2020 Fiscal Year Research-status Report

グリオーマ幹細胞およびiPS細胞を用いた免疫細胞の不活性化の機序の解明

Research Project

Project/Area Number	18K08962
Research Institution	University of Tsukuba
Principal Investigator	石川栄一筑波大学, 医学医療系, 准教授 (30510169)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	松田真秀筑波大学, 医学医療系, 講師 (30614333) 坪井康次筑波大学, 医学医療系, 名誉教授 (90188615)
Project Period (FY)	2018-04-01 – 2022-03-31
Keywords	悪性神経膠腫 / 予後因子 / 免疫療法 / PD-L1 / マクロファージ / PI3Kγ阻害剤 / 血管新生 / 再発
Outline of Annual Research Achievements	膠芽腫の再発や予後に影響を与える因子の探索のため、標準治療後の再発要因を想定して、人工の神経膠腫幹細胞を長期の化学療法剤処理することで化学療法耐性幹細胞株を作製し、細胞の特性の解析およびマウスモデルに対する免疫療法の効果を検証した。化学療法耐性幹細胞は免疫チェックポイント分子のPD-L1を発現しており、これに加えてマクロファージの誘導、分化に関する因子の発現が確認されたことから、膠芽腫標準治療後の再発の一因として治療抵抗性の幹細胞による免疫抑制微小環境の形成が影響していることが明らかとなった。マウス皮下腫瘍モデルに対して抗PD-L1抗体と免疫抑制性マクロファージ阻害剤を併用したところ、免疫療法施行後の早期に起こるマクロファージ浸潤が抑えられることで延命効果が得られた。ヒト膠芽腫においても、免疫療法後の早期再発組織には浸潤マクロファージが有意に増加しており、再発の一因となっている可能性が示唆された。これらの経験から、膠芽腫再発時には免疫抑制微小環境の形成が重要であることを確信したため、膠芽腫の免疫抑制微小環境における、液性因子、細胞外小胞、腫瘍浸潤免疫抑制細胞（MDSC、M2マクロファージ、Treg、Breg）、免疫チェックポイント分子の情報をまとめ、また、日本及び米国の免疫療法関連臨床試験の情報についても精査し、総説論文を作成した。一方で、免疫抑制微小環境形成には腫瘍組織中の酸素・栄養状態や血管新生因子による免疫抑制細胞への影響が重要であることから、血管新生阻害治療と免疫療法の併用の可能性についても検討して総説論文を作成した。加えて、上記以外の観点において膠芽腫の再発や予後に関連する因子についても付随的研究を行っている。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 膠芽腫の再発や予後に影響を与える因子の探索のため、標準治療後の再発要因を想定して、人工の神経膠腫幹細胞を長期の化学療法剤処理することで化学療法耐性幹細胞株を作製し、細胞の特性の解析およびマウスモデルに対する免疫療法の効果を検証した。化学療法耐性幹細胞は免疫チェックポイント分子のPD-L1を発現しており、これに加えてマクロファージの誘導、分化に関する因子の発現が確認されたことから、膠芽腫標準治療後の再発の一因として治療抵抗性の幹細胞による免疫抑制微小環境の形成が影響していることが明らかとなった。マウス皮下腫瘍モデルに対して抗PD-L1抗体と免疫抑制性マクロファージ阻害剤を併用したところ、免疫療法施行後の早期に起こるマクロファージ浸潤が抑えられることで延命効果が得られた。これらの成果を学術誌（Brain Tumor Pathology）に報告した。ヒト膠芽腫においても、免疫療法後の早期再発組織には浸潤マクロファージが有意に増加しており、再発の一因となっている可能性が示唆された。これらの経験から、膠芽腫再発時には免疫抑制微小環境の形成が重要であることを確信したため、膠芽腫の免疫抑制微小環境における、液性因子、細胞外小胞、腫瘍浸潤免疫抑制細胞（MDSC、M2マクロファージ、Treg、Breg）、免疫チェックポイント分子の情報をまとめ、また、日本及び米国の免疫療法関連臨床試験の情報についても精査し、総説論文を作成した。一方で、免疫抑制微小環境形成には腫瘍組織中の酸素・栄養状態や血管新生因子による免疫抑制細胞への影響が重要であることから、血管新生阻害治療と免疫療法の併用の可能性についても検討して総説論文を作成し、それぞれ学術誌（Cancers, Brain tumor pathology）に報告した。
Strategy for Future Research Activity	現状の研究成果より得られた結果として、膠芽腫に対する免疫療法のみでは半数の症例は早期再発してしまうため、早期の再発予防策としてマクロファージ阻害薬以外の探索的研究も行う。例えば、放射線治療中にポルフィリン化合物を投与することで局所に活性酸素を誘導して炎症を惹起する放射線力学療法（RDT）と免疫療法との併用効果を神経膠腫細胞/神経膠腫幹細胞をもちいたin vitroおよびin vivoの系で検証する。さらに、現状の研究成果より得られた結果以外の観点においても膠芽腫の標準治療前、治療後あるいは免疫療法併用後の再発や予後に関連する因子がないか付随的研究を行う。
Causes of Carryover	COVID関連で、病院や研究室への出入りを制限したことで、これまでの研究結果から補助的に検証すべき研究や論文作成に遅延が生じた。この追加の検証のための消耗品の購入および論文作成に助成金の使用を予定している。さらに、本研究結果を今後の更なる研究に発展させるべく、膠芽腫の再発や予後に関連する因子（組織内免疫環境に関連する因子に加え、これらに直接関連しないな因子も含む）の探索や標準療法および免疫療法に併用可能な新規療法の探索も行う予定であったため、このための研究用の消耗品購入などへの使用を予定している。