu、Okamoto Akinao、Miyao Kotaro、Sawa Masashi、Morishita Takanobu、Goto Tatsunori、Ozawa Yukiyasu、Nishida Tetsuya、Fukushima Nobuaki、Ozeki Kazutaka、Hanajiri Ryo、Saito Kuniaki、Murata Makoto、Tomita Akihiro、Kiyoi Hitoshi
  • Journal Title: International Journal of Hematology Volume: 118 Issue: 4 Pages: 462-471
  • DOI: 10.1007/s12185-023-03648-1
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Dual CAR-T Cells Targeting CD19 and CD37 Are Effective in Target Antigen Loss B-cell Tumor Models (2023)
  • Author(s): Imai Kanae、Takeuchi Yuki、Terakura Seitaro、Okuno Shingo、Adachi Yoshitaka、Osaki Masahide、Umemura Koji、Hanajiri Ryo、Shimada Kazuyuki、Murata Makoto、Kiyoi Hitoshi
  • Journal Title: Molecular Cancer Therapeutics Volume: 23 Issue: 3 Pages: 381-393
  • DOI: 10.1158/1535-7163.mct-23-0408
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Effect of graft-versus-host disease on outcomes of HLA-haploidentical peripheral blood transplantation using post-transplant cyclophophamide (2023)
  • Author(s): Shimomura Yoshimitsu、Komukai Sho、Kitamura Tetsuhisa、Terakura Seitaro et al.
  • Journal Title: Bone Marrow Transplantation Volume: 59 Issue: 1 Pages: 66-75
  • DOI: 10.1038/s41409-023-02142-w
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Optimization of the proliferation and persistency of CAR T cells derived from human induced pluripotent stem cells. (2023)
  • Author(s): Ueda T, Shiina S, Iriguchi S, Terakura S, Kawai Y, Kabai R, Sakamoto S, Watanabe A, Ohara K, Wang B, Xu H, Minagawa A, Hotta A, Woltjen K, Uemura Y, Kodama Y, Seno H, Nakatsura T, Tamada K, Kaneko S.
  • Journal Title: Nat Biomed Eng. Volume: 7(1) Pages: 24-37
  • DOI: 10.1038/s41551-022-00969-0
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Different effects of thymoglobulin on acute leukemia with pre-transplant residual blasts in HLA mismatch transplantation. (2023)
  • Author(s): Wakamatsu M, Murata M, Kanda J, Fukushima K, Fukuda T, Najima Y, Katayama Y, Ozawa Y, Tanaka M, Kanda Y, Eto T, Takada S, Kako S, Uchida N, Kawakita T, Yoshiko H, Ichinohe T, Atsuta Y, Terakura S; GVHD Working Group of the Japan Society for Hematopoietic Cell Transplantation.
  • Journal Title: Int J Hematol. Volume: online ahead of print Issue: 6 Pages: 889-899
  • DOI: 10.1007/s12185-023-03563-5
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Enrichment of T-cell proliferation and memory gene signatures of CD79A/CD40 costimulatory domain potentiates CD19CAR-T cell functions. (2022)
  • Author(s): Ung S, Choochuen P, Khopanlert W, Maneechai K, Sangkhathat S, Terakura S, Julamanee J.
