Modeling of innovative oncolytic viral therapy and elucidation of the underlying mechanism using an advanced organoid technology

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21H03828
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 90120:Biomaterials-related
• Research Institution: Nippon Medical School
• Principal Investigator: Miyagawa Yoshitaka 日本医科大学, 医学部, 講師 (90415604)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小池 博之 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 准教授 (20821771) ; 酒井 真志人 日本医科大学, 大学院医学研究科, 大学院教授 (40643490)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: オルガノイド / がん遺伝子細胞治療 / 腫瘍溶解性ウイルス / ヘルペスウイルス / 間葉系幹細胞 / がん免疫微小環境

Outline of Final Research Achievements

In the present study, we aim to elucidate the molecular mechanism of tumor selectivity of oncolytic viruses (OVs) and their combination therapy with human mesenchymal stem cells (hMSCs) by reconstructing the tumor immune microenvironment in vitro using advanced organoid technology and investigating gene expression, dynamics, and virus-cell interactions in detail. To achieve this objective, we developed a 3D co-culture model of hMSCs and cancer cells. Using this model, we demonstrated that hMSCs derived from a specific tissue have significantly higher migration capacity to tumors, and that the cell kinetics and tumor-killing ability of OV-loaded hMSCs depended of their origin. Our results are expected to contribute to the enhancement of therapeutic efficacy and the manufacturing process development of OV-hMSCs.

Free Research Field

遺伝子治療学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究によって、腫瘍溶解性ウイルスの腫瘍選択性及び間葉系幹細胞併用療法の分子メカニズムが明らかとなれば、治療効果を改善するための最適なウイルスゲノム遺伝子改変、間葉系幹細胞ソース及び免疫チェックポイント阻害剤の選択が可能となり、より現実的ながんウイルス治療戦略が構築できる。また非臨床試験と実際の臨床での結果の解離は、現段階において遺伝子治療製剤の治療効果を適切に評価できる非臨床試験系は存在しないことを意味している。申請者らが今回提案するin vitro TIME再構成系はこのギャップを埋めるものであり、新たな有効性評価の指標となり得る。