2020 Fiscal Year Annual Research Report

Long non-coding RNA由来がん抗原のHLA提示メカニズム解明

Research Project

Project/Area Number	19H03490
Research Institution	Sapporo Medical University
Principal Investigator	金関貴幸札幌医科大学, 医学部, 講師 (50531266)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2022-03-31
Keywords	腫瘍抗原 / プロテオゲノミクス / ノンコーディングRNA
Outline of Annual Research Achievements	T細胞免疫系は遺伝子変異由来ネオアンチゲン以外にも幅広くがん細胞変化を感知し識別していると考えられる。新しいがん抗原タイプの発見とその産生メカニズム解明はがん免疫治療発展に直結する重要な課題である。我々はプロテオゲノミクスHLAリガンドーム解析法を用い、大腸がん細胞・組織HLAにナチュラル提示されるlong non-coding RNA（lncRNA）由来がん抗原ペプチドを同定し、その抗原性およびがん特異性を確認した。驚くべきことに、大腸がん組織HLAリガンドームのおよそ5%が既知プロテオームには登録のないペプチド配列であった。ここにはlncRNAに由来するペプチドが含まれており、いくつかはがん組織においてのみHLA提示されていた。さらに、大腸がん患者T細胞はlncRNAペプチドを認識し、腫瘍周囲の微小環境に集積している。即ち、lncRNA由来ペプチド断片に対する患者T細胞免疫監視が働いている。lncRNAがん抗原タンパク片は分解により検出できないものの、HLA結合するlncRNAペプチド配列は保護され細胞表面に提示されると考えられる。これまでのデータはlncRNA翻訳とNonsense Mediated Decay（NMD）およびHLA抗原提示の関連性を示唆している。これらの研究成果は、lncRNAがん抗原を標的とした新しいがん免疫治療の開発、およびそのNMD制御によるHLA提示・免疫応答のコントロールが可能となりうることを示唆している。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason マススペクトロメトリーと次世代シーケンサー解析（DNA-seq/RNA-seq）を併用したプロテオゲノミクスHLAリガンドーム解析により、がん特異的に発現し抗原性を有する新規がん抗原候補ペプチドを同定した。遺伝子過剰発現とノックダウン実験により、同ペプチドがlncRNA由来であること、およびT細胞応答がlncRNA発現量に依存することを証明できた。即ち、lncRNA翻訳が生じており、翻訳産物由来ペプチドががん細胞HLAに提示されている。同lncRNAに特異的反応するT細胞クローンは既に樹立済みである。続いて、がん細胞NMD阻害によるlncRNAがん抗原のHLA提示およびT細胞反応変化を確認した。これは薬剤阻害と遺伝子ノックダウンにて確認できた。さらに、CAGE、Iso-seqを実施し、同lncRNA由来がん抗原ペプチドをコードしているlncRNAトランスクリプトバリアントを同定した。
Strategy for Future Research Activity	NMD異常がん細胞モデル（CRISPR/Cas9によるUPF/SMGノックダウン）を作成中であり、同モデルのプロテオゲノミクスHLAリガンドーム解析を通してHLA提示抗原レパートリーへのNMD影響を網羅的に検証する。我々はがん細胞で生じたNMD異常からlncRNA由来ポリペプチド翻訳が増加し、新規抗原のHLA提示を介して免疫応答を誘導する、新しい抗腫瘍CTL応答メカニズムの存在を提唱している。本研究課題を通してNMD制御とHLA抗原提示の関連性を明らかにし、lncRNAがん抗原に対するCTL免疫監視メカニズム解明を目指す。