  • Journal Title: Front Immunol. Volume: 13 Pages: 1064339-1064339
  • DOI: 10.3389/fimmu.2022.1064339
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] Analysis of Metabolic Mechanism of CD19CAR-T with CD79A/CD40 Co-Stimulatory Domain Based on Comparison with Established CAR-Ts (2023)
  • Author(s): Takeuchi, Yuki; Terakura, Seitaro; Hirano, Shiho; Yokota, Hirofumi; Kuwano, Shihomi; Osaki, Masahide; Adachi, Yoshitaka; Imai, Kanae; Julamanee, Jakrawadee; Hanajiri, Ryo; Murata, Makoto; Kiyoi, Hitoshi
  • Organizer: 65th Annual Meeting of the American-Society-of-Hematology (ASH)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 重症サイトカイン放出症候群はB細胞リンパ腫に対するCAR-T療法の遷延性血球減少症と関連している (2023)
  • Author(s): 葉名尻 良, 佐藤 貴彦, 古川 勝也, 牛島 洋子, 島田 和之, 石川 裕一, 寺倉 精太郎, 清井 仁
  • Organizer: 第85回日本血液学会学術集会
• [Presentation] CD79A/CD40を共刺激ドメインに持つCD19-CAR-Tの分子メカニズムの解明 (2023)
  • Author(s): 竹内 裕貴, 寺倉 精太郎, 横田 裕史, 桑野 史穂美, 安達 慶高, 今井 奏衣, ジャクラワディー ジュラマニー, 葉名尻 良, 村田 誠, 清井 仁
  • Organizer: 第85回日本血液学会学術集会
• [Presentation] Novel CAR-T cell therapy for solid tumors targeting epithelial V-like antigen 1 (2023)
  • Author(s): Osaki, Masahide; Terakura, Seitaro; Sunagawa, Masaki; Kokuryo, Toshio; Nishida, Tetsuya; Murata, Makoto; Kiyoi, Hitoshi
  • Organizer: 第82回日本癌学会学術総会
• [Presentation] Current status of CD19CAR-T therapy and attempts to improve therapeutic effectiveness by enhancing effector functions (2023)
  • Author(s): Terakura Seitaro
  • Organizer: 第82回日本癌学会学術総会
  • Invited
• [Presentation] 固形癌特異的に発現するEva1を標的抗原とした新規CAR-T細胞療法の開発 (2023)
  • Author(s): 尾崎正英、寺倉精太郎、岩佐拓磨、平野志帆、横田裕史、桑野史穂美、竹内祐貴、安達慶高、葉名尻良、清井仁
  • Organizer: 第15回日本血液疾患免疫療法学会学術集会
• [Presentation] CNS浸潤を伴う初発DLBCLに対してHD-MTX併用R-CHOP療法を施行した3例 (2023)
  • Author(s): 古川 勝也、中島麻梨絵、葉名尻 良、牛島 洋子、島田 和之、石川 裕一、寺倉 精太郎、清井 仁
  • Organizer: 第12回日本血液学会東海地方会
• [Presentation] CD19およびCD37を標的とするdual CAR-T療法は標的抗原喪失B細胞腫瘍モデルに有効である (2022)
  • Author(s): 今井奏衣, 寺倉精太郎, 奥野真吾, 安達慶高, 尾崎正英, 竹内裕貴, 梅村晃史, 葉名尻良, 島田和之, 村田誠, 清井仁
  • Organizer: 日本血液学会学術集会
• [Presentation] CD19およびCD37を標的とするdual CAR-T療法の開発 (2022)
  • Author(s): 竹内 裕貴、今井 奏衣、寺倉 精太郎、尾﨑 正英、安達 慶高、奥野 真吾、葉名尻 良、村田 誠、清井 仁
  • Organizer: 日本血液疾患免疫療法学会
• [Presentation] チサゲンレクルユーセル輸注後におけるCAR-Tの体内動態と治療成績の検討 (2022)
  • Author(s): 葉名尻良，古川勝也，中島麻梨絵，牛島洋子，島田和之， 石川裕一，寺倉精太郎，村田誠，清井仁
  • Organizer: 第 11 回 日本血液学会東海地方会
• [Patent(Industrial Property Rights)] ポリヌクレオチド (2022)
  • Inventor(s): 寺倉精太郎、安達慶高、清井仁
  • Industrial Property Rights Holder: 寺倉精太郎、安達慶高、清井仁
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Filing Date: 2022
  • Overseas
• [Patent(Industrial Property Rights)] ポリヌクレオチド (2022)
  • Inventor(s): 寺倉精太郎、安達慶高、清井仁
  • Industrial Property Rights Holder: 寺倉精太郎、安達慶高、清井仁
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Filing Date: 2022