新規マウス担癌irAEモデルを用いた免疫チェックポイント阻害薬耐性機序の解明

• Project/Area Number: 22K15617
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 50020:Tumor diagnostics and therapeutics-related
• Research Institution: Foundation for Biomedical Research and Innovation at Kobe
• Principal Investigator: 三重 慧一郎 公益財団法人神戸医療産業都市推進機構, その他部局等, 研究員 (30791082)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2024-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2022: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
• Keywords: 免疫チェックポイント阻害薬 / 免疫関連有害事象 / PD-1 / CD8陽性T細胞

Outline of Research at the Start

免疫チェックポイント阻害薬（ICIs）は、顕著な抗腫瘍効果を示す一方で、治療効果が得られない症例が一定数いることが問題となっている。申請者は、担癌皮膚免疫関連有害事象（irAE）モデルマウスにおいて、抗PD-L1抗体の抗腫瘍効果に個体差がある中で、その抗腫瘍効果とirAEの発症が連動することを示唆する結果を得た。このことから、遺伝的背景や抗原の種類、腫瘍微小環境に非依存的な全身性の免疫抑制機構が、ICIsの治療効果に影響していると推察された。本研究では、T細胞の免疫応答を全般的に抑制する鍵となる要因を多角的に探索することでICIsの抗腫瘍効果とirAE発症が連動する機序を解明することを目指す。

Outline of Annual Research Achievements

抗PD-1抗体をはじめとする免疫チェックポイント阻害薬（ICIs）は顕著な抗腫瘍効果を示す一方で、同一腫瘍種においても治療効果が得られる症例と得られない症例がいることが問題となっている。本研究の目的は、申請者が独自に開発した担癌皮膚免疫関連有害事象(irAE)モデルマウスを用いて、ICIsの治療効果が得られるかどうかを左右する鍵となる腫瘍によるT細胞抑制機序を明らかにすることである。
令和4年度は、まず試験に供するマウス数を増やして独自の担癌皮膚irAEモデルマウスにおける抗PD-L1抗体と皮膚irAEの程度の関連を検証した。その結果、両者が良好な負の相関を示すことが確認され、本モデルマウスが実臨床で認められるirAEの発症とICIsの治療効果が相関する現象を再現するものであることが示唆された。続いて、腫瘍の有無が皮膚irAEに及ぼす影響を検証し、担癌マウスでは皮膚irAEの程度が有意に軽減するとともに、浅耳下腺リンパ節のCD8陽性エフェクターT細胞が有意に減少することを明らかにした。これらの結果から、腫瘍はCD8陽性T細胞におけるT細胞受容体（TCR）シグナル伝達を阻害し、その程度の差異がICIsの治療効果やirAE発症の個体差を引き起こすのではないかと考えられた。
この仮説を検証するため、マウスに腫瘍を接種後、皮膚irAEを誘導する前の段階で腫瘍領域リンパ節を採取してリンパ節細胞をin vitroにて固相化抗CD3抗体を用いて刺激し、フローサイトメーターでリン酸化ZAP70の発現を解析した。その結果、予想に反して腫瘍の増大とリン酸化ZAP70の発現に正の相関が認められ、腫瘍はTCRシグナル伝達のより下流を阻害している可能性が推測された。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

皮膚irAEを誘導した後の段階では、CD8陽性T細胞の分化が進んだ状態であるためにICIsの治療効果と皮膚irAE発症の関連の鍵となる因子の探索には適さないことが推測されたため、皮膚irAEを誘導する前の段階で採取してin vitroで刺激したCD8陽性T細胞を用いて目的の因子を探索する計画に変更したが、その条件設定に時間を要したため、今年度中には当初の計画で予定していた遺伝子発現の網羅的解析等を実施できなかった。

Strategy for Future Research Activity

これまでの研究結果から、担癌皮膚irAEモデルマウスにおけるICIsの治療効果と皮膚irAE発症の関連には腫瘍によるTCRシグナル伝達の阻害が関連していることが示唆されたため、その解析をフローサイトメーターを用いて遂行する予定である。さらに、これと並行して、皮膚irAE発症前に摘出した腫瘍領域リンパ節からCD8陽性T細胞をセルソーターを用いて分離し、in vitroで活性化したのちにDNAマイクロアレイ法による遺伝子発現の網羅的解析に供して、ICIsの治療効果の個体差と関連する因子を探索する予定である。