がん微小環境における芳香族炭化水素受容体AhRの意義解明と治療標的としての評価

2013 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 25430158
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Research Institution: Keio University
• Principal Investigator: 塚本 信夫 慶應義塾大学, 医学部, 助教 (20407117)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 河上 裕 慶應義塾大学, 医学部, 教授 (50161287)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 腫瘍免疫 / 免疫抑制 / AhR / IDO / Kynurenine

Research Abstract

これまでにIDOによるTrp代謝物であるKynurenine（Kyn）ががん細胞内での芳香族炭化水素受容体AhRの内在性リガンドの一つであることが明らかになってきた。AhRのがん微小環境での役割を解明するため、マウスの様々ながん細胞株にIDOあるいは恒常的活性化型AhR（actAhR）を過剰発現させ、同系マウスに移植したところ、がん組織でのCD8 T細胞の減少、制御性T細胞Tregと骨髄由来抑制細胞MDSCの増加が見られた。IDOによる免疫抑制の機構として、1) Trp枯渇による免疫細胞の機能抑制、2) がん細胞からのKynによる抑制性免疫細胞の誘導、3) がん細胞内のAhRが誘導する因子による抑制性免疫細胞の誘導が考えられた。TregとMDSCのin vitro誘導においてKyn添加はほとんど誘導を増強しなかったことから、がん細胞内のAhR活性化で誘導される遺伝子産物が抑制性免疫細胞の誘導に重要であることが示唆された。マウス大腸がん細胞のIDO/actAhR過剰発現株のDNAチップ解析から、複数のケモカインがAhR依存的に誘導されることが明らかになった。これらのケモカインを過剰発現した大腸がん細胞を移植したマウスでTregとMDSCががん組織で増加した。これらケモカインはマウスの大腸がんとグリオーマで増加したが、マウス乳がんでは増加せず、乳がんでは別の遺伝子が免疫抑制を担っていることが示唆された。また、最近、IDOがTrp代謝酵素としての機能の他に、ITIMを介したシグナル伝達を担うことが報告された。そこで、Trp代謝とITIM機能のそれぞれを喪失させたIDO変異体をヒトがん細胞株に導入したところ、野生型IDOの発現で誘導される遺伝子変化の一部がTrp代謝あるいはITIM機能の一方の変異体で同様に失われることが示され、これらの経路にクロストークがあることが示唆された。

Current Status of Research Progress

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

Reason

がん細胞におけるIDO-AhR経路の活性化の免疫抑制への関与について、担がんマウスでの解析から、どのような免疫細胞の変化が起こり、それがどのような分子機構によるのか明らかになりつつある。がん種によるAhRの作用の差異、IDO機能にTrp代謝とITIMシグナルの関係も次第に明らかになっている。

Strategy for Future Research Activity

活性化AhRによるTreg, MDSC増加が同定したケモカインに依存するかはこれら遺伝子のノックダウンにより検証を進める。CD8 T細胞の減少の機構を解明するとともに、乳がんにおいてAhRが免疫抑制を誘導する責任分子について明らかにする。また、がん種によるAhRの作用の差異についてAhR複合体の差異から説明できるかについて主にヒトがん細胞を用いて解析を進める。さらに、がん患者の病理組織切片を用いたAhR及びIDO免疫染色の症例数を増やし、臨床病理学的因子との相関解析を進める。また、Kyn以外のAhRリガンドの探索についても開始する。

Research Products

• [Journal Article] CCL2 is critical for immunosuppression to promote cancer metastasis. (2013)
  • Author(s): Kudo-Saito C, Shirako H, Ohike M, Tsukamoto N, Kawakami Y
  • Journal Title: Clin Exp Metastasis Volume: 30 Pages: 393-405
  • DOI: 10.1007/s10585-012-9545-6
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Cancer-induced immunosuppressive cascades and their reversal by molecular-targeted therapy. (2013)
  • Author(s): Kawakami Y, Yaguchi T, Sumimoto H, Kudo-Saito C, Tsukamoto N, Iwata-Kajihara T, Nakamura S, Nishio H, Satomi R, Kobayashi A, Tanaka M, Park JH, Kamijuku H, Tsujikawa T, Kawamura N
  • Journal Title: Ann N Y Acad Sci Volume: 1284 Pages: 80-86
  • DOI: 10.1111/nyas.12094
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Role of aryl hydrocarbon receptor in immunosuppression of tumor microenvironment. (2013)
  • Author(s): Park JH, Tsukamoto N, Kamijuku H, Kimura A, Kawakami Y
  • Organizer: 2013 日本免疫学会総会・学術集会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ
  • Year and Date: 20131211-20131213
• [Presentation] Augmentation of anti-tumor immune responses by Kampo medicine compounds with aryl hydrocarbon receptor (AhR) antagonistic activity. (2013)
  • Author(s): Tsukamoto N, Park JH, Kamijuku H, Popivanova B, Kawakami Y
  • Organizer: 2013 日本免疫学会総会・学術集会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ
  • Year and Date: 20131211-20131213
• [Presentation] Augmentation of anti-tumor immune responses by Kampo medicine compounds which inhibits signaling associated with cancer induced immunosuppression. (2013)
  • Author(s): Kamijuku H, Tsukamoto N, Park JH, Kawakami Y
  • Organizer: 2013 日本免疫学会総会・学術集会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ
  • Year and Date: 20131211-20131213
• [Presentation] Identification of novel cancer-testis antigen expressed in leukemic stem cells of chronic myelogenous leukemia. (2013)
  • Author(s): Nakamura M, Matsushita M, Ichikawa D, Tsukamoto N, Kawakami Y, Hattori Y
  • Organizer: 2013 日本免疫学会総会・学術集会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ
  • Year and Date: 20131211-20131213