2016 Fiscal Year Research-status Report
IL-6による免疫抑制を介した大腸がん肝転移機構の解明と新規治療法開発
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16K10526
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
高橋 典彦 北海道大学, 大学病院, 准教授 (30399894)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
武冨 紹信 北海道大学, 医学研究科, 教授 (70363364)
川村 秀樹 北海道大学, 医学研究科, 特任研究講師 (70645960)
崎浜 秀康 北海道大学, 医学研究科, 客員研究員 (50533676)
本間 重紀 北海道大学, 大学病院, 助教 (30533674)
下國 達志 北海道大学, 医学研究科, 客員研究員 (30596458)
吉田 雅 北海道大学, 大学病院, 特任助教 (70772333)
北村 秀光 北海道大学, 遺伝子病制御研究所, 准教授 (40360531)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 大腸がん / 肝転移 / IL-6 / STAT3 / microRNA / マクロファージ / 樹状細胞 / キラーT細胞 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
現在、日本人の死亡原因の第一位はがんで、特に大腸がんの発生、罹患率は年々増加をしており、既存の標準治療に加え、新たながん治療の開発が望まれている。本研究では、担がん環境下で産生されるIL-6に着目し、大腸がんの肝転移メカニズムにおける宿主免疫システムへの作用・効果を検討した。
はじめにマウス大腸がん細胞株CT26を野生型BALB/cマウスあるいはIL-6ノックアウトマウスの脾臓内に投与し、その後、肝転移巣を形成するマウスモデルを構築したところ、IL-6欠損条件下では、マウス大腸がんの肝転移巣の形成が著しく抑制されるとともに、生存率も延長することを確認した。そこで、本モデルマウスの肝転移巣における免疫細胞を精査した結果、IL-6欠損下では、MHCクラスII強陽性CD11c陽性の成熟型樹状細胞やエフェクターメモリーCD8陽性T細胞の高い浸潤が認められた。また腫瘍組織から単離した免疫担当細胞においてIL-12の産生レベルや細胞傷害活性が野生型マウスに比べIL-6欠損マウスで高いことが確認された。
さらに、ヒト大腸がん患者臨床検体を使用して免疫組織染色を行った結果、大腸がん原発腫瘍組織および肝転移巣においてIL-6およびリン酸化STAT3の発現を確認するとともに、IL-6やがん細胞の増殖、さらに肝転移能との関連が期待される血清microRNAを見出した。
本研究成果は担がん環境下で産生されるIL-6が抗腫瘍免疫を抑制する作用をもつことを示唆し、IL-6シグナルカスケードの遮断はがん免疫治療において有効な戦略の一つとなり得ることが期待される。引き続き、本研究を進めることで、最終的に大腸がん・肝転移領域における、宿主抗腫瘍免疫の制御による画期的ながん治療法の確立に繋ぐ科学的エビデンスが得られると考える。
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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
我々はこれまでに、IL-6シグナルが樹状細胞の成熟・活性化を抑制することを明らかにしてきた。本研究において、野生型BALB/cマウスおよびIL-6ノックアウトマウスを使用し、マウス大腸がん細胞株CT26を脾臓内投与して肝転移を生ずるマウス大腸がん肝転移モデルを構築し、肝転移能に及ぼすIL-6の効果を評価した結果、IL-6欠損下において、有意に肝転移巣の形成が抑制されること、さらに生存率が延長することを見出した。また、肝組織における各種免疫担当細胞の解析をフローサイトメトリーにて実施した結果、IL-6欠損下では、MHCクラスII強陽性CD11c陽性の成熟型樹状細胞やエフェクターメモリーCD8陽性T細胞の高い浸潤が認められるとともに、単離した免疫担当細胞においてIL-12の産生レベルや細胞障害活性がIL-6欠損下で高いことを確認した。そこで、本モデルマウスに抗IL-12抗体、抗CD8抗体およびマクロファージや樹状細胞を除去する試薬を投与したところ、IL-6欠損による肝転移巣形成の抑制はIL-12の産生、CD8陽性キラーT細胞、およびマクロファージ・樹状細胞が関与することが分かった。
さらに、ヒト臨床検体を使用して、肝転移制御因子の探索を行なったところ、血清IL-6レベルと関連した候補microRNAが、ヒトがん細胞の増殖を制御する作用・効果があることを確認した。さらに、ヒトがん細胞を免疫不全マウスに移植する肝転モデルを構築して検証したところ、この候補microRNAは肝転移能に関与することも見出した。
