オルガノイドを用いたがん特異的ネオアンチゲン同定法の確立

• 研究課題/領域番号: 21H02995
• 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55010:外科学一般および小児外科学関連
• 研究機関: 地方独立行政法人神奈川県立病院機構神奈川県立がんセンター(臨床研究所)
• 研究代表者: 笹田 哲朗 地方独立行政法人神奈川県立病院機構神奈川県立がんセンター(臨床研究所), がんワクチン・免疫センター, 部長 (70293967)
• 研究分担者: 星野 大輔 地方独立行政法人神奈川県立病院機構神奈川県立がんセンター(臨床研究所), その他部局等, 部長代理 (30571434) ; 川村 猛 東京大学, アイソトープ総合センター, 准教授 (70306835) ; 上田 宏生 東京大学, 先端科学技術研究センター, 特任講師 (70821916)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2023年度)
• 配分額: 17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円); 2023年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円); 2022年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2021年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
• キーワード: ネオアンチゲン / オルガノイド / ペプチドミクス解析 / 遺伝子変異 / がん免疫治療 / HLA分子 / 質量分析計

研究開始時の研究の概要

がん細胞特異的な遺伝子変異に由来する抗原（ネオアンチゲン）は強い免疫反応を誘導する。本研究では、進行がん患者にも臨床応用できるように、3次元培養（オルガノイド）した腫瘍組織から最先端の質量分析（ペプチドミクス解析）技術を用いて、ネオアンチゲンを効率的に同定する手法を確立する。また、同定したネオアンチゲン特異的T細胞の抗腫瘍効果を確認する。本研究の成果は、“がんの免疫学的病態の解明”に寄与するとともに、“ネオアンチゲンを標的とした個別化がん免疫治療”の臨床開発を加速するものと期待される。

研究成果の概要

抗腫瘍免疫応答において中心的役割を果たす遺伝子変異由来抗原（ネオアンチゲン）の同定法は確立されていない。本研究では、オルガノイドとして拡大培養した腫瘍組織を用いて、最先端の質量分析（ペプチドミクス解析）技術によりがん細胞表面のHLA分子に提示されたネオアンチゲンペプチドを効率的・網羅的に同定する手法を開発した。また、腫瘍組織から分離した腫瘍浸潤リンパ球を用いてオルガノイド組織およびネオアンチゲンへの反応性を検討した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

がん免疫療法開発において、がん抗原、特にネオアンチゲンの同定効率の低さが課題とされている。本研究では、微量の腫瘍組織から拡大培養したオルガノイド組織を用いて、ネオアンチゲンを効率的・網羅的に同定する手法を開発したが、その成果は“がんの免疫学的病態の解明”に寄与するとともに“ネオアンチゲンを標的とした個別化がん免疫治療（がんワクチンやT細胞受容体遺伝子導入T細胞療法）”の開発を推進するものと期待される。

研究成果

• [雑誌論文] Enhancing Mass spectrometry-based tumor immunopeptide identification: machine learning filter leveraging HLA binding affinity, aliphatic index and retention time deviation (2024)
  • 著者名/発表者名: Wei F, Kouro T, Nakamura Y, Ueda H, Iiizumi S, Hasegawa K, Asahina Y, Kishida T, Morinaga S, Himuro H, Horaguchi S, Tsuji K, Mano Y, Nakamura N, Kawamura T, Sasada T.
