低酸素免疫応答の解明と免疫システムを用いた集学的治療への展開

2017 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16H05415
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: 掛地 吉弘 神戸大学, 医学研究科, 教授 (80284488)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 青井 貴之 神戸大学, 科学技術イノベーション研究科, 教授 (00546997) ; 佐々木 良平 神戸大学, 医学(系)研究科(研究院), 講師 (30346267) ; 鈴木 知志 神戸大学, 医学研究科, 准教授 (30457080) ; 岡田 誠治 熊本大学, エイズ学研究センター, 教授 (50282455) ; 山下 公大 神戸大学, 医学部附属病院, 助教 (80535427)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 術前治療 / 低酸素 / 免疫応答 / CD8+細胞 / iPS

Outline of Annual Research Achievements

消化器癌集学的治療として、放射線・化学療法を行うと低酸素環境に陥る。腫瘍組織は低酸素応答性誘導因子(HIF)を発現し、低酸素環境下での血管新生の促進や代謝活性の亢進により微小環境や細胞そのものの性質を変化させ、生存を維持する。元来、正常細胞が環境の変化に対応する転写調節機構を腫瘍組織が利用しているとも言えるが、同時に免疫細胞も環境の変化に対応する性質を持ち合わせ、これに対応する。この低酸素環境への応答メカニズムを詳細に解析し、放射線及び分子標的薬、さらには細胞に対する遺伝子調節技術や培養技術といったモダリティーを用いて腫瘍や免疫細胞を標的にした消化器癌の術前・術後治療を開発する研究である。免疫チェックポイント阻害剤、特に PD-1(Programmed cell death-1)や CTLA-4 に関連した分子標的薬の抗腫瘍効果が注目を集めている。これらの機序が消化器癌における術前治療に効果が証明されている、食道癌、直腸癌に着目し、治療抵抗性を示す低酸素状況下での免疫細胞応答のメカニズムを明らかにすることで、効果的な免疫学的治療システムを構築し、介入し、新規周術期補助療法を確立することを目的として開始された研究である。免疫チェックポイント関連薬と低酸素状態における相乗効果や、効果的な腫瘍反応性 CD8+T 細胞の効率的な誘導方法の検討を行っている。さらに、これらの結果を元に、術前、術後の免疫補助療法の検討を行うことが、本研究の目的である。ヒト術前治療―手術を介して得られたサンプルを用いて解析している。　放射線(化学)療法下の低酸素免疫応答のメカニズムを解明し、食道癌及び直腸癌に関する新規補助療法を確立することを目的とした研究である。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

現在、マウス腫瘍樹立放射線化学療法モデルでの免疫応答を解析しており、CD8+T細胞が腫瘍内へ誘導され、PD-L1＋細胞が誘導されていることが確認している。CD8+T細胞に関しては、増加のメカニズムが疲弊と関連している可能性があり、この詳細については、現在、解析を行っている。抗体薬の至適投与時期についても徐々に明らかになっている状況である。また、腫瘍の新たな治療モデルとして提案している、CD8+T細胞誘導NKT細胞治療の検討も行っており、α-galactosylceramideを 樹状細胞に付加し、腫瘍抗原を導入したワクチンを用いて、NKT細胞を介してCD8+T細胞を誘導し、抗腫瘍効果を示すモデルの作成に成功した。現在では、低酸素下で高機能なCD8＋T細胞が誘導され、放射線治療との相乗効果が期待でき、腫瘍径や生存への貢献は示したので、相乗効果を表す指標の検討及び評価を行っている。
ヒトでは、直腸癌術前化学放射線療法後の治療前生検及び切除標本の標本解析を行い、CD8+T細胞が腫瘍内へ誘導されること、PD-L1＋細胞が誘導されていることを明らかにした。これら二つの細胞群が正の相関性を示しており、予後良好の因子である可能性が示唆されている。
また、食道癌術前化学療法に関しては、CD8+T細胞が腫瘍内へ誘導され、PD-L1＋細胞が誘導されていることを示しているが、現在、解析中である。
これらの一定の成果を得たので、前向き研究を計画している。
異種移植モデルに関して作成できた状態で、放射線治療を行い、各免疫関連分子の発現の変化を経時的に解析している状況であるが、網羅的に解析を行うには至っていない。確定的な免疫環境の変化を捉える必要がある。

