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微小環境におけるイソ酪酸の癌免疫応答作用機序の解明

Research Project

Project/Area Number 22K09675
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 56050:Otorhinolaryngology-related
Research InstitutionShowa University

Principal Investigator

村山 正和  昭和大学, 医学部, 助教 (40927802)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 吉村 清  昭和大学, 大学共同利用機関等の部局等, 教授 (30346564)
倉増 敦朗  昭和大学, 大学共同利用機関等の部局等, 教授 (90302091)
細沼 雅弘  昭和大学, 大学共同利用機関等の部局等, 講師 (20836457)
Project Period (FY) 2022-04-01 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Keywords短鎖脂肪酸 / 腸内細菌 / 腫瘍微小環境 / 癌免疫療法 / イソ酪酸 / 頭頸部癌
Outline of Research at the Start

近年、頭頚部癌の治療に免疫チェックポイント阻害薬が登場したが、有効性の改善が課題である。腫瘍微小環境へのアプローチとして腸内細菌やその代謝物である短鎖脂肪酸が注目されるがまだ不明な点が多く、我々は短鎖脂肪酸であるイソ酪酸に注目した。 in vitro及びマウスを用いたin vivoにおいてイソ酪酸の癌・免疫細胞に及ぼす作用および腫瘍微小環境における抗腫瘍効果への影響を明らかにする。本研究は、癌免疫療法の創薬や新たなバイオマーカーの発見につながる可能性があり、免疫チェックポイント阻害薬治療の有効性の改善が期待できる。

Outline of Annual Research Achievements

目的:
免疫チェックポイント阻害薬(ICIs)は奏功率の低さが課題であり、その効果は腫瘍微小環境に影響される。特に腸内細菌とその代謝産物である短鎖脂肪酸(SCFA)は癌免疫の重要な制御因子であるが、個々のSCFAの効果はまだ不明な点が多い。 我々はイソ酪酸に注目し, 癌・免疫細胞に対する作用および腫瘍微小環境における抗腫瘍効果への影響を明らかにすることを目指す。
進捗状況:
研究1年目は、ヒト癌細胞および T細胞の細胞濃度に差をつけて共培養することで、腫瘍微小環境における癌免疫相互作用を解明していくために 適正と考えられる濃度の共培養の系を確立した。この共培養に7種類のSCFAを様々な濃度で投与した結果、イソ酪酸が癌細胞の増殖を選択的に抑制し、最も抗腫瘍効果が高いと考えられた。イソ酪酸が共培養下におけるT細胞の表現型に及ぼす影響をフローサイトメトリーで解析し、イソ酪酸が共培養環境において腫瘍への直接の抗腫瘍効果だけでなく、T細胞を活性化することが考えられた。
研究2年目は、イソ酪酸のT細胞への影響をさらに明らかにするため、ヒト及びマウスT細胞の単独培養にイソ酪酸を投与し、T細胞の遺伝子発現をqPCRで解析した。共培養系でのフローサイトメトリーの結果とほぼ一致しており、イソ酪酸のT細胞に対する直接的な活性化作用が強調された。さらにイソ酪酸はT細胞におけるPD-1の発現を上昇させることが分かり、抗PD-1抗体との相乗的な抗腫瘍効果を示すと仮定した。そこでBALB/Cを用いた皮下腫瘍モデルのマウスにイソ酪酸100mMを経口投与し抗PD-1抗体と併用することで腫瘍増殖を抑制することを確認した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

癌細胞および T細胞の適切な共培養の系を確立するのに時間を要したが、in vitroにおけるイソ酪酸の癌細胞やT細胞への効果を確認することができ、in vivoでの実験にも概ね順調に進展した。

Strategy for Future Research Activity

今後さらにin vitro および in vivoにおいて試行回数を重ねて検証し、抗腫瘍効果発揮時の腫瘍組織や免疫細胞の解析を免疫染色やフローサイトメトリー、qPCRを用いて行っていく。

Report

(2 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2024 2023 2022

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 3 results) Presentation (5 results)

  • [Journal Article] Nivolumab receptor occupancy on effector regulatory T cells predicts clinical benefit2024

    • Author(s)
      Hosonuma Masahiro、Hirasawa Yuya、Kuramasu Atsuo、Murayama Masakazu、Narikawa Yoichiro、et al.
    • Journal Title

      Cancer Science

      Volume: 115 Issue: 3 Pages: 752-762

    • DOI

      10.1111/cas.16061

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Butyricimonas is a key gut microbiome component for predicting postoperative recurrence of esophageal cancer2024

    • Author(s)
      Otsuka Koji、Isobe Junya、Asai Yoshiyuki、Nakano Tomohisa、Hattori Kouya、Horiike Atsushi、Goto Satoru、Murakami Masahiko、Kim Yun-Gi、Tsunoda Takuya、Yoshimura Kiyoshi et al.
    • Journal Title

      Cancer Immunology, Immunotherapy

      Volume: 73 Issue: 2 Pages: 23-23

    • DOI

      10.1007/s00262-023-03608-y

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Turicibacter and Acidaminococcus predict immune-related adverse events and efficacy of immune checkpoint inhibitor2023

    • Author(s)
      Hamada Kazuyuki、Isobe Junya、Hattori Kouya、Horiike Atsushi、Kim Yun-Gi、Tsunoda Takuya、Yoshimura Kiyoshi et al.
    • Journal Title

      Frontiers in Immunology

      Volume: 14 Pages: 1164724-1164724

    • DOI

      10.3389/fimmu.2023.1164724

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 頭頸部癌微小環境に対する腸内細菌代謝産物短鎖脂肪酸の免疫学的影響2023

    • Author(s)
      村山 正和、細沼 雅弘、倉増 敦朗、吉村 清
    • Organizer
      第124回日本耳鼻咽喉科頭頸部外科学会 総会・学術講演会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] Effect of Short-Chain Fatty Acids on Head and Neck Cancer2023

    • Author(s)
      村山 正和、細沼 雅弘、倉増 敦朗、吉村 清
    • Organizer
      AAO-HNSF 2023 Annual Meeting & OTO Experience
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 短鎖脂肪酸による頭頸部癌微小環境に対する免疫学的修飾の試み2022

    • Author(s)
      村山 正和、細沼 雅弘、倉増 敦朗、吉村 清
    • Organizer
      第123回日本耳鼻咽喉科学会総会学術講演会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] Short-chain fatty acid A, metabolites of intestinal bacteria, enhances the efficacy of anti-PD-1 therapy for head and neck cancer through activation of T cells and M1 macrophages.2022

    • Author(s)
      村山 正和、細沼 雅弘、倉増 敦朗、吉村 清
    • Organizer
      第26回日本がん免疫学会総会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 腸内細菌代謝産物短鎖脂肪酸AはT細胞活性化およびM1マクロファージ誘導を介して頭頸部がんに対する抗PD-1抗体療法の作用を増強する2022

    • Author(s)
      村山 正和、細沼 雅弘、倉増 敦朗、吉村 清
    • Organizer
      第7回日本骨免疫学会
    • Related Report
      2022 Research-status Report

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Published: 2022-04-19   Modified: 2024-12-25  

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