  • 雑誌名: Comput Struct Biotechnol J 巻: 23 ページ: 859-869
  • DOI: 10.1016/j.csbj.2024.01.023
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Novel chimeric antigen receptor‐expressing T cells targeting the malignant mesothelioma‐specific antigen sialylated HEG1 (2024)
  • 著者名/発表者名: Kouro Taku、Higashijima Naoko、Horaguchi Shun、Mano Yasunobu、Kasajima Rika、Xiang Huihui、Fujimoto Yuki、Kishi Hiroyuki、Hamana Hiroshi、Hoshino Daisuke、Himuro Hidetomo、Matsuura Rieko、Tsuji Shoutaro、Imai Kohzoh、Sasada Tetsuro
  • 雑誌名: International Journal of Cancer 巻: 154 号: 10 ページ: 1828-1841
  • DOI: 10.1002/ijc.34843
  • 査読あり
• [雑誌論文] Circulating IL-6 and not its circulating signaling components sIL-6R and sgp130 demonstrate clinical significance in NSCLC patients treated with immune checkpoint inhibitors (2024)
  • 著者名/発表者名: Nakahara Yoshiro、Kouro Taku、Motoyama Satoru、Miura Masatomo、Fujita Kazuma、Igarashi Yuka、Higashijima Naoko、Matsuo Norikazu、Himuro Hidetomo、Wei Feifei、Horaguchi Shun、Tsuji Kayoko、Mano Yasunobu、Komahashi Mitsuru、Saito Haruhiro、Azuma Koichi、Sasada Tetsuro
  • 雑誌名: Frontiers in Cell and Developmental Biology 巻: -
  • DOI: 10.3389/fcell.2023.1324898
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] MMP1, IL-1β, sTNFR-1, and IL-6 are prognostic factors for patients with unresectable or metastatic renal cell carcinoma treated with immune checkpoint inhibitors (2024)
  • 著者名/発表者名: Nagasaka Hirotaka、Kishida Takeshi、Kouro Taku、Igarashi Yuka、Takebe Shinichi、Yamamoto Shotaro、Kondo Takuya、Koizumi Mitsuyuki、Terao Hideyuki、Suzuki Takahisa、Nakaigawa Noboru、Himuro Hidetomo、Wei Feifei、Sasada Tetsuro
  • 雑誌名: International Journal of Clinical Oncology 巻: - 号: 6 ページ: 832-839
  • DOI: 10.1007/s10147-024-02477-4
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Machine learning for prediction of immunotherapeutic outcome in non-small-cell lung cancer based on circulating cytokine signatures (2023)
  • 著者名/発表者名: Wei Feifei、Azuma Koichi、Nakahara Yoshiro、Saito Haruhiro、Matsuo Norikazu、Tagami Tomoyuki、Kouro Taku、Igarashi Yuka、Tokito Takaaki、Kato Terufumi、Kondo Tetsuro、Murakami Shuji、Usui Ryo、Himuro Hidetomo、Horaguchi Shun、Tsuji Kayoko、Murotani Kenta、Ban Tatsuma、Tamura Tomohiko、Miyagi Yohei、Sasada Tetsuro
  • 雑誌名: Journal for ImmunoTherapy of Cancer 巻: 11 号: 7 ページ: e006788-e006788
  • DOI: 10.1136/jitc-2023-006788
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Clinical roles of soluble PD-1 and PD-L1 in plasma of NSCLC patients treated with immune checkpoint inhibitors. (2023)
  • 著者名/発表者名: Hidetomo Himuro, Yoshiro Nakahara, Yuka Igarashi, Taku Kouro, Naoko Higashijima, Norikazu Matsuo, Shuji Murakami, Feifei Wei, Shun Horaguchi, Kayoko Tsuji, Yasunobu Mano, Haruhiro Saito, Koichi Azuma, Tetsuro Sasada
  • 雑誌名: Cancer Immunology, Immunotherapy 巻: na 号: 8 ページ: 2829-2840
  • DOI: 10.1007/s00262-023-03464-w
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Immune mediators as predictive biomarkers for anti-PD-1 antibody therapy in urothelial carcinoma (2023)
  • 著者名/発表者名: Shibata Yosuke、Kishida Takeshi、Kouro Taku、Wei Feifei、Igarashi Yuka、Himuro Hidetomo、Noguchi Takeaki、Koizumi Mitsuyuki、Suzuki Takahisa、Osaka Kimito、Saigusa Yusuke、Sasada Tetsuro
  • 雑誌名: Frontiers in Pharmacology 巻: 14 ページ: 1269935-1269935
  • DOI: 10.3389/fphar.2023.1269935
