腫瘍浸潤T細胞が認識するがん特異的抗原の網羅的解析

2019 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19H03522
• Research Institution: Japanese Foundation for Cancer Research
• Principal Investigator: 清谷 一馬 公益財団法人がん研究会, がんプレシジョン医療研究センター 免疫ゲノム医療開発プロジェクト, 主任研究員 (30433642)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 黒田 大祐 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 講師 (60756732)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 腫瘍浸潤T細胞 / ネオアンチゲン / ネオ抗原 / T細胞受容体

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、腫瘍浸潤T細胞がneoantigenを含めどのような抗原を認識しているかを網羅的に解析し、その抗原とT細胞受容体を予測するシステムを開発することを目的としている。
1) 腫瘍浸潤T細胞レパトア解析によるがん特異的T細胞の同定
新鮮大腸がん手術検体6検体より、腫瘍浸潤T細胞および患者由来がん細胞を分離・培養することに成功した。がん組織よりゲノムDNAおよびRNAを抽出し、エクソームおよびRNAシーケンスを行い、そのゲノムデータを用いて、somatic変異の同定およびバイオインフォマティクスによるneoantigenの予測を行い、候補ペプチドを選出した。また、腫瘍浸潤T細胞および患者由来がん細胞を共培養し、ELISPOTアッセイによりIFN-γ産生の上昇を確認し、がん細胞と反応するT細胞が存在することを明らかにした。また、腫瘍組織のTCRレパトア解析を行い、腫瘍に高頻度に浸潤しているTCR配列を同定した。
2) タンパク質の立体構造に基づく分子シミュレーションと機械学習によるがん特異的T細胞の予測
これまでに同定した5種類のneoantigen特異的T細胞に加え、新たに3種類のT細胞を誘導し、それらのT細胞のTCRレパトア解析を行うことにより、TCRα/TCRβ配列を同定した。また、ドッキングシミュレーションと機械学習を用いたpeptide-HLAの結合予測系を用いて、予測されたneoantigenペプチドとHLAとの結合予測のパラメータの調整を行った。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

腫瘍浸潤T細胞レパトア解析によるがん特異的T細胞の同定において、腫瘍浸潤T細胞および患者由来がん細胞の共培養系など新たな系の確立が順調に成功した。タンパク質の立体構造に基づく分子シミュレーションと機械学習によるがん特異的T細胞の予測についても順調にデータを蓄積できている。

Strategy for Future Research Activity

当初の計画に従い研究を進める。
腫瘍浸潤T細胞レパトア解析によるがん特異的T細胞の同定
2019年度に引き続き、腫瘍浸潤T細胞レパトア解析によるがん特異的T細胞の同定については、がん反応性T細胞がneoantigenまたはその他の抗原などどのような抗原を認識しているかを検討する。
タンパク質の立体構造に基づく分子シミュレーションと機械学習によるがん特異的T細胞の予測
2019年度に得られたデータをもとに、peptide-HLAの結合予測、さらに予測したこのpeptide-HLA複合体とTCRα/TCRβとのドッキングシミュレーションによる相互作用を検討する。

