重粒子線治療と腫瘍免疫の賦活化・抑制について

• Project/Area Number: 22K15889
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 52040:Radiological sciences-related
• Research Institution: Gunma University (2023); National Institutes for Quantum Science and Technology (2022)
• Principal Investigator: 森 康晶 群馬大学, 大学院医学系研究科, 研究員 (80931310)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2024: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2022: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
• Keywords: 重粒子線治療 / 粒子線治療 / 放射線治療 / 腫瘍微小環境 / 免疫関連分子 / 粒子線 / 免疫療法 / 重粒子線

Outline of Research at the Start

多くのがんにおいて炭素イオン線照射によりPD-1・PD-L1のような抗腫瘍免疫を調節する免疫関連分子がどんな発現変化を示すか未だ明らかとなっていない。また、放射線照射による腫瘍細胞の免疫関連分子発現はがんの種類や細胞環境などによって異なることが知られており、がん種による発現変化を明らかにする必要がある。
本研究ではPD-L1のように抗腫瘍免疫を調節する免疫関連分子が細胞実験レベルでの炭素イオン線照射で発現が亢進・抑制されるか否かを検討する。本研究の成果は、炭素イオン線治療と免疫治療併用の相乗的抗腫瘍効果のメカニズムを明らかにし、効果的ながん治療を確立するための分子生物学的基盤になると期待される。

Outline of Annual Research Achievements

日本人の主要な死因は癌である。現在行われているがんの治療は、主に①手術療法、②放射線療法、③化学療法（抗がん剤）、④免疫療法の4つがある。中でも免疫治療の発展は目覚ましいものがある。しかしながら、我々が期待する治療効果には達していないというのが現状であり、更なる治療法の開発が望まれる。
重粒子線治療はその殺細胞効果の高さからX線に対して抵抗性の悪性腫瘍に対する適応拡大が期待されている。日本では前立腺癌や切除不能な骨軟部腫瘍などに加えて、2022年4月から切除不能肝細胞癌、切除不能局所進行性膵癌、切除不能子宮頸部腺癌に対して保険収載された。重粒子線治療と化学療法や免疫療法を併用することにより、これまで困難だった癌治療の飛躍的な治療効果向上が見込まれている。
複数の第III相臨床試験においては、免疫チェックポイント阻害薬である抗PD-1抗体、抗PD-L1抗体の高い有効性が明らかとなっている。我々は子宮頸癌の臨床検体における放射線治療・炭素イオン線治療中のPD-L1発現がすでに亢進していることを報告した。しかしながら、放射線照射による腫瘍細胞の免疫関連分子発現はがんの種類や細胞環境などによって異なることが知られており、その他のがん種でどのような発現変化を示すかを明らかにする必要がある。そこで本研究ではPD-L1のように抗腫瘍免疫を調節する免疫関連分子が、細胞実験レベルでの炭素イオン線照射で発現が亢進・抑制されるか否かを検討する。本研究の成果は、炭素イオン線治療と免疫治療併用の相乗的抗腫瘍効果のメカニズムを明らかにし、効果的ながん治療を確立するための分子生物学的基盤になると期待される。
放射線による抗腫瘍効果にはCD8陽性T細胞が必要であることから、放射線治療を行なった患者の治療前後の生検サンプルにCD8で免疫染色を行い、腫瘍細胞への浸潤を評価した。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

時間的制約のため、生物実験を予定通り行うことができなかった。

Strategy for Future Research Activity

現在行っている放射線治療を行なった患者の治療前後の子宮頸がんの生検サンプルにCD8で免疫染色検体の写真撮影は終了し、ImageJを使用して腫瘍細胞への浸潤を評価する予定である。
また、生物実験として骨肉腫の細胞株であるU2OS細胞、子宮頸部腺癌の細胞株であるHeLa細胞などを培養し、様々な線量で炭素イオン線照射、X線照射を行い、コロニーアッセイ法を用いて、細胞生存率を比較する。上記で求めた細胞生存率からD10（10%の細胞が生存する線量）を用いて、炭素イオン線照射、X線照射を行い、real-time PCRによるmRNAの定量・フローサイトメトリー・ウェスタンブロット・免疫染色などで免疫関連分子の発現を検討する。