スーパー抗体酵素による脳腫瘍幹細胞を標的とした革新的治療法の開発

2015 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 15K10337
• Research Institution: Saga University
• Principal Investigator: 阿部 竜也 佐賀大学, 医学部, 教授 (40281216)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 宇田 泰三 公益財団法人九州先端科学技術研究所, その他部局等, 研究員 (20232837) ; 籾井 泰朋 大分大学, 医学部, 助教 (20534192) ; 河島 雅到 佐賀大学, 医学部, 准教授 (20383565) ; 増岡 淳 佐賀大学, 医学部, 講師 (50359949) ; 中原 由紀子 佐賀大学, 医学部, 講師 (50380770)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 脳腫瘍 / 腫瘍幹細胞 / スーパー抗体酵素 / 創薬

Outline of Annual Research Achievements

悪性脳腫瘍は予後が極めて不良の疾患であり、従来の方法ではこれ以上の生存が望めない。近年、脳腫瘍細胞の治療抵抗性の原因として、脳腫瘍幹細胞の存在が指摘されている。脳腫瘍手術検体から採取・培養した腫瘍幹細胞を免疫不全マウスの脳内に移植すると、患者と全く同様の形態学的、遺伝学的特徴を有することが知られている。また、既存の抗癌剤を腫瘍細胞集団に処理したとしても、脳腫瘍細胞は死滅するものの、腫瘍幹細胞は生存し続け、その癌幹細胞を基点として、再び癌細胞集団を形成し再発する。我々のグループは、抗原を認識し攻撃しながら、かつ分解（機能を破壊）できる画期的な分子である「スーパー抗体酵素」の研究に従事している。本研究ではこれらの経験を踏まえ、ヒト型「スーパー抗体酵素」が持つ抗ガン作用に着目し、画期的な抗ガン剤として実用化できるか検討する。多くの「スーパー抗体酵素」クローンの中から、いくつかの抗ガン作用を有する「スーパー抗体酵素」を見出しており、これらの知見を基に、本研究ではより効果の高いがん細胞を攻撃できる「スーパー抗体酵素」の作製に取り組む。同時に標的分子や組織内の局在、また作用メカニズムなどを解明し、画期的な抗ガン剤としての実用化を図るのが目的である。ヒト型「スーパー抗体酵素」の特長として、①抗体医薬のように ADCC活性に頼らずに自身でガン細胞に障害を与えること、②低分子抗ガン剤にはない特異性を有していること、さらには、予備試験で③毒性がほとんどないことなどはこれまでの抗ガン剤を凌ぐ非常に高い性能を有していると言える。また、狙った分子を特異的に攻撃可能であることも、さらなる特長である。既に脳腫瘍幹細胞の増殖抑制効果を有するクローンを分離している。今後は、その治療効果を生体内で確かめ、トランスレーショナルリサーチとして、脳腫瘍のみならず固形がん幹細胞をターゲットにした治療法の確立を図る。

Current Status of Research Progress

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

Reason

①　取得済みのスーパー抗体酵素を用いての各種がん細胞に対する in vitro 試験と抗がんスペクトル解析：取得済のいくつかのスーパー抗体酵素クローンは、脳腫瘍培養細胞に対して細胞傷害性を有していることが分かった。そこでこのようなクローンを、他部位に発生したがん細胞株に対する効果を調査中である。
②　新規スーパー抗体酵素ライブラリーの作成と発現：健常人から抽出した既存のスーパー抗体酵素に加えて、がん患者、特にがん免疫療法を受けている患者由来の B リンパ球を用いて新規のスーパー抗体酵素遺伝子を単離し、脳腫瘍患者関連のスーパー抗体酵素遺伝子ライブラリーを作成している。作成したスーパー抗体酵素遺伝子を大腸菌で発現・精製し、脳腫瘍細胞を用いてin　vitro 試験を行った。自家腫瘍ワクチン接種患者の中で、長期に生存している患者のBリンパ球から候補となるスーパー抗体酵素遺伝子を採取し、効果を検討中である。
③　脳腫瘍幹細胞に対するスーパー抗体酵素の in vitro での効果：脳腫瘍幹細胞をヒト脳腫瘍手術検体から、単離・培養を我々の研究室では行っている。特殊な 培養条件の下培養を行い、さまざまなスーパー抗体酵素を作用させる。その中で、脳腫瘍幹細胞 の増殖抑制効果を有するスーパー抗体酵素をいくつか見つけているが、上記手法で得られたスーパー抗体酵素の中から幹細胞を特異的に阻害するクローンをさらに検討中である。
④　脳腫瘍幹細胞の採取：ヒト脳腫瘍手術検体から、脳腫瘍幹細胞を単離・培養を行っている。最初から膠芽腫で発症した患者からの幹細胞を多数保有している。特に小児正中線上に発生した脳腫瘍患者から、H3F3A変異を有する幹細胞を単離した。また、従来細胞株樹立や幹細胞採取困難とされているIDH遺伝子変異を有する幹細胞を共同研究者から供与を受け培養している。

