喫煙肺胞蛋白症患者のための新規GM-CSF吸入治療プロトコルの開発

• 研究課題/領域番号: 20H03686
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分53030:呼吸器内科学関連
• 研究機関: 東京医科歯科大学
• 研究代表者: 田澤 立之 東京医科歯科大学, 学生支援・保健管理機構, 教授 (70301041)
• 研究分担者: 石井 晴之 杏林大学, 医学部, 教授 (30406970) ; 中田 光 新潟大学, 医歯学総合病院, 特任教授 (80207802) ; 田中 崇裕 新潟大学, 医歯学総合病院, 助教 (70455400) ; 小松崎 恵子 東京医科歯科大学, 職員健康管理室, 助教 (50867306)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2023年度)
• 配分額: 17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円); 2023年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2022年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2021年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2020年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
• キーワード: 肺胞蛋白症 / 抗GM-CSF抗体 / GM-CSF / 吸入治療 / 喫煙

研究開始時の研究の概要

2000年に申請者は世界に先駆け重症の自己免疫性肺胞蛋白症患者にGM-CSF吸入療法を実施し、寛解に導いた。ついで、早期Ⅱ相、多施設Ⅱ相試験 へと進み、2016-17年に全国12施設での医師主導偽薬対照ランダム化比較試験で本治療の有効性と安全性をに報告した。問題は喫煙・既喫煙患者で、本治療が効きにくいことである。予備的検討では、喫煙・既喫煙者では、GM-CSF吸入により病因とされている抗GM-CSF自己抗体の産生が亢進していた。本研究では臨床検体とカニクイザルモデルを用いて，この機序を解明し、抗GM-CSF自己抗体産生を抑制しつつ、GM-CSF吸入投与を行う改良型治療プロトコルを開発する。

研究実績の概要

rhGM-CSF製剤のカニクイザルへの投与では当初、白血球増多がみられる。反復投与により次第に抗GM-CSF抗体が産生され、白血球数も正常化し、ヒトGM-CSFのみならずカニクイザルの内在性のGM-CSFの生理機能も中和できる抗体が産生される。2022年度までのカニクイザルでのrhGM-CSF経気道的反復慢性投与実験では、Rituximabを投与せずにrhGM-CSF投与を開始すると、2週間後にはGM-CSF抗体価が相当の上昇をみて、その後にRituximabを投与しても抗体価は変わらないのに対して、Rituximabをカニクイザル先行投与下にrhGM-CSF慢性気道投与を施行するとGM-CSF投与開始後2週間では抗体は検出できず白血球増多がみられ、6週間で抗体価中等度となり白血球数も通常範囲となり、GM-CSF吸入投与によるサルでの抗体出現の抑制策として、Rituximabの先行投与の有用性が示唆された。さらに、2022年度は、吸入GM-CSFの肺内組織への分布と気道関連抗体産生組織との関係を調べるため、保存検体による血中のGM-CSF濃度推移のデータより、吸入GM-CSFの気道から血中への移行の数理モデルを構築した。このモデルは、カニクイザルでのGM-CSF吸入により血中に吸収される薬剤の量を求める解析プログラムで、ネブライザーでエアロゾル化された薬剤の投与量、呼気・吸気による時間変化、吸入薬剤の気管支・肺胞表面への吸着、細気管支から肺胞への移流、肺胞から血中への拡散、代謝分解の6つのサブモデルに分けて、各種のパラメータを入力し動態をシミュレートする。このモデルでのパラメータの調整による薬物動態曲線で、実際の血中薬物濃度の推移を再現できることが分かり、吸入GM-CSFが気道内の肺胞上皮被覆液に吸着された後の排出と吸収の経路の解明に有用と考えられた。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

臨床検体を用いた解析：COVID-19流行下で、新規患者の検体収集が難しい状況であったが、分担研究者と専門企業の共同開発の抗GM-CSF抗体ELISAキットにより保存検体で安定した測定を行えた。
動物モデルでの検討：年度ごとに大型動物飼養専門施設の専門的な助言を得て実験計画を作成し、所属施設の動物実験委員会の指導で実施計画の修正を行い、審査・承認を受けて、順調に進められている。また、カニクイザルでの吸入GM-CSFの気道から血中への移行の数理モデルの構築を進められた。

今後の研究の推進方策

自己免疫性肺胞蛋白症（aPAP）のGM-CSF吸入療法は、肺胞内の抗GM-CSF自己抗体により機能低下している肺胞マクロファージを回復させることを目的としているが、喫煙者・既喫煙者群で効きにくく抗GM-CSF自己抗体が上昇している機序と対策を考えるため、前年度に引き続き、次の解析を行う。
臨床検体をマーカーの解析：抗GM-CSF抗体ELISAキットでの検討で過敏性肺炎(HP)30例の検討で本抗体価が上昇がする例が数例みられ、陽性例ではKL-6が高値であり、吸入抗原による免疫反応を基盤にした局所のGM-CSF発現に伴う抗体産生が考えられ、臨床検体の集積と解析および臨床情報の解析を行い、HP等での抗GM-CSF抗体検索および臨床情報の関連を調べ、抗体産生に関する因子の解析を進める.
カニクイザルモデルでの検討：2020～22年度のカニクイザルでのrhGM-CSF経気道的反復慢性投与系を用いての実験では、rhGM-CSF慢性気道投与を開始して抗体出現後にRituximabを開始してもGM-CSF抗体は抑制できず、Rituximab先行投与下でのrhGM-CSF慢性気道投与では抗体出現の遅れが示唆されており、2023年度は、引き続きrhGM-CSFとRituximabの投与経路や時期・期間等の実験条件を検討し、血算・抗GM-CSF抗体検査・各種血清マーカー・気管支肺胞洗浄液の解析を行い、Rituximabによる抑制効果と関連因子を調べる。さらに、吸入GM-CSFの肺内組織への分布、気道・肺胞から血中への移行、気道関連免疫組織との関係に着目して、新たに構築している吸入GM-CSFの気道から血中への移行の数理モデルである解析プログラムでの血中薬物濃度曲線のシミュレーションを進めて、このモデルでのパラメータの調整・解析を行い、吸入GM-CSFの気管支内での排出・吸収の動態と経路を調べる。