Research Products

• [Journal Article] Cooperation of genes in HPV16 E6/E7-dependent cervicovaginal carcinogenesis trackable by endoscopy and independent of exogenous estrogens or carcinogens (2020)
  • Author(s): Bottinger P, Schreiber K, Hyjek E, Krausz T, Spiotto MT, Steiner M, Idel C, Booras H, Beck-Engeser G, Riederer J, Willimsky G, Wolf SP, Karrison T, Jensen E, Weichselbaum RR, Nakamura Y, Yew PY, Lambert PF, Kurita T, Kiyotani K, Leisegang M, Schreiber H.
  • Journal Title: Carcinogenesis Volume: 41 Pages: 1605～1615
  • DOI: 10.1093/carcin/bgaa027
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Engineering Stability, Viscosity, and Immunogenicity of Antibodies by Computational Design (2020)
  • Author(s): Kuroda D, Tsumoto K.
  • Journal Title: Journal of Pharmaceutical Sciences Volume: 109 Pages: 1631～1651
  • DOI: 10.1016/j.xphs.2020.01.011
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Per-Residue Program of Multiple Backbone Dihedral Angles of β-Peptoids via Backbone Substitutions (2020)
  • Author(s): Morimoto J, Kim J, Kuroda D, Nagatoishi S, Tsumoto K, Sando S
  • Journal Title: Journal of the American Chemical Society Volume: 142 Pages: 2277～2284
  • DOI: doi: 10.1021/jacs.9b10496
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Impact of TCR Diversity on the Development of Transplanted or Chemically Induced Tumors (2019)
  • Author(s): Schreiber K, Karrison G, Wolf SP, Kiyotani K, Steiner M, Littmann ER, Pamer EG, Kammertoens T, Schreiber H, Leisegang M.
  • Journal Title: Cancer Immunology Research Volume: 8 Pages: 192～202
  • DOI: doi: 10.1158/2326-6066.CIR-19-0567
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Tamoxifen Metabolism and Breast Cancer Recurrence: A Question Unanswered by CYPTAM (2019)
  • Author(s): Goetz MP, Suman VJ, Nakamura Y, Kiyotani K, Jordan VC, Ingle JN.
  • Journal Title: Journal of Clinical Oncology Volume: 37 Pages: 1982～1983
  • DOI: doi: 10.1200/JCO.19.00504
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Diagnostic utility of STAT6YE361 expression in classical Hodgkin lymphoma and related entities (2019)
  • Author(s): Slambrouck CV, Huh J, Suh C, Song JY, Menon MP, Sohani AR, Duffield AS, Goldberg RC, Dama P, Kiyotani K, Godfrey J, Fitzpatrick C, Kline J, Smith SM, Jaffe ES, Hartmann S, Venkataraman G.
  • Journal Title: Modern Pathology Volume: 33 Pages: 834～845
  • DOI: 10.1038/s41379-019-0428-0
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Secreted PD-L1 variants mediate resistance to PD-L1 blockade therapy in non?small cell lung cancer (2019)
  • Author(s): Gong B, Kiyotani K, Sakata S, Nagano S, Kumehara S, Baba S, Besse B, Yanagitani N, Nishio M, Takeuchi K, Kawamoto H, Fujita N, Katayama R.
  • Journal Title: Journal of Experimental Medicine Volume: 216 Pages: 982～1000
  • DOI: doi: 10.1084/jem.20180870
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Effects of a remote mutation from the contact paratope on the structure of CDR-H3 in the anti-HIV neutralizing antibody PG16 (2019)
  • Author(s): Kondo HX, Kiribayashi R, Kuroda D, Kohda J, Kugimiya A, Nakano Y, Tsumoto K, Takano Y.
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 9 Pages: 19840
  • DOI: doi: 10.1038/s41598-019-56154-y
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] How the protonation state of a phosphorylated amino acid governs molecular recognition: insights from classical molecular dynamics simulations (2019)
  • Author(s): Kawade R, Kuroda D, Tsumoto K
  • Journal Title: FEBS Letters Volume: 594 Pages: 903～912
  • DOI: doi: 10.1002/1873-3468.13674
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A Peptoid with Extended Shape in Water (2019)
  • Author(s): Morimoto J, Fukuda Y, Kuroda D, Watanabe T, Yoshida F, Asada M, Nakamura T, Senoo A, Nagatoishi S, Tsumoto K, Sando S.
  • Journal Title: Journal of the American Chemical Society Volume: 141 Pages: 14612～14623
  • DOI: doi: 10.1021/jacs.9b04371
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] An epitope‐directed antibody affinity maturation system utilizing mammalian cell survival as readout (2019)
  • Author(s): Eguchi A, Nakakido M, Nagatoishi S, Kuroda D, Tsumoto K, Nagamune T, Kawahara M.
  • Journal Title: Biotechnology and Bioengineering Volume: 116 Pages: 1742～1751
  • DOI: doi: 10.1002/bit.26965
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Comparison of TCR repertoires between cancer tissues and lymph nodes in colorectal cancer patients. (2019)
  • Author(s): Kiyotani K, Matsuda T, Miyauchi E, Hsu Y, Nagayama S, Zewde M, Park JH, Kato T, Harada M, Suzuki N, Nagano H, Hazama S, Nakamura Y.
  • Organizer: AACR Annual Meeting 2019
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Identification of cancer-reactive/neoantigen-specific T cells in peripheral blood and tumor tissues of cancer patients. (2019)
  • Author(s): Kiyotani K
  • Organizer: 6th Annual Meeting of Colegio Mexicano para la Investigacion del Cancer
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Progress and future of cancer immunotherapy (2019)
  • Author(s): Kiyotani K
  • Organizer: 第78回日本癌学会
• [Presentation] Screening of cancer-reactive/neoantigen-specific T cells in peripheral blood and tumor tissues of cancer patients. (2019)
  • Author(s): Kiyotani K, Nakamura Y.
  • Organizer: 第78回日本癌学会
• [Presentation] Secreted PD-L1 variants caused by aberrant splicing mediate antiPD-L1 antibody resistance. (2019)
  • Author(s): Gong B, Kiyotani K, Sakata S, Nishio M, Takeuchi K, Kawamoto H, Fujita N, Katayama R.
  • Organizer: 第78回日本癌学会
• [Presentation] TCR repertoires in lung adenocarcinomas with and without EGFR mutation. (2019)
  • Author(s): Miyauchi E, Matsuda T, Kiyotani K, Low SK, Tsukita Y, Ichinose M, Sakurada A, Okada Y, Saito R, Nakamura Y.
  • Organizer: 第78回日本癌学会
• [Presentation] Clinical significance of clonal hematopoiesis in the interpretation of blood liquid biopsy. (2019)
  • Author(s): Chan HT, Nagayama S, Chin YM, Hayashi R, Kiyotani K, Nakamura Y, Low SK
  • Organizer: 第78回日本癌学会