Strategy for Future Research Activity

マウスモデルでは、誘導されたCD8+T細胞において、腫瘍反応性（抗原特異性）及びそのclonalityを検索し、CD8+T細胞の反応性を明らかにする。NKT 細胞治療の有効性を同じ方法で再検討する。また、ヒト末梢血リンパ球の評価を進めているが、疲弊の程度やサイトカインに関しては、測定している状況であるが、症例の更なる集積が必要であり、研究計画と目的をより高い頻度で患者に説明し、協力を求める予定である。また、他施設での共同研究も検討している。
また、ヒト前向き研究に関しては、研究計画立案は終了し、倫理委員会での審査に対し、待機している状況である。さらに、血液サンプル、腫瘍標本、切除標本を計画的に採取し、免疫細胞及び関連分子を解析を進める予定である。疲弊T細胞の若返り研究が停滞している。良好な腫瘍浸潤リンパ球と腫瘍反応性システムを再度、考慮する必要がある。

Research Products

• [Journal Article] Outcomes and prognostic factors of selective lateral pelvic lymph node dissection with preoperative chemoradiotherapy for locally advanced rectal cancer. (2018)
  • Author(s): Matsuda T, Sumi Y, Yamashita K, Hasegawa H, Yamamoto M, Matsuda Y, Kanaji S, Oshikiri T, Nakamura T, Suzuki S, Kakeji Y.
  • Journal Title: Int J Colorectal Dis. Volume: 33 Pages: 367-374
  • DOI: 10.1007/s00384-018-2974-1.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Frequency of Myeloid-derived Suppressor Cells in the Peripheral Blood Reflects the Status of Tumor Recurrence. (2017)
  • Author(s): Tanaka T, Fujita M, Hasegawa H, Arimoto A, Nishi M, Fukuoka E, Sugita Y, Matsuda T, Sumi Y, Suzuki S, Kakeji Y, Yamashita K
  • Journal Title: Anticancer Res. Volume: 37 Pages: 3863-3869
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] The Tissue Reconstructing Ability of Colon CSCs is Enhanced by FK506 and Suppressed by GSK3 Inhibition. (2017)
  • Author(s): Ishida R, Koyanagi-Aoi M, Oshima N, Kakeji Y, Aoi T
  • Journal Title: Mol Cancer Res Volume: 15 Pages: 1455-1466
  • DOI: 10.1158/1541-7786.MCR-17-0071.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Roles of microRNAs and RNA-Binding Proteins in the Regulation of Colorectal Cancer Stem Cells. (2017)
  • Author(s): Mukohyama J,Shimono Y, Minami H, Kakeji Y, Suzuki A.
  • Journal Title: Cancers (Basel). Volume: 9 Pages: 143
  • DOI: 10.3390/cancers9100143.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] CXCL8 derived from tumor-associated macrophages and esophageal squamous cell carcinomas contributes to tumor progression by promoting migration and invasion of cancer cells. (2017)
