2016 Fiscal Year Research-status Report
微生物抗原を担持したエクソソームによる抗腫瘍免疫治療および感染予防の新戦略
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16K01394
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
小山 義之 大阪府立大学, 生命環境科学研究科, 客員研究員 (00162090)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | エクソソーム / 免疫治療 / ネオアンティジェン / ネオエピトープ / 微生物抗原 / 樹状細胞 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
腫瘍細胞由来のエクソソームは腫瘍関連抗原(TAAs)を持ち、抗腫瘍ワクチンとして期待された。しかし、TAAs は一般に免疫原性が低く、腫瘍細胞由来エクソソーム単独では効果がなかった。
一方我々は、抗原性の高い微生物抗原を「人工Neoantigen」として腫瘍細胞に導入する新しい戦略を開拓した。微生物抗原としては、最も効果の高かった結核菌抗原タンパク、6 kDa early secretory antigenic target (ESAT-6)を選択し、使用している。
初めにESAT-6遺伝子を直接腫瘍細胞に導入し、発現させたところ、モデルマウスばかりでなく、イヌを対象とした動物臨床研究においても著しい抗腫瘍効果が認められ、「人工 Neoantigen」導入療法が原発性腫瘍に対しても有効であることが確認された。
そのメカニズムとして、ESAT-6を発現した腫瘍細胞が、同抗原のエピトープを提示したエクソソーム(ESAT-Ex)を分泌し、これを捕食した樹状細胞(DC)がESAT-6を「危険信号」として認識して成熟し、ESAT-6、並びに同時に捕食した TAAsを提示して、細胞傷害性 T 細胞(CTL)をクロスプライムする、という機序を考えた。
本仮説を立証するために、培養腫瘍細胞を用いてESAT-Exを調製し、同じ細胞を移植した坦癌モデルマウスに投与した。すると顕著な腫瘍増殖抑制効果が観察され、この仮説の妥当性が認められた。同マウスでは、抗腫瘍細胞性免疫が有意に高まっていることも確認した。また、同エクソソームはESAT-6に対する細胞性免疫応答も誘導し、感染症予防・治療ワクチンとしての効果をもつことも確認した。
さらに、ESAT-Exを加えて培養したDCを坦癌モデルマウスに投与すると、エクソソームの投与と同等以上の抗腫瘍効果が見られ、新たな治療戦略の可能性が示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
我々は、抗原性の高い微生物抗原を「人工Neoantigen」として腫瘍細胞に導入する新しい戦略を開拓した。微生物抗原として結核菌抗原タンパク、ESAT-6を使用し、その遺伝子の腫瘍細胞への導入が、マウスモデルだけでなく動物臨床研究において原発性腫瘍に対しても有効であることを確認している。しかし、その治癒のメカニズムは明確ではなかった。
本研究は、ESAT-6遺伝子を導入した腫瘍細胞が分泌する、ESAT-6エピトープを提示したエクソソーム(ESAT-Ex)が抗腫瘍免疫惹起の担い手である、という仮説に基づいて行っている。数度の実験により、ESAT-Exが高い抗腫瘍効果を示すことが再現性良く確認され、エクソソームが免疫応答を媒介するという本メカニズムの仮説がほぼ明らかになった。
近年DNAワクチンなどが盛んに研究され、動物対象には一部実用化されているが、遺伝子を直接生体に投与することの安全性は未だ確立していない。これまでの実験により、遺伝子を直接投与する代わりに、培養細胞由来のエクソソームの投与で同等以上の効果が得られる可能性が確立された。これは、安全で有効な新たなガン治療戦略を提示するものである。
さらに、ESAT-Exを加えて培養した樹状細胞(DC)が同等の効果を示す可能性を見出した。エクソソームは新しい生物製剤であり、安全性は未だ確立していない。本手法は、エクソソームの投与をも不用とする、さらに安全で効果の高い新しい治療法の可能性を提案するものであり、その意義は非常に大きい。
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| Strategy for Future Research Activity |
ESAT-6遺伝子を導入した腫瘍細胞が分泌する、ESAT-6エピトープを提示したエクソソーム(ESAT-Ex)が抗腫瘍免疫惹起の担い手として、同じ腫瘍を移植したマウスにおいて高い抗腫瘍効果を示すことが再現性良く確認された。
今後はこのエクソソームの構造解析を行い、エクソソームの調製条件、エピトープの提示量と活性の相関などを詳細に解析し、保存安定性を含めてワクチンとしての適応性を検討する。
さらに、ESAT-Exを加えて培養した樹状細胞(DC)を用いたガン治療に関して、その再現性を確認する。
また、これまでは、シンジェネイックモデルを用いて、患者本人の腫瘍由来エクソソームに近い条件で実験を行っている。今後は、ESAT-Exの異種のガンに対する効果、アロジェネイックエクソソームの可能性などを調べ、より実用に向けた検討を進めていく予定である。
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