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Circulating cytokine signatures as a soluble biomarker of immune checkpoint inhibitor therapy in non-small-cell lung cancer (2023)
  • 著者名/発表者名: Wei Feifei、Sasada Tetsuro
  • 雑誌名: Genes & Immunity 巻: 25 号: 1 ページ: 89-91
  • DOI: 10.1038/s41435-023-00236-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] A phase 1 trial of <scp>NY‐ESO</scp> ‐1‐specific <scp>TCR</scp> ‐engineered T‐cell therapy combined with a lymph node‐targeting nanoparticulate peptide vaccine for the treatment of advanced soft tissue sarcoma (2023)
  • 著者名/発表者名: Ishihara Mikiya、Nishida Yoshihiro、Kitano Shigehisa、Kawai Akira、Takada Kohichi、Emori Makoto、Kageyama Shinichi、Shiku Hiroshi
  • 雑誌名: International Journal of Cancer 巻: 152 号: 12 ページ: 2554-2566
  • DOI: 10.1002/ijc.34453
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] CAR-T細胞の疲弊メカニズムとその対策. (2023)
  • 著者名/発表者名: 紅露 拓，笹田哲朗
  • 雑誌名: 実験医学 増刊号 巻: 41 ページ: 188-192
• [雑誌論文] Clinical significance of plasma-free amino acids and tryptophan metabolites in patients with non-small cell lung cancer receiving PD-1 inhibitor: a pilot cohort study for developing a prognostic multivariate model (2022)
  • 著者名/発表者名: Azuma Koichi#、Xiang Huihui#、Tagami Tomoyuki、Kasajima Rika、Kato Yumiko、Karakawa Sachise、Kikuchi Shinya、Imaizumi Akira、Matsuo Norikazu、Ishii Hidenobu、Tokito Takaaki、Kawahara Akihiko、Murotani Kenta、Sasada Tetsuro、Miyagi Yohei、Hoshino Tomoaki (# Contributed equally)
  • 雑誌名: Journal for ImmunoTherapy of Cancer 巻: 10 号: 5 ページ: e004420-e004420
  • DOI: 10.1136/jitc-2021-004420
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] NY-ESO-1-specific redirected T cells with endogenous TCR knockdown mediate tumor response and cytokine release syndrome (2022)
  • 著者名/発表者名: Ishihara M, Kitano S, Kageyama S, Miyahara Y, Yamamoto N, Kato H, Mishima H, Hattori H, Funakoshi T, Kojima T, Sasada T, Sato E, Okamoto S, Tomura D, Nukaya I, Chono H, Mineno J, Kairi MF, Diem Hoang Nguyen P, Simoni Y, Nardin A, Newell E, Fehlings M, Ikeda H, Watanabe T, Shiku H.
  • 雑誌名: J Immunother Cancer 巻: 10 号: 6 ページ: e003811-e003811
  • DOI: 10.1136/jitc-2021-003811
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Evaluation of X-ray and carbon-ion beam irradiation with chemotherapy for the treatment of cervical adenocarcinoma cells in 2D and 3D cultures (2022)
  • 著者名/発表者名: Sekihara Kazumasa、Himuro Hidetomo、Saito Nao、Ota Yukihide、Kouro Taku、Kusano Yohsuke、Minohara Shinichi、Hirayama Ryoichi、Katoh Hiroyuki、Sasada Tetsuro、Hoshino Daisuke
  • 雑誌名: Cancer Cell International 巻: 22 号: 1 ページ: 391-391
  • DOI: 10.1186/s12935-022-02810-9
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Exhaustion of CAR T cells: potential causes and solutions. (2022)
  • 著者名/発表者名: Kouro T, Himuro H, Sasada T.
  • 雑誌名: J Transl Med. 巻: 20 号: 1 ページ: 239-239
  • DOI: 10.1186/s12967-022-03442-3
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 腫瘍細胞からネットワークへ：遺伝子変異とサイトカインネットワークによる腫瘍免疫微小環境の形成と制御. (2022)
  • 著者名/発表者名: 魏 菲菲，笹田哲朗.
  • 雑誌名: 医学のあゆみ 巻: 281 ページ: 374-380
• [雑誌論文] Possible Role of Cytochrome P450 1B1 in the Mechanism of Gemcitabine Resistance in Pancreatic Cancer. (2021)
  • 著者名/発表者名: Yada E, Kasajima R, Niida A, Imoto S, Miyano S, Miyagi Y, Sasada T, Wada S.