研究成果

• [雑誌論文] COVID-19 in patients with pulmonary alveolar proteinosis: a European multicentre study. (2023)
  • 著者名/発表者名: Papiris SA, Campo I, Mariani F, Kallieri M, Kolilekas L, Papaioannou AI, Gonca Chousein E, Cetinkaya E, Bonella F, Borie R, （25名略）Kanaka-Gantenbein C, Karakatsani A, Loukides S, Costabel U, Crestani B, Morgan C, Tazawa R, Bush A, Griese M, Manali ED.
  • 雑誌名: ERJ Open Res. 巻: 9 号: 1 ページ: 00199-2022
  • DOI: 10.1183/23120541.00199-2022
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Quantitative Evaluation of Changes in Three-Dimensional CT Density Distributions in Pulmonary Alveolar Proteinosis after GM-CSF Inhalation. (2023)
  • 著者名/発表者名: 8.Oda M, Yamaura K, Ishii H, Kitamura N, Tazawa R, Abe M, Tatsumi K, Eda R, Kondoh S, Morimoto K, Tanaka T, Yamaguchi E, Takahashi A, Izumi S, Sugiyama H, Nakagawa A, Tomii K, Suzuki M, Konno S, Ohkouchi S, Tode N, Handa T, Hirai T, Inoue Y, Arai T, Asakawa K, Tanaka T, Takada T, Nonaka H, Nakata K
  • 雑誌名: Respiration 巻: 102(2) 号: 2 ページ: 101-109
  • DOI: 10.1159/000528038
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Metabolic and Epigenetic Regulation of SMAD7 by STC1 Ameliorates Lung Fibrosis (2022)
  • 著者名/発表者名: Ohkouchi Shinya、Kanehira Masahiko、Saigusa Daisuke、Ono Manabu、Tazawa Ryushi、Terunuma Hideya、Hirano Taizou、Numakura Tadahisa、Notsuda Hirotsugu、Inoue Chihiro、Saito-Koyama Ryoko、Tabata Masao、Irokawa Toshiya、Ogawa Hiromasa、Kurosawa Hajime、Okada Yoshinori
  • 雑誌名: American Journal of Respiratory Cell and Molecular Biology 巻: 67 号: 3 ページ: 320-333
  • DOI: 10.1165/rcmb.2021-0445oc
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Genetic determinants of risk in autoimmune pulmonary alveolar proteinosis (2021)
  • 著者名/発表者名: Sakaue S, Yamaguchi E, Inoue Y, Handa T, Tanizawa K, Ishii H, Ishida M, Kato T, Takeda N, Yokomura K, Matsui T, Watanabe M, Inoue H, Imaizumi K, Goto Y, Kida H, Fujisawa T, Suda T, Yamada T, Satake Y, Ibata H, Hizawa N, Mochizuki H, Kumanogoh A, Matsuda F, Nakata K, Hirota T, Tamari M, Okada Y
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 12 号: 1 ページ: 1032-1032
  • DOI: 10.1038/s41467-021-21011-y
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 肺胞蛋白症とGM-CSF吸入治療 (2021)
  • 著者名/発表者名: 田澤立之
  • 雑誌名: 日本内科学会雑誌 巻: 110 ページ: 1918-1925
  • 査読あり
• [雑誌論文] 【免疫・炎症疾患のすべて】免疫・炎症疾患各論/呼吸器疾患 肺胞蛋白症(PAP) (2020)
  • 著者名/発表者名: 田澤立之
  • 雑誌名: 日本医師会雑誌 巻: 149巻特別2
• [学会発表] 肺胞蛋白症とGM-CSF吸入療法 (2022)
  • 著者名/発表者名: 田澤立之
  • 学会等名: 第43回日本臨床薬理学会学術総会シンポジウム「難治性呼吸器疾患に対する吸入療法の新展開」2022年12月2日
  • 招待講演
• [学会発表] 肺胞蛋白症とGM-CSF吸入治療 (2021)
  • 著者名/発表者名: 田澤立之
  • 学会等名: 第118回日本内科学会講演会
  • 招待講演
• [学会発表] Antibody Against Granulocyte-Macrophage Colony-Stimulating Factor (GM-CSF) and Inhaled GM-CSF for Pulmonary Alveolar Proteinosis. (2020)
  • 著者名/発表者名: R. Tazawa, (11名略）H. Ishii, （15名略） T. Tanaka, T. Takada, A. Mikami, N. Kitamura, K. Nakata.
  • 学会等名: ATS 2020 Virtual American Thoracic Society International Conference
  • 国際学会
• [図書] 呼吸器疾患最新の治療2023-2024 (2023)
  • 著者名/発表者名: 田澤立之「肺胞蛋白症」 in 弦間昭彦、西岡安彦、矢寺和博 編集
  • 総ページ数: 516
  • 出版者: 南江堂
• [図書] 今日の治療指針 2022年版［デスク判］ (2022)
  • 著者名/発表者名: 田澤立之「肺胞蛋白症」 in 福井 次矢、高木 誠、小室 一成 総編集
  • 総ページ数: 2224
  • 出版者: 医学書院
  • ISBN: 9784260047760