2018 Fiscal Year Annual Research Report
がん転移における免疫チェックポイントの制御とプロスタグランジンEの役割
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18H02571
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
宮浦 千里 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20138382)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
植松 智 千葉大学, 大学院医学研究院, 教授 (50379088)
稲田 全規 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80401454)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 免疫チェックポイント / がん転移 / プロスタグランジンE / 質量分析イメージング / 骨代謝 / 破骨細胞 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
プロスタグランジンE(PGE)は炎症亢進する一方、腫瘍免疫を抑制することが明らかとなってきた。がん免疫療法として、免疫チェックポイント阻害薬（抗PD-1抗体、抗PD-L1抗体）が臨床応用される一方で、有効性を示さない（不応性）ことが生じる原因は不明である。我々は、がんの増殖・転移が宿主細胞由来のPGEにより制御され、PGE受容体サブタイプEP4のシグナル遮断により、腫瘍形成と転移が顕著に抑制されることを明らかにしている。さらに、質量分析イメージング解析を骨組織で検討し、組織内のPGE分子を検出できる可能性も見出している。最近、COX-2阻害薬が抗PD-1抗体の抗腫瘍効果を高めることも報告されている。
そこで、本研究では、免疫チェックポイントにおけるPGEのがん免疫抑制作用とその作用点を明らかとすることを目的として開始した。がんの骨転移巣では、破骨細胞の形成と活性化が亢進して、骨吸収と骨破壊が亢進する。従って、骨代謝に及ぼす免疫チェックポイント阻害薬の影響を明確にすることが必須である。本研究において、抗PD-1抗体は破骨細胞前駆細胞から成熟破骨細胞への分化を直接的に促さないこと、骨吸収因子による破骨細胞形成を阻止しないことを見出している。従って、骨組織の細胞へ影響せずに腫瘍形成を阻止する可能性が考えられる。骨組織を用いた質量分析イメージングの解析手法を確立してPGE分子を検出できたことから、がん骨転移巣におけるPGEを検出して、免疫チェックポイント阻害薬との相加効果や相乗効果を解析するための基盤を構築できた。さらに、乳がん細胞の全身転移検出を発光検出系により確立できたことから、抗PD-1抗体とEP4アンタゴニストの併用効果を検討できる基盤を構築できた。
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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
平成30年度は、本研究の初年度であり、免疫チェックポイントにおけるPGEのがん免疫抑制作用とその作用点解明を目指して、がん転移系の確立、質量分析イメージングを用いた組織内PGE分子の検出、骨代謝への抗PD-1抗体の作用検討を実施した。乳がん細胞（4T1）をマウスに移入し、発光検出により、全身転移ならびに骨転移を検出した。骨転移巣については、マイクロCTを用いた骨組織破壊も検出した。
乳がん細胞をマウスに移入すると、全身へ転移し、特に、骨への転移が顕著であった。骨転移巣では、破骨細胞の分化亢進と骨吸収亢進を認めた。この転移モデルマウスにEP4アンタゴニストを投与すると、顕著な転移抑制効果を認めた。この効果に対して、抗PD-1抗体の併用効果が相乗的効果であるかについては、転移後の日数の経日変化について検討を進める必要がある。骨組織を用いた質量分析イメージングの解析手法を確立してPGE分子の検出に成功した。従って、今後、がん転移巣を用いた各種がん転移組織のPGE分布を比較解析する基盤を確立できた。破骨細胞前駆細胞であるマクロファージ(RAW細胞)を用い、骨吸収因子による破骨細胞への分化に及ぼす抗PD-1抗体の影響を解析した。その結果、抗PD-1抗体はRAW細胞の破骨細胞への分化を誘導しないこと、骨吸収因子による破骨細胞分化を阻止しないことを見出した。EP4アンタゴニストは炎症性骨吸収を抑制することから、抗PD-1抗体とEP4アンタゴニストは作用点が異なり、がん転移の抑制について、相加効果あるいは相乗効果が期待できる可能性が考えられる。従って、これまでの研究進捗により、本研究を進展させる基盤を構築することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
代表者の宮浦は、本課題を統括し、がん転移モデルを用いて新規治療法を開発する。分担者の植松は、がんの増殖と転移におけるTLRsシグナルの役割解明を分担する。分担者の稲田は、質量分析イメージングを用いる解析を分担する。博士課程大学院生（市丸）は、転移実験と培養解析に参加する。今後、特に平成31年度の実施計画は以下のとおりである。
がんの増殖、特に、固形腫瘍形成における抗PD-1抗体とEP4アンタゴニストの併用効果について、マウス背部にがん細胞を移入して固形腫瘍を形成し、抗PD-1抗体とEP4アンタゴニストをマウスに単独および併用投与して、腫瘍阻止効果を比較する。同時に、血管新生についても蛍光検出により検討する。質量分析イメージング法を用いて、各種組織、がん転移巣、固形腫瘍組織について、PGEの組織上の分布像を得て、がん細胞、間質細胞、新生血管の位置を比較し、腫瘍組織のPGE局在を解析する。がん骨転移の骨破壊における免疫チェックポイントシグナルの関与について、がん細胞をマウスに移入して骨転移を形成させ、転移巣の骨破壊を3次元マイクロCT解析し、抗PD-1抗体を投与し、骨転移の発生率とCTマーカーによる骨破壊を解析する。
さらに、がん転移巣におけるTLRsシグナルの役割解明を目指して、TLRs欠損マウスを用いた、骨代謝解析ならびにがん転移解析を実施して、TLRsシグナルとPGEの関係を解析する。これら研究により、免疫チェックポイントにおけるPGEのがん免疫抑制作用とその作用点解明を目指す。
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[Journal Article] Beta-cryptoxanthin inhibits lipopolysaccharide-induced osteoclast differentiation and bone resorption via the suppression of inhibitor of NF-κB kinase activity.2019
Author(s)
Hirata N , Ichimaru R , Tominari T , Matsumoto C, Watanabe K ,Taniguchi K , Hirata M , Ma S, Suzuki K , Grundler FM , Miyaura C, Inada M
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Journal Title
Nutrients
Volume: 11
Pages: 368
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Structure-activity relationship of anthocyanidins as an inhibitory effect on osteoclast differentiation.2018
Author(s)
