2020 Fiscal Year Annual Research Report
抗酸菌表層糖脂質をリード化合物とする新規癌免疫治療法の開発
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18H02934
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
西山 博之 筑波大学, 医学医療系, 教授 (20324642)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宮崎 淳 国際医療福祉大学, 医学部, 主任教授 (10550246)
小島 崇宏 筑波大学, 医学医療系, 准教授 (40626892)
神鳥 周也 筑波大学, 医学医療系, 講師 (50707825)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | BCG / リポソーム / 癌免疫 / トレハロース 6,6′-ジミコラート / ミコール酸 / コードファクター |
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| Outline of Annual Research Achievements |
免疫チェックポイント阻害療法（ICI）を始めとする既存の癌免疫療法の大部分はMHC分子によって提示されるペプチド抗原を標的とし、その分子生物学的機序の解明も進んでいる。一方でICIと同じく、最も臨床的有用性の確立した膀胱癌に対するMycoabcterium bovis bacillus Calmette-Guerin（BCG）膀胱内注入（膀注）療法の免疫学的機序の詳細については解明されていない。BCGは結核に対する生菌ワクチンであり、ウシ型結核菌を弱毒化したものである。しかしながら生菌であるため、時には結核様感染症の発病など重篤な副作用も生じ得る。そこで我々は、BCG の高い免疫活性効果を有する菌体成分を利用した、安定かつ安全な非生菌製剤を開発する着想に至った。BCGの細胞壁成分を構成する大長鎖分枝脂肪酸“ミコール酸”（MA）関連物質が抗腫瘍効果の活性本体であると考えられ、また最近では、結核菌のMA関連物質がフロインドのコンプリートアジュバントの免疫増強活性を担う中心的な役割を演じていることが明らかになっている。中でもtrehalose-6 6’-dimycolate(TDM)は、最も多量に存在し、抗酸菌の生存に必須な構造因子で、強力な免疫調節物質であることが知られている。2009年には長らく不明であったTDMのレセプターがMincleであることが同定されTDMの研究は大きく前進した。本研究では、この疎水性の糖脂質であるTDMをリポソーム化して親水性粒子にすることで、投与方法に制限のなくなった利点を生かし、様々なマウスモデルでの抗腫瘍実験を行いリポソーム化TDMの効果を検証し製剤化の開発へ発展させていきたい。本研究では最大の効果を発現するTDMを作成するとともに抗腫瘍免疫機序を詳細に検討し、脂質癌免疫のメカニズムを解明する。
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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
我々のグループは親水性ミセルとして、カチオニックリポソームによるBCG細胞壁骨格の製剤化を試み、細胞親和性を高め、癌細胞質内に菌体細胞壁脂質成分（BCG-cell wall skeleton）を効率的に輸送できる製剤の開発を試みた。その結果ラットBBN発癌モデルにおいて、抗腫瘍効果が示されることを報告し、BCG生菌でなくとも、BCG細胞壁成分に抗腫瘍効果があることを証明した。しかし、このときの製剤は構造が複雑で粒子径が大きく、製剤化には取り扱いが困難であった。そこで一旦は、粒子径を均一にする方法も開発したが（【欧州特許番号2891495】,【米国特許番号9,717,687】,【日本特許第6238366号】）包埋率の点や、スケールアップの困難さからBCG-cell wall skeletonを使用することは断念した。そこで、より確実に取り扱える細胞壁の活性成分を用いた製剤の開発を試みることにした。BCG細胞壁から抽出したMAはすべて質量分析により分子量の測定が可能であり、サブクラス（α、keto、methoxy）を比較した結果、Tokyo株ではketo MAに最も強い抗腫瘍効果を認めた（PLOS ONE, 2019）。現在では、より活性の強い、放線菌に属する細菌細胞壁のTDMを安定的に抽出精製する技術を確立することに成功しており、BCGコンノート株のTDMが、強力な抗腫瘍効果を示すことを明らかにすることができた。TDMには抗腫瘍効果が、CD8リンパ球依存性に発揮することも解明で、論文化し報告した。今後は完全人工合成TDMを用いて、どのような構造のTDMが強力な免疫増強効果を示すかについて、リポソーム化したうえで検証を試みる。
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| Strategy for Future Research Activity |
1.マウスモデルの作成。BBN発癌膀胱正所性モデル、マウス肝転移・肺転移モデルを用いて抗腫瘍効果を検証する。BBN発癌ではBBNを一定期間食餌させることで膀胱発癌を誘発するモデルが確立されており、食餌12週目以降より上皮内癌が誘発されることを確認している。転移モデルについてはシフェラーゼを導入した膀胱癌細胞MBT2株を有しており、尾静脈注射及び脾臓注射する事によりそれぞれ作成可能で、治療効果についてはIVIS imaging systemを用いて評価する。2.ノックアウトマウス、免疫不全マウス。MincleがTDMのレセプターであることから、Mincleノックアウトマウスを用いて抗腫瘍効果の消失を検討する。すでにMincle研究の第一人者である大阪大学微生物病研究所分子免疫制御分野の山崎晶教授からMincleノックアウトマウスは分与されており、当研究室で飼育されている。CD8 、CD4、NK1.1 depletion抗体はそれぞれ作成済みであり、免疫不全マウスでの検証も可能である。3.抗腫瘍免疫メカニズムの解明。抗腫瘍メカニズムはフローサイトメトリーを用いて解析するが、共同研究室である筑波大学皮膚科学教室にあるGallios flow cytometer (Beckman-Coulter)が利用可能である。4.高分子ミセル型（非リポソーム型）TDM開発の基礎的検討。産業技術総合研究所 ナノシステム研究部門の有本隆志教授との共同研究で行う。既に基礎的打ち合わせを始めている。5．人工合成TDM。イギリスDiagnostig社と共同研究締結を行っており、人工合成TDMによる抗腫瘍活性について特許を共同出願する予定である。
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[Journal Article] The liposome of trehalose dimycolate extracted from M. bovis BCG induces antitumor immunity via the activation of dendritic cells and CD8<sup>+</sup> T cells.2021
Author(s)
Shiga M, Miyazaki J, Tanuma K, Nagumo Y, Yoshino T, Kandori S, Negoro H, Kojima T, Tanaka R, Okiyama N, Fujisawa Y, Watanabe M, Yamasaki S, Kiyohara H, Watanabe M, Sato TA, Tahara H, Nishiyama H, Yano I.
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Journal Title
Cancer Immunol Immunother.
Volume: -
Pages: -
DOI
Peer Reviewed
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