  • Author(s): Hosono M, Koma Y, Takase N, Urakawa N, Higashino N, Suemune K, Kodaira H, Nishio M, Shigeoka M, Kakeji Y, Yokozaki H.
  • Journal Title: Oncotarget. Volume: 8 Pages: 106071-106088
  • DOI: 10.18632/oncotarget.22526.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Expression of programmed death-1 in sentinel lymph nodes of breast cancer. (2017)
  • Author(s): Tatara T, Mukohara T, Shimono Y, Yamasaki T, Imamura Y, Funakoshi Y, Toyoda M, Kiyota N, Takao S, Kono S, Kakeji Y, Minami H
  • Journal Title: J Surg Oncol. Volume: epub Pages: epub
  • DOI: 10.1002/jso.24937.
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 局所進行直腸癌における術前化学放射線療法後の免疫細胞の解析 (2018)
  • Author(s): 山下 公大、中川 暁雄、松田 武、長谷川 寛、山本 将士、金治 新悟、松田 佳子、押切 太郎、中村 哲、鈴木 知志、掛地 吉弘
  • Organizer: 第51回制癌剤適応研究会
• [Presentation] 術前化学放射線療法を施行した進行直腸癌におけるmodified Glassgow Prognostic Scoreを用いた治療効果予測 (2018)
  • Author(s): 福岡 英志、山下 公大、角 泰雄、長谷川 寛、松田 武、山本 将士、藤田 敏忠、金治 新悟、押切 太郎、中村 哲、鈴木 知志、掛地 吉弘
  • Organizer: 第51回制癌剤適応研究会
• [Presentation] Detection of EBV BamHI W region in surgical cancer specimen is a useful method to evaluate the risk of lymphomagenesis in patient-derived tumor xenografts (2017)
  • Author(s): Junko Mukohyama、Dai Iwakiri、Yoh Zen、Toru Mukohara、Hironobu Minami、Yoshihiro Kakeji、Yohei Shimono
  • Organizer: AACR Annual Meeting 2017
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 直腸癌の術前化学放射線療法施行例における免疫関連因子の検討 (2017)
  • Author(s): 中川 暁雄、山下 公大、長谷川 寛、山本 将士、金治 新悟、松田 佳子、松田 武、押切 太郎、中村 哲、角 泰雄、鈴木 知志、掛地 吉弘
  • Organizer: 第117回日本外科学会定期学術集会
• [Presentation] 胆癌状態における腫瘍誘導性骨髄由来抑制細胞（MDSC）を与える影響 (2017)
  • Author(s): 田中 智子、山下 公大、有本 聡、西 将康、長谷川 寛、山本 将士、金治 新悟、松田 佳子、押切 太郎、松田 武、角 泰雄、中村 哲、鈴木 知志、掛地 吉弘
  • Organizer: 第38回癌免疫外科研究会
• [Presentation] 腫瘍抗原導入DCGを用いた抗原特異的な抗腫瘍免疫活性化 (2017)
  • Author(s): 西 将康、山下 公大、長谷川 寛、田中 智子、有本 聡、山本 将士、金治 新悟、松田 佳子、押切 太郎、松田 武、角 泰雄、中村 哲、鈴木 知志、掛地 吉弘
  • Organizer: 第38回癌免疫外科研究会
• [Presentation] 直腸癌における腫瘍免疫関連因子の発現動態と化学療法前後の腫瘍浸潤CD8陽性T細胞の発現の変化と組織学的効果判定の関連の検討 (2017)
  • Author(s): 中川 暁雄、山下 公大、長谷川 寛、山本 将士、金治 新悟、松田 佳子、松田 武、押切 太郎、中村 哲、角 泰雄、鈴木 知志、掛地 吉弘