Hirata N, Tominari T, Ichimaru R, Taniguchi K, Matsumoto C, Watanabe K, Hirata M, Ma S, Suzuki K, Grundler FM, Miyaura C, Inada M*
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Journal Title
BPB_Reports
Volume: 2
Pages: 1-6
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Raloxifene reduces the risk of local alveolar bone destruction in a mouse model of periodontitis combined with systemic postmenopausal osteoporosis.2018
Author(s)
Ichimaru R, Tominari T, Yoshinouchi S, Matsumoto C, Watanabe K, Hirata M, Numabe Y, Murphy G, Nagase H, Miyaura C, Inada M*
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Journal Title
Arch. Oral Biol
Volume: 85
Pages: 98-103
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Intestinal CD103(+)CD11b(+)cDC2 Conventional Dendritic Cells Are Required for Primary CD4(+) Tand B Cell Responses to Soluble Flagellin.2018
Author(s)
Flores-Langarica A, Cook C, Muller Luda K, Persson EK, Marshall JL, Beristain-Covarrubias N,Yam-Puc JC, Dahlgren M, Persson JJ, Uematsu S, Akira S, Henderson IR, Lindbom BJ, Agace W,Cunningham AF.
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Journal Title
Front Immunol.
Volume: 9
Pages: 2409
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Innate immune adaptor TRIF deficiency accelerates disease progression of ALS mice withaccumulation of aberrantly activated astrocytes.2018
Author(s)
Komine O, Yamashita H, Fujimori-Tonou N, Koike M, Jin S, Moriwaki Y, Endo F, Watanabe S,Uematsu S, Akira S, Uchiyama Y, Takahashi R, Misawa H, Yamanaka K.
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Journal Title
Cell Death Differ.
Volume: 25(12)
Pages: 2130-2146
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] DUSP10 constrains innate IL-33-mediated cytokine production in ST2(hi) memory-type pathogenicTh2 cells.2018
Author(s)
Yamamoto T, Endo Y, Onodera A, Hirahara K, Asou HK, Nakajima T, Kanno T, Ouchi Y, Uematsu S,Nishimasu H, Nureki O, Tumes DJ, Shimojo N, Nakayama T.
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Journal Title
Nat Commun.
Volume: 9(1)
Pages: 4231
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Inhibition of microsomal prostaglandin E synthase-1 facilitates liver repair after hepaticinjury in mice.2018
Author(s)
Nishizawa N, Ito Y, Eshima K, Ohkubo H, Kojo K, Inoue T, Raouf J, Jakobsson PJ, Uematsu S,Akira S, Narumiya S, Watanabe M, Majima M.
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Journal Title
J Hepatol.
Volume: 69(1)
Pages: 110-120.
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Effects of long-term intake of a yogurt fermented with Lactobacillus delbrueckii subsp.bulgaricus 2038 and Streptococcus thermophilus 1131 on mice.2018
Author(s)
Usui Y, Kimura Y, Satoh T, Takemura N, Ouchi Y, Ohmiya H, Kobayashi K, Suzuki H, Koyama S,Hagiwara S, Tanaka H, Imoto S, Eberl G, Asami Y, Fujimoto K, Uematsu S.
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Journal Title
Int Immunol.
Volume: 30(7)
Pages: 319-331
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Generation of tumor antigen-specific murine CD8+ T cells with enhanced anti-tumor activity viahighly efficient CRISPR/Cas9 genome editing.2018
Author(s)
Ouchi Y, Patil A, Tamura Y, Nishimasu H, Negishi A, Paul SK, Takemura N, Satoh T, Kimura Y,Kurachi M, Nureki O, Nakai K, Kiyono H, Uematsu S.
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Journal Title
Int Immunol.
Volume: 30(4)
Pages: 141-154
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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