  • 雑誌名: Biomedicines 巻: 9 号: 10 ページ: 1396-1396
  • DOI: 10.3390/biomedicines9101396
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Clinical significance of peripheral TCR and BCR repertoire diversity in EGFR/ALK wild-type NSCLC treated with anti-PD-1 antibody (2021)
  • 著者名/発表者名: Nakahara Yoshiro、Matsutani Takaji、Igarashi Yuka、Matsuo Norikazu、Himuro Hidetomo、Saito Haruhiro、Yamada Kouzo、Murotani Kenta、Hoshino Tomoaki、Azuma Koichi、Sasada Tetsuro
  • 雑誌名: Cancer Immunology, Immunotherapy 巻: なし 号: 10 ページ: 2881-2892
  • DOI: 10.1007/s00262-021-02900-z
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 腎がん浸潤T細胞のシングルセル解析による特異的TCR同定と腎がんオルガノイドに対する抗腫瘍効果の検証 (2023)
  • 著者名/発表者名: 洞口 俊, 紅露 拓、氷室 秀知、魏 菲菲、辻 嘉代子、神谷郁也、上原 秀一郎、笹田 哲朗
  • 学会等名: 第123回日本外科学会学術集会
• [学会発表] 腎がん患者由来オルガノイドの樹立と免疫学的解析の試み (2023)
  • 著者名/発表者名: 辻 嘉代子、中村有子、紅露 拓、魏 菲菲、眞野恭伸、洞口 俊、氷室秀知、星野大輔、川村 猛、笹田哲朗
  • 学会等名: 第27回日本がん免疫学会総会
• [学会発表] Identification of specific TCR by single-cell analysis of renal cancer-infiltrating T cells and verification of antitumor effect on renal cancer organoids (2023)
  • 著者名/発表者名: 洞口 俊、紅露 拓、氷室秀知、魏 菲菲、眞野 恭伸、辻 嘉代子、神谷 郁也、星野大輔、上原秀一郎、笹田哲朗
  • 学会等名: 第82回日本癌学会学術総会
• [学会発表] HLA-Mascot: Machine Learning-based False Positive Filter in Tumor Immunopeptidomics by Mass Spectrometry (2023)
  • 著者名/発表者名: 魏 菲菲，紅露 拓，中村有子，上田宏生，氷室秀知，洞口 俊， 辻 嘉代子，眞野恭伸，中村徳弘，川村 猛，笹田哲朗
  • 学会等名: 第82回日本癌学会学術総会
• [学会発表] Establishment of Organoids Derived from Renal Cell Cancer for Immunopeptidome Analysis (2023)
  • 著者名/発表者名: 辻 嘉代子、中村有子、上田宏生、紅露 拓、魏 菲菲、眞野 恭伸、洞口 俊、氷室秀知、星野大輔、川村 猛、笹田哲朗
  • 学会等名: 第82回日本癌学会学術総会
• [学会発表] 難治性軟部腫瘍を対象とするNY-ESO-1 TCR-T細胞療法及びナノ粒子ワクチン併用・前処置非使用療法の第1相治験． (2023)
  • 著者名/発表者名: 石原幹也、西田佳弘、北野滋久、川井 章、原田直純、宮原慶裕、服部浩佳、高田弘一、江森誠人、角永茂樹、遠藤 誠、松本嘉寛、笹田哲朗、佐藤永一、山田知美、松峯昭彦、永田康浩、渡辺 隆、影山愼一、珠玖 洋．
  • 学会等名: 第20回日本臨床腫瘍学会学術集会.
• [学会発表] Prognostic factors in the use of immune checkpoint inhibitors for metastatic renal cell carcinoma. (2022)
  • 著者名/発表者名: Nagasaka H, Sasada T, Takebe S, Yamamoto S, Kondo T, Terao H, Nakaigawa N, Kishida T.
  • 学会等名: 14th European Multidisciplinary Congress on Urological Cancers (EMUC22).
  • 国際学会
• [学会発表] MMP3, Fractalkine and MIF are Associated with Clinical Outcomes in Locally Advanced NSCLC Treated with Chemoradiotherapy and Durvalumab. (2022)
  • 著者名/発表者名: Nakahara Y, Saito H, Kouro T, Himuro H, Sasada T, Naoki K.
  • 学会等名: IASLC 2022 Asia Conference on Lung Cancer.
  • 国際学会
• [学会発表] 漢方方剤「通導散」によるアブスコパル効果増強の検討． (2022)
  • 著者名/発表者名: 氷室秀知, 若月 誠, 東島直子, 紅露 拓, 辻嘉代子, 洞口 俊, 笹田哲朗．
  • 学会等名: 第26回日本がん免疫学会総会.
• [学会発表] 悪性中皮腫特異的CAR-T細胞の自己活性化シグナル解析. (2022)
  • 著者名/発表者名: 紅露 拓, 笠島理加, 辻祥太郎, 今井浩三, 笹田哲朗.
  • 学会等名: 第26回日本がん免疫学会総会.