  • Organizer: 第38回癌免疫外科研究会
• [Presentation] 穿孔性腹膜炎が肺転移の予後に及ぼす影響とその免疫学的検討 (2017)
  • Author(s): 有本 聡、西 将康、長谷川 寛、田中 智子、山下 公大、山本 将士、金治 新悟、松田 佳子、松田 武、押切 太郎、角 泰雄、中村 哲、鈴木 知志、掛地 吉弘
  • Organizer: 第38回癌免疫外科研究会
• [Presentation] CTLs revisited-疾患発症・病態制御におけるCTLについての再考察 (2017)
  • Author(s): 山下 公大
  • Organizer: 第27回日本サイトメトリー学会学術集会
• [Presentation] 術前化学放射線療法施行直腸癌における免疫関連因子の発現動態の検討 (2017)
  • Author(s): 中川 暁雄、山下 公大、長谷川 寛、山本 将士、金治 新悟、松田 佳子、松田 武、押切 太郎、中村 哲、角 泰雄、鈴木 知志、掛地 吉弘
  • Organizer: 第87回大腸癌研究会
• [Presentation] 癌微小環境における腫瘍関連マクロファージ由来のIL-8はヒト食道扁平上皮癌の運動能および浸潤能を促進する (2017)
  • Author(s): 細野 雅義、東野 展英、西尾 真理、重岡 学、狛 雄一郎、横崎 宏、掛地 吉弘
  • Organizer: 第72回日本消化器外科学会総会
• [Presentation] 局所進行直腸癌における術前化学放射線療法後のPD-L1発現の変化 (2017)
  • Author(s): 山下 公大、中川 暁雄、角 泰雄、長谷川 寛、松田 武、金治 新悟、押切 太郎、中村 哲、鈴木 知志、掛地 吉弘
  • Organizer: 第72回日本消化器外科学会総会
• [Presentation] Outcomes and prognostic factors of selective lateral pelvic lymph node dissection with preoperative chemoradiotherapy for locally advanced rectal cancer (2017)
  • Author(s): Fukuoka E,Matsuda Y,Sumi Y,Yamashita K,Hasegawa H,Yamamoto M,Matsuda T,Kanaji S,Oshikiri T,Nakamura T,Suzuki S,Kakeji Y
  • Organizer: 日本・モンゴル国際消化器がんシンポジウム
• [Presentation] 消化器癌患者におけるT細胞の刺激応答性の評価方法の検討 (2017)
  • Author(s): 田中 智子、山下 公大、岡 祐馬、森田 愛梨、柳田 匡俊、杉田 裕、福岡 英志、有本 聡、西 将康、長谷川 寛、松田 武、角 泰雄、鈴木 知志、掛地 吉弘
  • Organizer: 第28回日本消化器癌発生学会
• [Presentation] 腫瘍抗原導入DCGを用いた抗腫瘍免疫活性化の検討 (2017)
  • Author(s): 福岡 英志、山下 公大、西 将康、田中 智子、有本 聡、長谷川 寛、山本 将士、金治 新悟、松田 佳子、松田 武、押切 太郎、中村 哲、鈴木 知志、掛地 吉弘
  • Organizer: 第28回日本消化器癌発生学会
• [Presentation] 腫瘍再発モデルにおける末梢血中の骨髄由来抑制細胞（MDSC）の推移 (2017)
  • Author(s): 杉田 裕、田中 智子、山下 公大、福岡 英志、有本 聡、西 将康、長谷川 寛、山本 将士、金治 新悟、松田 佳子、松田 武、押切 太郎、角 泰雄、中村 哲、鈴木 知志、掛地 吉弘
  • Organizer: 第28回日本消化器癌発生学会
• [Presentation] 術後腹膜炎が肺転移の予後に及ぼす影響とその免疫学的検討 (2017)
  • Author(s): 有本 聡、長谷川 寛、山下 公大、杉田 裕、福岡 英志、田中 智子、西 将康、山本 将士、金治 新悟、松田 佳子、松田 武、押切 太郎、中村 哲、角 泰雄、鈴木 知志、掛地 吉弘
  • Organizer: 第28回日本消化器癌発生学会
• [Presentation] 直腸癌術前化学放射線療法の腫瘍免疫因子の発現動態の解析 (2017)
  • Author(s): 山下 公大、中川 暁雄、松田 武、長谷川 寛、山本 将士、金治 新悟、松田 佳子、押切 太郎、中村 哲、角 泰雄、鈴木 知志、掛地 吉弘
  • Organizer: 第79回日本臨床外科学会総会