2020 Fiscal Year Research-status Report
CAR-T細胞療法を用いた心臓再生医療におけるfail-safeシステムの確立
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20K21608
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
福田 恵一 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 教授 (20199227)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岡田 麻里奈 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 助教 (00594582)
谷口 智憲 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 講師 (40424163)
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2022-03-31
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| Keywords | CAR-T細胞療法 / 未分化細胞除去法 / 奇形腫形成抑制 / 心筋細胞移植 / iPS細胞 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
まず予備研究として、未分化細胞特異的抗原遺伝子の候補として、奇形腫およびiPS細胞のRNAsequence解析によるスクリーニングを行い、肝細胞癌に特異的に発現する胎児性抗原であるGPC3を見いだした。申請者および共同研究者らが誘導したGPC3特異的CTLの評価の結果、iPS細胞に対して胞障害性が限定的であること、またHLA拘束性があることから、さらなる免疫効果増強のため共同研究者の河上らとGPC3に対するモノクロ抗体を作製し、これを利用したCAR-T療法の開発を開始した。まず、複数のiPS細胞株、iPS細胞からの各種分化細胞を樹立し、GPC3の発現解析を行ったところ、分化心筋細胞においてはGPC3の発現が低いことを確認し、樹立したGPC-CART細胞により、未分化細胞には細胞傷害能を示すが、移植に用いるiPS細胞由来心筋細胞に対しては細胞傷害能を示さないことを確認した（特許出願済）。すなわちGPC3を標的として、移植時の残存未分化細胞を特異的に除去できる可能性が示唆された。
次にGPC3特異的CART療法による、実際の奇形腫形成抑制効果および副作用の有無をin vivoマウスモデルで確認した。申請者らは、iPS細胞を免疫不全マウスに移植し、奇形腫を形成させ、奇形腫におけるGPC3の発現を確認したところ、未分化状態と比較しても十分に高発現していること、さらに、これを申請者らの樹立したGPC3 特異的CAR-T細胞を投与することで、一旦形成された奇形腫を治療できることを確認した。すなわちiPS細胞由来の奇形腫に対して、GPC3 特異的CAR-T細胞が一定の治療効果を示すことをマウスモデルを用いて確認した。
以上により、GPC3 特異的CAR-T細胞を用いたiPS細胞由来奇形腫の治療法を確立し、最終的にはヒトへの応用へ向けた検証データの構築を目指している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
既に予備研究においてGPC3に対するモノクロ抗体の作製、遺伝子改変によるキメラ抗原受容体（CAR）の作製、GPC3に対するCAR-Tの作製を終了し、GPC3発現細胞に対する強い細胞障害作用も確認している。研究終了時点の達成目標は、iPS細胞からの各種分化細胞（肝細胞、神経細胞、膵ベータ細胞、心筋細胞等）には作用せず、残存iPS細胞のみに作用することの確認、マウス等の動物実験においてCAR-T細胞前投与により、iPS細胞を移植しても奇形腫形成が生じないことの確認、既に形成された奇形腫をCAR-T事後投与によりどこまで治療出来るかを明らかにすることである。これらの目標において、各種分化細胞の中では心筋細胞を主に用いて、未分化細胞除去が可能であることを確認し、動物実験においては免疫不全マウスを主に用いて奇形腫形成抑制効果を確認している。
本事業では、ヒトiPS細胞における腫瘍化の課題に取り組んできた研究代表者と腫瘍免疫学を長年専門とする研究分担者の谷口が連携することにより、ヒトiPS細胞由来腫瘍の免疫学的除去法の確立を目指しており、双方が適切に協力しながら研究環境を整備しおおむね順調に進展している。今後、本治療が確立できれば、全ての再生医療における腫瘍化に適応でき、ヒトiPS細胞由来腫瘍に対する標準的治療となる可能性があるため、引き続きさらなる研究を進展させていく所存である。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の主な達成目標としては、マウスモデルを用いた長期的な奇形腫形成の予防、治療効果の確認および、既に形成された奇形腫をCAR-T事後投与によりどこまで治療出来るかを明らかにすることである。
マウスモデルを用いた長期的な奇形腫形成の予防、治療効果の確認としてはヒト化マウスを樹立し、同マウスを用いて、長期的な奇形腫形成の予防効果を確認する。マウスの心臓にiPS細胞から樹立した心筋細胞およびiPS細胞を生着させ、GPC3特異的CAR-T細胞を経静脈投与し、その奇形腫形成抑制効果および副作用を確認する。この心筋移植マウスの皮下にさらに奇形腫を形成させ、GPC3 特異的CAR-T細胞で治療し、投与したCART細胞が心筋には傷害を与えずに、奇形腫に対して抗腫瘍効果を発揮できるかを検討する。また、CARTを投与されたマウスの各正常臓器における組織学的な評価を行い、副作用の有無をそれぞれ確認する。また、治療効果を増強させる併用薬など(免疫チェックポイント阻害薬など)も探索する。
以上により、GPC3 特異的CAR-T細胞を用いたiPS細胞由来奇形腫の治療法を確立し、最終的にはヒトへの応用へ向けた検証データの構築を目指す。
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[Journal Article] Tryptophan Metabolism Regulates Proliferative Capacity of Human Pluripotent Stem Cells2021
Author(s)
Shota Someya, Shugo Tohyama, Kotaro Kameda, Sho Tanosaki, Yuika Morita, Kazunori Sasaki, Moon Il Kang, Yoshikazu Kishino, Marina Okada, Hidenori Tani, Yusuke Soma, Kazuaki Nakajima, Tomohiko Umei, Otoya Sekine, Taijun Moriwaki, Hideaki Kanazawa, Eiji Kobayashi, Jun Fujita, Keiichi Fukuda
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Journal Title
iScience
Volume: 24
Pages: -
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Fatty Acid Synthesis Is Indispensable for Survival of Human Pluripotent Stem Cells2020
Author(s)
Sho Tanosaki, Shugo Tohyama, Jun Fujita, Hiroki Nakanishi, Takayo Ohto-Nakanishi, Tomohiko Akiyama, Yuika Morita, Yoshikazu Kishino, Marina Okada, Hidenori Tani, Yusuke Soma, Kazuaki Nakajima, Hideaki Kanazawa, Masahiro Sugimoto, Minoru S.H. Ko, Makoto Suematsu, Keiichi Fukuda
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Journal Title
iScience
Volume: 23
Pages: -
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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