Augmentation of the cytotoxicity of NK cells by IL-21 gene tansduction

2017 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26860785
• Research Institution: Niigata University
• Principal Investigator: 高地 貴行 新潟大学, 医歯学総合病院, 小児科特任助教 (70444164)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: NK細胞 / 細胞療法 / 遺伝子改変 / IL-21 / 白血病

Outline of Annual Research Achievements

悪性腫瘍細胞に対するNK細胞にインターロイキン21（IL-21）遺伝子を導入し、細胞障害活性が向上するか検証した。遺伝子導入でサイトカイン放出を増強しNK細胞の抗腫瘍効果を増強する狙いである。IL21は共通γ鎖を持つサイトカインでNK細胞への発現は試行されていなかった。またNK細胞はJAK-STAT5の活性化を認めるが、IL21導入でJAK-STAT3活性化へ変換されテロメラーゼを介した細胞寿命の延長効果が期待された。
蛋白分泌型と膜結合型の2種類のIL-21遺伝子導入NK細胞を作成した。膜結合型はサイトカインによる全身作用を軽減できる可能性があった。IL-21発現ベクターをクローニングし、対外増幅したNK細胞に遺伝子導入した。導入効率は平均90%以上であった。K562細胞とNK細胞を4時間共培養する系でMockに対しIL21導入NK細胞は約2倍の殺細胞効果を認めた。72時間共培養の系でさらに差を認めた。Jurkatに対しても抗腫瘍効果に差異を認めた。IL-21発現量増加と、パーフォリン/グランザイムBの高発現を確認した。IL21遺伝子導入NK細胞の寿命の延長は認めなかった。膜結合型と分泌型IL-21発現NK細胞とで殺細胞効果に差はなかった。膜結合型の抗腫瘍効果が分泌型に比して低下せず、毒性軽減の手段となりうると考えられた。
Wild typeのIL21遺伝子はNK細胞に高率に導入可能であった。IL21発現NK細胞の抗腫瘍効果は増強し、パーフォリン/グランザイム系の効果増強による機序が示された。膜結合型と分泌型に抗腫瘍効果に差異はなかったが、IL21のサイトカインとしての生体への直接効果が軽減されながら抗腫瘍効果を発現する可能性がある。