Strategy for Future Research Activity

抗がん作用が見られた脳腫瘍細胞に対して、スーパー抗体酵素の投与量と効果の関連性を詳細に調べ、少量の投与で効果を発揮するクローンに対しては動物実験での検証を行う予定である。更にがん細胞の形態学的観察の上、がん細胞傷害性が necrosis, apoptosis によるものか、あるいは細胞周期に作用するものであるかを、形態学、免疫組織学、分子生物学的手法を用いて解明する。in vitro 試験で脳腫瘍幹細胞に効果のあったスーパー抗体酵素クローンについて、それが他の脳腫瘍幹細胞にも有効であるかを検証する。効果を示した脳腫瘍細胞株については、ヌードマウスもしくはヌードラットに移植し生体内でも有効であるのかを検討する。まずは皮下腫瘍モデルを作成し、スーパー抗体酵素を投与し、腫瘍増殖抑制効果について検討する。また投与方法（局所投与や全身投与）、 投与量、投与回数、投与薬の組み合わせを変えて、脳腫瘍脳内移植モデルでの治療効果について比較検討する。スーパー抗体酵素で脳腫瘍治療の臨床応用を目指す場合、血液脳関門の存在が問題となることが予想されるために、脳腫瘍内に抗体薬を持続注入する装置を用いて、適切な投与法についても検討する。
膠芽腫患者では、様々な遺伝子異常が報告されている。中でも遺伝子増幅や変異はよく観察され、それらを標的とした治療薬の開発がすすめられている。そこでこのような遺伝子異常をターゲットにした抗体薬が画期的で有効な抗ガン剤として実用化できるかについても今後の検討課題である。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Massachusetts General Hospital(米国)
  • Country Name: U.S.A.
  • Counterpart Institution: Massachusetts General Hospital
• [Journal Article] SLC44A1–PRKCA fusion in papillary and rosette-forming glioneuronal tumor. (2016)
  • Author(s): Nagaishi M, Nobusawa S, Matsumura N, Kono F, Ishiuchi S, Abe T, Ebato M, Wang Y, Hyodo A, Yokoo H, Nakazato Y.
  • Journal Title: J Clin Neurosci. Volume: 23 Pages: 73-７5
  • DOI: 10.1016/j.jocn.2015.04.021.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A prospective multicenter single-arm clinical trial of bevacizumab for patients with surgically untreatable symptomatic brain radiation necrosis. (2016)
  • Author(s): Furuse M, Nonoguchi N, Kuroiwa T, Miyamoto S, Arakawa Y, Shinoda J, Miwa K, Iuchi T, , Terasaka S, Tabei Y, Nakamura H, Nagane M, Tsuboi K, Houkin K Sugiyama K, Terasaki M, Abe T, Narita Y, Saito N, Mukasa A, Ogasawara K, Beppu, T Kumabe T, Nariai T, Tsuyuguchi N, Nakatani E, Kurisu S, Nakagawa Y, Miyatake SI.
  • Journal Title: Neuro-Oncology Practice Volume: ３ Pages: 印刷中
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Mutational landscape and clonal architecture in grade-II/III gliomas. (2015)
  • Author(s): Suzuki H, Aoki K, Chiba K, Motomura K, Yamamoto T, Ohka F, Tanahashi K, Ranjit M, Wakabayashi T, Sato Y, Shiozawa Y, Sanada M, Kondo Y, Shiraishi Y, Niida A, Tanaka H, Nakamura H, Mizoguchi M, Abe T, Muragaki Y, Watanabe R, Ito I, Miyano S, Natsume A, Ogawa S.
  • Journal Title: Nature Genetics Volume: 47 Pages: 458-468
  • DOI: 10.1038/ng.3273.
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Coexpression of fatty acid synthase (FASN) and carnitine palmitoyltransferase 1C (CPT1C) in human gliomas． (2015)
  • Author(s): Abe T, Wakamiya T, Nakahara Y, Suzuki SO, Honda H, Mizoguchi M, Yoshimoto Y, Iwaki T
  • Organizer: 20th Annual Scoentific Meeting and Education Day of the Society for Neuro-Oncology.
  • Place of Presentation: テキサス
  • Year and Date: 2015-11-19 – 2015-11-22
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 当院における頭蓋骨縫合早期癒合症の手術とその工夫． (2015)
  • Author(s): 高口 素史,吉岡 史隆,中原 由紀子,下川 尚子,増岡 淳,河島 雅到,上村 哲司,阿部 竜也
  • Organizer: （一社）日本脳神経外科学会第74回学術総会．
  • Place of Presentation: 札幌
  • Year and Date: 2015-10-14 – 2015-10-16
• [Presentation] Coexpression of fatty acid synthase (FASN) and carnitine (2015)
  • Author(s): 若宮 富浩,鈴木 諭,本田 裕之,岩城 徹,溝口 昌弘,吉本 幸司,阿部 竜也
  • Organizer: 第74回日本癌学会学術総会．
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2015-10-10
• [Presentation] 頸動脈狭窄症における放射線学的プラーク診断と免疫組織化学的検討． (2015)
  • Author(s): 緒方 敦之,河島 雅到,江橋 諒,古川 隆,高口 素史,若宮 富浩,吉岡 史隆,高瀬 幸徳,中原 由紀子、下川 尚子、増岡 淳、阿部 竜也
  • Organizer: 第16回日本分子脳神経外科学会．
  • Place of Presentation: 浜松
  • Year and Date: 2015-08-28
• [Presentation] 二分脊椎に伴う側弯症患者におけるCurved Planar Reconstruction画像の有用性 (2015)
  • Author(s): 吉岡 史隆,下川 尚子,高口 素史,古川 隆,伊藤 寛,緒方 敦之,高瀬 幸徳,中原 由紀子,増岡 淳,河島 雅到,阿部 竜也
  • Organizer: 第32回日本二分脊椎研究会．
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2015-07-04