オートファジー依存性がん抗原放出機構の解明および免疫提示システムの強化改変

• Project/Area Number: 23K27673
• Project/Area Number (Other): 23H02982 (2023)
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund (2024); Single-year Grants (2023)
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 55020:Digestive surgery-related
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 仲田 興平 九州大学, 大学病院, 准教授 (30419569)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山下 智大 九州大学, 薬学研究院, 講師 (30645635) ; 肥川 和寛 九州大学, 医学研究院, 共同研究員 (50941308) ; 池永 直樹 九州大学, 大学病院, 講師 (90759755) ; 森崎 隆 九州大学, 医学研究院, 共同研究員 (90291517)
• Project Period (FY): 2023-04-01 – 2026-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥18,720,000 (Direct Cost: ¥14,400,000、Indirect Cost: ¥4,320,000); Fiscal Year 2025: ¥6,110,000 (Direct Cost: ¥4,700,000、Indirect Cost: ¥1,410,000); Fiscal Year 2024: ¥5,980,000 (Direct Cost: ¥4,600,000、Indirect Cost: ¥1,380,000); Fiscal Year 2023: ¥6,630,000 (Direct Cost: ¥5,100,000、Indirect Cost: ¥1,530,000)
• Keywords: オートファジー / 抗原性 / 樹状細胞 / 抗原提示能 / 膵癌 / Autophagy / 免疫抑制性微小環境 / 抗腫瘍免疫

Outline of Research at the Start

膵癌ではがん抗原が少なく、樹状細胞によるCD8陽性T細胞への抗原提示能が抑制されているため免疫チェックポイント阻害剤（ICB）の効果が乏しいといわれている。一方で、マイクロサテライト不安定性（MSI）が高い膵癌患者ではがん抗原が増加し、ICBに反応することが報告されており、ICBに対する効果が期待されている。腫瘍免疫サイクルの初期段階のメカニズムにAutophagyが関与していると仮説をたて、解明することで免疫提示システムを強化改変、MSI-H膵癌患者で見られる様なICBの効果を一般化する。また、薬剤スクリーニングから同定した新規Autophagy抑制剤を用い、ICBと併用した新規治療法を開発する。

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、膵癌細胞のAutophagyと腫瘍抗原性に着目し、樹状細胞(Dendritic cell; DC)の活性化を介した抗腫瘍免疫の増強を目指した新規治療法の開発を目指すことである。
令和５年度は、まず膵癌細胞のAutophagyと抗原提示細胞であるDCの活性化の関係について評価した。当初の仮説通り、膵癌細胞のAutophagyを抑制することで、in vitroの共培養実験、in vivoのマウス膵癌モデルのいずれにおいても、DCが活性化することを明らかにした。さらに、詳細な免疫微小環境の解析を行うため、Autophagy抑制膵癌細胞(KPC-shATG7)を移植したマウス同所移植モデルを用いてscRNA-seq解析を行った。その結果、コントロール群(KPC-shNC)と比較して、Autophagy抑制腫瘍ではDCのAntigen presenting genes、Maturation genesなどの活性化に関わる遺伝子群の発現が上昇していた。
さらに、Autophagy抑制によるがん抗原の評価を行うため、人工的ながん抗原としてEGFPを発現させたマウス膵癌細胞(KPC-EGFP)を用いた解析を行った。Autophagy阻害剤(3-MA, Chloroquine)を添加したKPC-EGFPでは、コントロールと比較してEGFPの発現が有意に上昇しており、がん抗原としてのEGFPが腫瘍内に蓄積されていることが示唆された。これらに加え、独自の薬剤スクリーニングによって同定したAutophagy阻害剤(薬剤A)とaPD1抗体を膵癌同所移植マウスモデルに投与したところ、2剤併用療法は著明に腫瘍を縮小させることが明らかになった。

Current Status of Research Progress

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

Reason

当初の仮説に沿って、膵癌細胞のAutophagyを抑制することでDCの活性化が促進されることを明らかにした。さらに、人工的ながん抗原としてEGFPを用いた検証では、Autophagy阻害剤により膵癌細胞内のEGFPが蓄積しており、癌細胞の抗原性が上昇していることが示唆された。さらに、独自のスクリーニングで同定した薬剤Aは、膵癌細胞のautophagyを抑制し、aPD1抗体と併用することで著明な腫瘍縮小効果が得られた。これらの結果が得られたことから、おおむね研究計画は順調に進展していると考えている。

Strategy for Future Research Activity

膵癌細胞のAutophagyを抑制することで、抗原提示細胞であるDCの活性化が誘導されることは明らかになったが、今後は、DCの活性化をさらに促進させるべく、そのメカニズムを解明することを目指す。
具体的には、現在、ネオアンチゲン由来ペプチドを刺激したDCワクチン療法のマウスモデルを作製しており、このマウスモデルを用いてDCの活性化をさらに促進させるメカニズムを探りたいと考えている。現時点での方法としては、CRISPR-Cas9 KO whole-genome-libraryを用いた網羅的なGenome-wideスクリーニング法を用いて、DCの活性化メカニズムを解明し、より強力にDCの抗原提示能を増強させることを目指す。最終的には、これらのDC標的治療とAutophagy阻害剤の併用効果の可能性について追究したいと考えている。

Research Products

• [Presentation] Neoantigen pulsed dendritic cell vaccine therapy for prevention of postoperative recurrence or for recurrent cases of pancreatic cancer (2023)
  • Author(s): Koki Oyama, Kohei Nakata, Chika Iwamoto, Toshiya Abe, Naoki Ikenaga, Sachiko Yoshimura, Kazuma Kiyotani, Yusuke Nakamura, Hideya Onishi, Masafumi Nakamura, Takashi Morisaki
  • Organizer: 54th Annual American Pancreatic Association Meeting
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Blockade of histamine receptor H1 elevates the effect of immunotherapy in pancreatic cancer cells (2023)
  • Author(s): P.S.Zhong, Kohei Nakata, Date Satomi, H.Z.Luo, Koki Oyama, Masataka Hayashi, Nobuhiro Higashijima, Akihiro Kubo, C.Y.Wu, H.Shan, Chika Iwamoto, Naoki Ikenaga, Kenoki Ohuchida, Koji Shindo, Masafumi Nakamura
  • Organizer: 54th Annual American Pancreatic Association Meeting
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Histamine H1 Receptor 抑制によるチェックポイント阻害剤効果の改善 (2023)
  • Author(s): 仲田興平
  • Organizer: 第36回 日本バイオセラピィ学会学術集会総会