Elucidation of the molecular mechanism of memory T cell exhaustion and development of its reprogramming method
| Project/Area Number |
22K19444
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 49:Pathology, infection/immunology, and related fields
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
吉村 昭彦 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 教授 (90182815)
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
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| Keywords | 腫瘍免疫 / T細胞 / 免疫記憶 / 疲弊 / 転写因子 / CAR-T |
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| Outline of Research at the Start |
記憶T細胞は慢性炎症や腫瘍環境では持続的な抗原刺激と何らかの環境因子によって疲弊状態(exhaustion)に陥る。結果的に疲弊化はがんにおける免疫チェックポイント療法の感受性を下げることになる。本研究は、メモリーT細胞の最終分化段階である「疲弊」の分子メカニズムを明らかにするとともに、これを解除ないし分化転換（リプログラミング）する方法を開発するものである。具体的には転写因子NR4aを中心に、腫瘍特異的な疲弊化メモリーT細胞を用いて疲弊化に重要な遺伝子を破壊ないし強制発現して、幹細胞性をもつステムセルメモリーT細胞(Tscm)に転換させる方法を開発する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
記憶T細胞は慢性炎症や腫瘍環境では持続的な抗原刺激と何らかの環境因子によって疲弊状態(exhaustion)に陥る。結果的に疲弊化はがんにおける免疫チェックポイント療法の感受性を下げることになる。本研究は、メモリーT細胞の最終分化段階である「疲弊」の分子メカニズムを明らかにするとともに、これを解除ないし分化転換(リプログラミング)する方法を開発するものである。具体的には転写因子NR4aを中心に、腫瘍特異的な疲弊化メモリーT細胞を用いて疲弊化に重要な遺伝子を破壊ないし強制発現して、幹細胞性をもつステムセルメモリーT細胞(Tscm)に 転換させる方法を開発する。本年度はCD8特異的NR4a欠損マウスの樹立とヒトNR4a欠損CAR-T細胞の作成方法の確立と抗腫瘍効果の検証、さらにフィーターフリーによる試験管内 Tscm誘導法の確立を行った。特にフィーターフリー Tscmの誘導に関しては、既報にあるOP9由来の主要な分泌タンパク質17種類をそれぞれCAR-T細胞に添加しナイーブ(CCD7+CD45RA+)分画の増加を指標に検索したところCXCL12が最も強くナイーブ分画を誘導することを見出した。また、フィーダー細胞の培養上清中には含まれていないが、Tscm誘導を促進する因子としてIGF-Iを見出した。これらの因子を組み合わせてIL-7+IGF-I+CXCL12+Notch刺激が効率よくTscmを誘導することを見出した。このようにして作成したTscmは特にTCF7, LEF1, EOMES, BCL6, JUNなどのメモリーマーカー遺伝子発現が高く、逆にNR4a2,NR4a3,BATF,IRF4,PRDM1,TOXといった疲弊マーカー遺伝子の発現が低下していた。さらに個体レベルで強い抗腫瘍効果を発揮した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
NR4aノックアウトマウスの作成は順調に進んでおり、次年度で解析を完了する予定である。またヒトCAR-T細胞におけるNR4a遺伝子のノックアウト手法も確立し、現在解析を行なっており、次年度で解析を完了する予定である。さらにTscmの作成方法に関して４つのサイトカインのみでTscm誘導に成功したことは画期的で予想以上の進展を言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
NR4aノックアウトマウス、NR4a欠損ヒトCAR-T細胞の解析を進め次年度で完了する予定である。マウスのみならずヒトにおいてもT細胞特異的にNR4aを欠損させることでメモリーT細胞が疲弊化しにくくなり、固形がんに対しても強い抗腫瘍効果が得られることを確認しつつある。しかし、一旦疲弊化したT細胞においてNR4aを欠損させると疲弊前の細胞に「若返る」かは不明である。現在ERT2Creを用いてタモキシフェン誘導性にNR4aを欠損させる系を構築中である。また細かいメモリー細胞種ごとのATAC-seqやChIP-seqを行うことでNR4a欠損がどのような機構で疲弊化の解除に関わるのかを明らかにする。また本研究において我々は一旦活性化されたT細胞であっても、IL-7, IGF-I, CXCL12, Notch刺激条件によってTscm化が可能であることを示した。ナイーブT細胞から直接TSCM細胞を作製する他の報告方法とは異なり、我々のフィーダーフリーシステムは活性化T細胞から作成できることが特徴であり、臨床応用に有利な方法であると考えられる。一方でTscm化の分子機構は不明な点が多い。CXCL12は、造血幹細胞の自己複製に重要な役割を果たすことが示されている。特にCXCL12のどのようなシグナルが重要かは今後明らかにしていきたい。最近c-JUNの過剰発現は、BATF、IRF4などの疲弊化因子を減少させ酸化的リン酸化を亢進させることが報告されている。同様に本方法ではc-JUNの発現量が増加しており、c-JUNが重要な標的遺伝子である可能性を示唆している。このような基礎研究を通じてT細胞疲弊を解除する薬剤の開発につなげたい。
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Report
(1 results)
Research Products
(14 results)
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[Journal Article] SOCS1 Deficiency Promotes Hepatocellular Carcinoma via SOCS3-Dependent CDKN1A Induction and NRF2 Activation2023
Author(s)
Khan, M. G. M., N. Boufaied, M. Yeganeh, R. Kandhi, S. Petkiewicz, A. Sharma, A. Yoshimura, G. Ferbeyre, D. P. Labb, S. , S. Ramanathan, and S. Ilangumaran.
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Journal Title
Cancers (Basel)
Volume: 15
Issue: 3
Pages: 905-905
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Essential roles of the transcription factor NR4A1 in regulatory T cell differentiation under the influence of immunosuppressants2022
Author(s)
Takashi Sekiya, Hidenori Kasahara, Ryo Takemura, Shinya Fujita, Jun Kato, Noriko Doki, Yuta Katayama, Yukiyasu Ozawa, Satoru Takada, Tetsuya Eto, Takahiro Fukuda, Tatsuo Ichinohe, Minoko Takanashi, Makoto Onizuka, Yoshiko Atsuta, Shinichiro Okamoto, Akihiko Yoshimura, Satoshi Takaki, Takehiko Mori
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Journal Title
The Journal of Immunology
Volume: in press
Issue: 9
Pages: 2122-2130
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Memory B Cells and Memory T Cells Induced by SARS-CoV-2 Booster Vaccination or Infection Show Different Dynamics and Responsiveness to the Omicron Variant2022
Author(s)
Mise-Omata, S., M. Ikeda, M. Takeshita, Y. Uwamino, M. Wakui, T. Arai, A. Yoshifuji, K. Murano, H. Siomi, K. Nakagawara, M. Ohyagi, M. Ando, N. Hasegawa, H. Saya, M. Murata, K. Fukunaga, H. Namkoong, X. Lu, S. Yamasaki, and A. Yoshimura.
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Journal Title
J Immunol
Volume: 209
Issue: 11
Pages: 2104-2113
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Blocking PD-L1-PD-1 improves senescence surveillance and ageing phenotypes2022
Author(s)
Wang, T. W., Y. Johmura, N. Suzuki, S. Omori, T. Migita, K. Yamaguchi, S. Hatakeyama, S. Yamazaki, E. Shimizu, S. Imoto, Y. Furukawa, A. Yoshimura, and M. Nakanishi
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Journal Title
Nature
Volume: 611
Issue: 7935
Pages: 358-364
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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