以上の結果から、本研究は当初の予定の通り進むとともに、今後IL-6シグナル下流標的分子の同定、マウス肝転移モデルでの治療効果の検証、さらに大腸がん患者の病態との関連を精査することで、より有効ながん免疫治療の開発に資する有望な成果・エビデンスが蓄積できるものと考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでに得られた研究成果をもとに、引き続きIL-6/STAT3シグナルカスケードおよびその下流制御因子を標的とした宿主免疫抑制状態の改善による大腸がん肝転移治療の有効性を証明する。そこで本研究で構築した大腸がん肝転移モデルマウスより各種免疫担当細胞およびがん細胞を単離し、網羅的トランスクリプトーム解析を行うとともに、本研究で肝転移への関与が示された候補microRNAやその標的因子に対するアンタゴニスト、中和抗体およびノックアウトマウスを使用して、大腸がん肝転移への関与を検証するとともに、これらの標的分子を基軸としたがん治療の有効性を証明する。
またヒト化大腸がん肝転移治療モデルを使用し、一般的な標準がん治療として使用されている制がん剤の投与を行うとともに、前述のIL-6関連microRNAおよびその下流分子を標的とする薬剤との併用治療を行なう。これらの研究成果を活用し、実際の大腸がん患者に対する治療において、より有効な方策を検討する。
さらにヒト臨床検体を蓄積し、IL-6関連分子と大腸がん患者の病態との相関関係を詳細に検証する。そこでIL-6と関連し、被験者個々の病態や抗腫瘍免疫状態を解析・評価することができる候補バイオマーカーの同定を行い、大腸がん患者の治療の選択、判断基準に有用であることを明らかにする。
本研究において、マウス大腸がん肝転移モデル、ヒト化肝転移治療マウスモデルによる検討、およびヒト臨床検体を使用した標的因子の検証で得られる結果を精査し、IL-6シグナルを標的としたがん治療の有効性を証明するとともに、大腸がん患者個々の免疫状態に応じた最適化治療プロトコルを整備することで、最終的に、より効果の高いがん免疫治療の開発に繋ぐ。
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| Causes of Carryover |
平成28年度の研究計画において実施を予定していたIL-6欠損マウスモデルを使用した大腸がん肝転移の解析・評価において、実験に使用するマウスの性差、週齢(加齢)により、転移巣の形成の程度に予期せぬ違いが生じた。そこで、最適化した大腸がん肝転移マウスモデルを構築する新たな条件を確立するまでに、予定を超える期間を要した。そのため、当初計画していた大腸がん肝転移メカニズムの解明に使用するための中和抗体投与マウスモデル、ノックアウトマウスを使用した実験の一部が実施できず平成29年度に繰り越すこととなり、次年度使用額が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
大腸がん肝転移マウスモデルの最適化に必要な条件(使用するマウスの性別、週齢)の検討に時間を必要とし、平成28年度の研究費に未使用額が生じたが、現在、最適化した大腸がん肝転移マウスモデルが安定して構築されており、当初の計画内容に変更はなく、前年度の研究費も含め、各種中和抗体やノックアウトマウスを購入・導入した実験計画を実施する。
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[Presentation] IL-6 causes dysfunction of antitumor immunity and promotes tumorigenesis in a liver metastasis model using colorectal cancer cells2016
Author(s)
Yujiro Toyoshima, Naoki Okada, Huihui Xiang, Satoshi Terada, Shuhei Kii, Yosuke Ohno, Shigenori Homma, Hideki Kawamura, Norihiko Takahashi, Akinobu Taketomi, Hidemitsu Kitamura
Organizer
第45回 日本免疫学会学術集会
Place of Presentation
沖縄コンベンションセンター、ラグナガーデンホテル（沖縄県・宜野湾市）
Year and Date
2016-12-05 – 2016-12-07
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[Presentation] IL-6による免疫抑制メカニズムの解明と新規大腸がん肝転移治療への応用2016
Author(s)
豊島雄二郎, 北村秀光, 大野陽介, 寺田聖, 項慧慧, 市川伸樹, 吉田雅, 本間重紀, 川村秀樹, 高橋典彦, 武冨紹信
Organizer
第27回 日本消化器癌発生学会総会
Place of Presentation
城山観光ホテル（鹿児島県・鹿児島市）
Year and Date
2016-09-15 – 2016-09-16
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[Presentation] IL-6と関連したマイクロRNAの新規機能と担がん生体におけるバイオマーカーとしての有用性2016
Author(s)
豊島雄二郎, 大野陽介, 大竹淳矢, 寺田聖, 項慧慧, 岡田尚樹, 木井修平, 本間重紀, 川村秀樹, 高橋典彦, 武冨紹信, 北村秀光
Organizer
第8回 血液疾患免疫療法学会
Place of Presentation
北海道大学医学部学友会館「フラテ」（北海道・札幌市）
Year and Date
2016-09-03
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