Development of novel antibodies against leukemia and elucidation of their blocking mechanisms

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K07668
• Research Institution: Kumamoto University
• Principal Investigator: 大里 元美 熊本大学, 国際先端医学研究機構, 客員教授 (90314286)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 指田 吾郎 熊本大学, 国際先端医学研究機構, 特別招聘教授 (70349447) ; 岩崎 正幸 東京女子医科大学, 医学部, 講師 (70790913)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 癌 / トランスレーショナルリサーチ

Outline of Annual Research Achievements

白血病の治療成績は化学療法および造血幹細胞移植により改善されたものの、まだ５年生存率は50%以下であり副作用も多く新規治療法の開発が必要である。本研究では、RUNX転写因子異常に起因する白血病(RUNX白血病)の分子機序の解明に基づき開発中の新規分子標的治療法の確立を目指した。特に下記２点を本研究の目的としており、助成期間の３年目に当たる令和３年度においては実施予定であった研究を新型コロナ肺炎による遅れは生じたものののおおむね計画通り行うことができた。１）に挙げていた薬効評価を簡便迅速に実施するため作製した白血病患者由来異種移植 patient derived　xenograft (PDX) マウスモデルは昨年度より引き続き作製し個々のラインの遺伝子異常の検査などを行いその性質を詳しく検討した。これらのモデルを用い新規抗ITGA9抗体のin vivo 薬効評価をほぼ終了し現在論文発表を準備している。
１）新規分子標的インテグリンα9 (ITGA9)に対するブロッキング抗体の薬効評価：RUNX異常と協調して白血病を惹起するITGA9の過剰発現を、独自に見いだしたブロッキング抗体が阻害し細胞増殖を抑制することをマウス異種移植モデルを含む種々の方法で検証する。
２）ITGA9ブロッキング抗体による薬理作用機序の解明：ブロッキング抗体はITGA9と遊離リガンド間の結合を阻害することで薬理効果を示していると考えられるのでこれを検討する。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

本研究で目的としてあげた下記の２点について助成３年目（令和３年度）の進捗状況を次に記す。
１）新規分子標的インテグリンα9 (ITGA9)に対するブロッキング抗体の薬効評価：助成初年度に、a) ブロッキング抗体使用の対象となるITGA9過剰発現を示す白血病の頻度が急性骨髄性白血病症例において極めて高い（約80％）こと、b) ITGA9が白血病幹細胞マーカーであること、c) ブロッキング抗体の阻害効果が少なくともin vitro実験系においては極めて強力であること、を観察した。助成２年目（昨年度）には、ブロッキング抗体の阻害効果をin vivoで簡便かつ迅速に検証するシステムとなる３種類の異なるマウスモデルをそれぞれ完成・拡充させ、このうち一つのモデルについては新規マウスモデルとして論文発表した(Leukemia 2021)。助成３年目（本年度）にはPDXマウスモデルの遺伝子検査を行うことなどによってその拡充を図り、これらのモデルを用い新規抗ITGA9抗体のin vivo 薬効評価をほぼ終了し現在論文発表へ向けて準備を進めている。
２）ITGA9ブロッキング抗体による薬理作用機序の解明：ブロッキング抗体はITGA9と遊離リガンド間の結合を阻害することで薬理効果を示していると予備的実験結果より考えられていたのでこれを詳細に検討した。予想通り、ITGA9はオステオポンティン(OPN)やテナシンC(TN-C)などの可溶型（遊離型）リガンドと結合すること、そしてITGA9ブロッキング抗体はその結合を阻害すること、またその阻害によって下流のp38MAPKの活性化（リン酸化）が起こらず細胞増殖が抑制されること、などを助成２年度までに観察している。
このように実験はほぼ終了に近づいてはいるが新型コロナ肺炎による実験の遅延もあり論文発表に至っていない。この点がやや遅れているとした理由である。

