Development of CAR-T cell therapy for KMT2A-rearranged acute lymphoblastic leukemia

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K08326
• Research Institution: Kyoto Prefectural University of Medicine
• Principal Investigator: 大曽根 眞也 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 講師 (60708717)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 細井 創 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (20238744) ; 家原 知子 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (20285266) ; 今村 俊彦 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 講師 (30444996) ; 柳生 茂希 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (10572547)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: CAR-T細胞療法 / KMT2A再構成 / 急性リンパ性白血病 / ピギーバックトランスポゾンベクター / CD19 / FLT3

Outline of Annual Research Achievements

乳児に発症するKMT2A遺伝子の再構成を伴う急性Bリンパ性白血病（B－ALL）は、化学療法に抵抗性で予後不良である。近年CD19特異的キメラ抗原受容体T細胞（CAR-T細胞）の有効性が報告されたが、CD19発現の低下と急性骨髄性白血病（AML）への表現型変化による再発が問題となり、リンパ系及び骨髄系細胞に発現する複数の抗原を認識可能なCAR-T細胞の開発が望まれている。我々は、KMT2A再構成を持つAMLがFLT3を高発現していることに着目し、CD19とFLT3を両方認識して殺傷するCAR-T細胞の開発を試みた。
現在までにCD19陽性細胞を標的とするCAR－T細胞の製造に成功している。これらについては、in vitro、in vivoでの抗腫瘍効果を確認した。
先述の方法でFLT3抗原に結合しうる抗原結合部位（2種類）、スペーサー領域（3種類）、膜貫通領域、CD28細胞内ドメイン、CD3z細胞内ドメインをもつCARベクターを作成し、このベクターをT細胞に遺伝子導入して、種々のFLT3特異的CAR-T細胞を作成した。さらに、FLT3陽性AML細胞株と共培養することで、最も抗腫瘍効果の高いFLT3-CAR-T細胞を選定した。このFLT3-CAR-T細胞を用いて、複数のAML細胞株と共培養することで、FLT3発現特異的に抗腫瘍効果を発揮することを確認した。また、ホタルルシフェラーゼ発現AML細胞株を免疫不全マウスに接種後、FLT3-CAR-T細胞をマウスに投与することで、抗腫瘍効果とマウスの生存期間延長が見られることを確認した。

Current Status of Research Progress

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

Reason

FLT3-CAR作成ベクターの中でももっとも効果の高いベクターを一種類選定でき、実際にin vivo抗腫瘍効果も確認できているため。

Strategy for Future Research Activity

CD19、FLT3双方を発現する乳児白血病細胞株を用いて、CD19-CAR-T細胞単独、FLT3-CAR-T単独、あるいはCD19-CARとFLT3-CARを同時に発現しているCAR-T細胞（Dual CAR-T細胞）による治療を行った際の抗腫瘍効果について評価を行う予定である。現在、すでにDual CAR-T細胞の製造には成功しており、in vivo抗腫瘍効果について評価を行っていく予定である。

Causes of Carryover

コロナ禍のため学会出張が中止となり、旅費の支出が不要となったため、次年度使用額が生じた。
試薬などの物品費、あるいは論文の英文校正費として計上する予定である。

Research Products

• [Journal Article] Lymphodepleted non-human primate model for the assessment of acute on-target and off-tumor toxicity of human CAR-T cells. (2021)
  • Author(s): Yagyu S, Mochizuki H, Yamashima K, Kubo H, Saito S, Tanaka M, Sakamoto K, Shimoi A, Nakazawa Y.
  • Journal Title: Clinical & Translational Immunology Volume: - Pages: -
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Mutated GM-CSF-based CAR T-cells targeting CD116/CD131 complexes exhibit enhanced anti-tumor effects against AML. (2021)
  • Author(s): Hasegawa A, Saito A, Narimatsu S, Nakano S, Nagai M, Ohnota H, Inada Y, Morokawa H, Nakashima I, Morita D, Ide Y, Matsuda K, Tashiro H, Yagyu S, Tanaka M, Nakazawa Y.
  • Journal Title: Clinical & Translational Immunology Volume: - Pages: -
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Autologous antigen-presenting cells efficiently expand piggyBac transposon chimeric antigen receptor T cells with predominant memory phenotype. (2021)
  • Author(s): Nakamura K, Yagyu S, Hirota S, Tomida A, Kondo M, Shigeura T, Hasegawa A, Tanaka M, Nakazawa Y.
  • Journal Title: Molecular Therapy - Methods and Clinical Development Volume: 21 Pages: 315-324
  • DOI: 10.1016/j.omtm.2021.03.011
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Development of non-viral, ligand-dependent, EPHB4-specific chimeric antigen receptor T cells for treatment of rhabdomyosarcoma. (2021)
  • Author(s): Kubo H, Yagyu S, Nakamura K, Yamashima K, Tomida A, Kikuchi K, Iehara T, Nakazawa Y, Hosoi H.
  • Journal Title: Molecular Therapy - Oncolytics Volume: 20 Pages: 646-658
  • DOI: 10.1016/j.omto.2021.03.001
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Autologous non-human primate model for safety assessment of piggyBac transposon-mediated chimeric antigen receptor T cells on granulocyte-macrophage colony-stimulating factor receptor. (2020)
  • Author(s): Morokawa H, Yagyu S, Hasegawa A, Tanaka M, Saito S, Mochizuki H, Sakamoto K, Shimoi A, Nakazawa Y.
  • Journal Title: Clinical & Translational Immunology Volume: 22 Pages: e1207
  • DOI: 10.1002/cti2.1207
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 固形腫瘍を標的とした非ウイルス遺伝子改変CAR-T細胞の開発 (2020)
  • Author(s): 柳生茂希
  • Organizer: 第4回WAKO Web受託セミナー
• [Presentation] リアルタイム細胞アナライザーを用いた遺伝子改変キメラ抗原受容体T細胞の機能解析 (2020)
  • Author(s): 柳生茂希
  • Organizer: Agilentオンライン細胞解析セミナー2020
• [Presentation] piggyBac transposon-mediated CAR-T cells - A promising and realistic approach for clinical application. (2020)
  • Author(s): Yagyu S
  • Organizer: International Society of Cell Therapy 2020
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] piggyBac transposon mediated CAR-T cells for solid tumor - A promising and realistic approach for clinical application. (2020)
  • Author(s): Yagyu S
  • Organizer: 第79回日本癌学会学術集会
• [Presentation] Combination therapy of GD2-specific CAR-T cell with Tyrosine Kinase inhibitor for neuroblastoma cells. (2020)
  • Author(s): Tomida A, Yagyu S, Yamashima K, Kubo H, Iehara T, Nakazawa Y, Hosoi H.
  • Organizer: 23rd Annual Meeting of American Society of Gene and Cell Therapy.
  • Int'l Joint Research