• [学会発表] 肺腺癌におけるアミノ酸代謝経路に関連する新規予後・免疫治療遺伝子シグネチャーのマルチオミクス解析. (2022)
  • 著者名/発表者名: 項 慧慧, 笠島理加, 笹田哲朗, 宮城洋平．
  • 学会等名: 第81回日本癌学会総会.
• [学会発表] 個別化がん免疫療法の確立に向けての試み． (2022)
  • 著者名/発表者名: 笹田哲朗.
  • 学会等名: 第26回日本がん免疫学会総会.
  • 招待講演
• [学会発表] がん免疫療法の現状と展望. (2022)
  • 著者名/発表者名: 笹田哲朗.
  • 学会等名: 第64回日本小児血液・がん学会学術集会.
  • 招待講演
• [学会発表] 放射線治療と通導散の併用による抗腫瘍免疫の増強. (2022)
  • 著者名/発表者名: 氷室秀知, 紅露 拓, 魏 菲菲, 洞口 俊, 辻嘉代子, 笹田哲朗．
  • 学会等名: 第81回日本癌学会総会.
• [学会発表] 子宮頸部腺がん三次元スフェロイドにおける炭素線照射の抗腫瘍効果. (2022)
  • 著者名/発表者名: 関原和正, 氷室秀知, 齋藤菜緒, 太田幸秀, 笹田哲朗, 星野大輔．
  • 学会等名: 第81回日本癌学会総会.
• [学会発表] 機械学習を用いた末梢血サイトカインに基づくがん免疫治療層別化予測ツールの開発 (2022)
  • 著者名/発表者名: 魏 菲菲, 東 公一, 中原善朗, 齋藤春洋, 紅露 拓, 氷室秀知, 洞口 俊, 辻嘉代子, 笹田哲朗．
  • 学会等名: 第81回日本癌学会総会.
• [学会発表] CAR-T細胞疲弊におけるNFATシグナルの関与. (2022)
  • 著者名/発表者名: 紅露 拓, 洞口 俊, 岸 裕幸, 辻祥太郎, 今井浩三, 笹田哲朗．
  • 学会等名: 第81回日本癌学会総会.
• [学会発表] 漢方製剤「通導散」によるアブスコパル効果増強に関する基礎的検討． (2022)
  • 著者名/発表者名: 氷室秀知, 紅露拓, 魏 菲菲, 洞口俊, 辻嘉代子, 神谷郁也, 若月誠, 東島直子, 笹田哲朗．
  • 学会等名: 日本放射線腫瘍学会、第35回学術大会.
• [学会発表] A novel prognostic gene signature of amino acid metabolism pathways under lung adenocarcinoma tumor immune microenvironment. (2022)
  • 著者名/発表者名: Xiang H, Kasajima R, Sasada T, Miyagi Y.
  • 学会等名: 第51回日本免疫学会学術集会.
• [学会発表] ペプチドミクス解析によるネオアンチゲン同定と特異的T細胞樹立による検証 (2021)
  • 著者名/発表者名: 紅露拓、朝比奈佑希、中村有子、上田宏生、五十嵐友香、東島直子、近岡洋子、辰野 健二、岸裕幸、中村徳弘、油谷 浩幸、川村 猛、笹田 哲朗
  • 学会等名: 第25回日本がん免疫学会
• [学会発表] Identification of HLA-binding neoepitopes through peptidome analysis with patient-derived xenografts (2021)
  • 著者名/発表者名: Taku Kouro, Takeshi Kawamura, Hiroki Ueda, Hiroyuki Kishi, Hiroyuki Aburatani, Tetsuro Sasada
  • 学会等名: 第80回日本癌学会学術総会
• [学会発表] Changes of peripheral TCR/BCR repertoire are predictive biomarker for the efficacy of ICI in NSCLC (2021)
  • 著者名/発表者名: Yoshiro Nakahara, Takaji Matsutani, Yuka Igarashi, Norikazu Matsuo, Hidetomo Himuro, Haruhiro Saito, Kouzo Yamada, Kenta Murotani, Tomoaki Hoshino, Koichi Azuma, Tetsuro Sasada
  • 学会等名: 第80回日本癌学会学術総会
• [学会発表] 個別化医療のためのネオアンチゲンペプチド同定法 (2021)
  • 著者名/発表者名: 中村有子、朝比奈佑希、紅露拓、上田宏生、近岡洋子、辰野健二、中村徳弘、油谷浩幸、笹田哲朗、川村猛
  • 学会等名: 第69回質量分析総合討論会