Strategy for Future Research Activity

１）新規分子標的インテグリンα9 (ITGA9)に対するブロッキング抗体の薬効評価： 予定していたin vivo効果の評価法、a) RUNX1ETO遺伝子改変マウスモデル、b) t(8;21)をもつ白血病細胞株Kasumi-1の免疫不全NSGマウスへの皮下接種系、c) 白血病患者由来異種移植 (PDX) モデル、の全ての方法を用いた新規抗ITGA9抗体のin vivo 薬効評価をほぼ終了している。
２）ITGA9ブロッキング抗体による薬理作用機序の解明：ブロッキング抗体はITGA9と遊離リガンド間の結合を阻害することで薬理効果を持つと考えられ、その作業仮説がおおむね正しいことを昨年度まに確認できている。
本年度は成果を論文としてまとめ投稿し査読結果により要求される追加実験に備える予定である。

Causes of Carryover

新型コロナ肺炎による研究遅延が生じたため
次年度には実験を終了し成果を論文としてまとめ投稿し査読結果により要求される追加実験に備える。また学会での発表もおこなう予定である。

Research Products

• [Int'l Joint Research] National University of Singapore/Inst. Bioengineering Nanotechnology/Institute of Molecular and Cell Biology(シンガポール)
  • Country Name: SINGAPORE
  • Counterpart Institution: National University of Singapore/Inst. Bioengineering Nanotechnology/Institute of Molecular and Cell Biology
• [Journal Article] The acidic domain of Hmga2 and the domain's linker region are critical for driving self-renewal of hematopoietic stem cell. (2022)
  • Author(s): Sun Y, Kubota S, Iimori M, Hamashima A, Murakami H, Bai J, Morii M, Yokomizo-Nakano T, Osato M, Araki K, Sashida G.
  • Journal Title: Int J Hematol. Volume: 115 Pages: 553-562
  • DOI: 10.1007/s12185-021-03274-9
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] A Point Mutation R122C in RUNX3 Promotes the Expansion of Isthmus Stem Cells and Inhibits Their Differentiation in the Stomach (2022)
  • Author(s): Douchi D, Yamamura A, Matsuo J, Lee JW, Nuttonmanit N, Melissa Lim YH, Suda K, Shimura M, Chen S, Pang S, Kohu K, Kaneko M, Kiyonari H, Kaneda A, Yoshida H, Taniuchi I, Osato M, Yang H, Unno M, Bok-Yan So J, Yeoh KG, Huey Chuang LS, Bae SC, Ito Y.
  • Journal Title: Cell Mol Gastroenterol Hepatol Volume: 13 Pages: 1317-1345
  • DOI: 10.1016/j.jcmgh.2022.01.010
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] RUNX1-ETO (RUNX1-RUNX1T1) induces myeloid leukemia in mice in an age-dependent manner. (2021)
  • Author(s): Abdallah MG, Niibori-Nambu A, Morii M, Yokomizo T, Yokomizo T, Ideue T, Kubota S, Teoh VSI, Mok MMH, Wang CQ, Omar AA, Tokunaga K, Iwanaga E, Matsuoka M, Asou N, Nakagata N, Araki K, AboElenin M, Madboly SH, Sashida G, Osato M.
  • Journal Title: Leukemia Volume: 35 Pages: 2983-2988
  • DOI: 10.1038/s41375-021-01268-4
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Trib1 promotes the development of acute myeloid leukemia in a Ts1Cje mouse model of Down syndrome. (2021)
  • Author(s): Yoshino S, Tanaka M, Sunami Y, Takahara T, Yamazaki Y, Homme M, Niibori-Nambu A, Osato M, Minami T, Ishihara K, Nakamura T.
  • Journal Title: Leukemia Volume: 36 Pages: 558-561
  • DOI: 10.1038/s41375-021-01384-1
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Tocilizumab Induces IL-10-Mediated Immune Tolerance in Invasive Candidiasis. (2021)
  • Author(s): Tan Z, Mok MMH, Mar Soe W, Thamboo TP, Goh JG, Sam QH, Osato M, Ravikumar S, Chai LYA.
  • Journal Title: J Fungi (Basel) Volume: 7 Pages: 656
  • DOI: 10.3390/jof7080656
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] Familial leukemia due to germline RUNX1 mutations: Lessons from two decades of research, and unsolved questions. (2021)
  • Author(s): Osato M
  • Organizer: Cancer Genomics Haematol Disord Conf, Newcastle Univ Med Malaysia
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] RUNX1-ETO induces myeloid leukemia in mice in an age-dependent manner. (2021)
  • Author(s): Osato M
  • Organizer: the 39th Sapporo International Cancer Symposium
  • Int'l Joint Research