抗PD-1抗体耐性頭頸部癌へのネオアンチゲンがんワクチン療法の適応と臨床応用検討

• 研究課題/領域番号: 21K16841
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分56050:耳鼻咽喉科学関連
• 研究機関: 岐阜大学
• 研究代表者: 柴田 博史 岐阜大学, 医学部附属病院, 講師 (20610421)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2022年度)
• 配分額: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2023年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2022年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
• キーワード: 頭頸部がん / 頭頸部希少がん / ネオアンチゲン / がんワクチン / 中咽頭がん / 頭頸部癌

研究開始時の研究の概要

頭頸部扁平上皮がん (Head and Neck Squamous Cell Carcinoma: HNSCC) の進行症例は未だ予後不良である。ネオアンチゲンがんワクチン療法は今後の個別化治療の実現にむけた有望な選択肢の一つであるが、HNSCCに対しての効果は未だ確立していない。今回の研究ではHNSCCマウスモデルを用いてネオアンチゲン療法の効果、また抗PD-1抗体との併用について検討する。また、患者由来HNSCC検体を採取し in silicoでネオアンチゲンを予測、候補に対しペプチド合成し患者検体への反応を確認しネオアンチゲンを同定することで、がんワクチン療法臨床応用の可能性を検討する。

研究実績の概要

本研究では抗PD-1抗体に抵抗性のHNSCC マウスモデルを用いてネオアンチゲン療法の効果について検討した。申請者らは昨年度にMouse Oral Cancer (MOC)1 セルラインに対して変異NAV3 が有望なネオアンチゲンであることを確認した。変異NAV3 由来ペプチドワクチンを作成して投与したが、一時的には抗腫瘍効果を示すもののすぐにescape 腫瘍が出現し腫瘍の再増大を示した。変異NAV3遺伝子のVAF, 発現が低いことが原因と考えられた。その他にもネオアンチゲン候補を3-5 個組み合わせて投与を行ったが結果は同様であった。次に、STING アゴニストであるADU-S100 をネオアンチゲンと組み合わせてアジュバントとして検討した。しかし、ADU-S100自体がある程度の抗腫瘍効果を示したため、ネオアンチゲンの上乗せ効果を示すことはできなかった。現在、ネオアンチゲンで刺激した樹状細胞をワクチンとして利用するなど、代替療法を検討している。
また、中咽頭HNSCC、頭頸部希少がん（耳下腺がん、甲状腺未分化がん）検体を採取し RNA-seq, Exome-seqを行いin silicoでネオアンチゲンを予測、予測される候補に関してペプチド合成し、腫瘍由来T細胞と末梢血由来樹状細胞を組み合わせ、ネオンチゲンを同定することで、がんワクチン療法のHNSCC治療への臨床応用の可能性を検討している。現在中咽頭HNSCCを３例、頭頸部希少がんを5例サンプル収集した。まずは検体採取からネオアンチゲン同定のパイプラインを作成することを目標とする。さらに中咽頭HNSCC に関してはT 細胞のシングルセルRNA解析、TCR 解析を行い腫瘍特異的T細胞の同定を進める予定としている。

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

申請者は、抗PD-1抗体に感受性の頭頸部がんマウスモデルMouse Oral Cancer (MOC) 22 セルラインに対するネオアンチゲンワクチン(mICAM1 由来ペプチドワクチン) を用いて、MHC-IとMHC-II アンチゲンを両方含むoverlap antigen を選別することで強い抗腫瘍効果が出せることを報告した(Shibata H et al. Oncoimmunology 2021)。さらに、頭頸部がんに対するネオアンチゲンワクチンの現状と課題、ネオアジュバント免疫治療に関しても現在までの知見をまとめて報告することができた(Shibata H et al. Cancer Sci 2021、Shibata H et al. Frontiers in Oncology 2021)。
抗PD-1抗体に抵抗性のHNSCC マウスモデル（MOC1-escape1）を用いてネオアンチゲン療法の効果を検討した。変異NAV3 が有望なネオアンチゲンであることを確認した。変異NAV3 由来ペプチドワクチンを投与したが、一時的には抗腫瘍効果を示すもののすぐにescape 腫瘍が出現し腫瘍の再増大を示した。ネオアンチゲン候補を増やしてワクチン効果を検討するもほぼ同様の結果であった。STINGアゴニストなどアジュバントを変更して検討したがネオアンチゲンワクチンの上乗せ効果は出せず、現在はネオアンチゲンで刺激した樹状細胞を用いて抗腫瘍効果が発揮できるかを検討している。
また、ヒト中咽頭がんサンプル、頭頸部希少がんサンプルを用いたネオアンチゲン研究はサンプル集積がある程度完了した。in silicoでネオアンチゲンの同定パイプラインはほぼ確立しているため、RNA-seq, Exome-seqを行い解析を行う。解析環境はすでに整っており、問題なく研究を進めることができると考えている。

今後の研究の推進方策

抗PD-1抗体抵抗性HNSCCマウスモデルを用いたネオアンチゲンがんワクチンの検討では、実際にネオアンチゲンワクチンが効果を示すかどうかを検討したが、一旦は効果を示すもののすぐにネオアンチゲン耐性腫瘍が出現した。STINGアゴニストなどアジュバントを変更して検討したが有意差は出せず、現在はネオアンチゲンで刺激した樹状細胞を用いて抗腫瘍効果が発揮できるかを検討している。新たな方法で抗PD-1抗体抵抗性HNSCCに対する治療効果を示すことができれば、今後の頭頸部がん治療に対して大きな福音となる。
また、ヒト中咽頭がんサンプル、頭頸部希少がんサンプルを用いたネオアンチゲン研究はサンプル集積がある程度完了し、これから解析を行う。 in silicoでネオアンチゲンの同定パイプラインはほぼ確立しているため、RNA-seq, Exome-seqを行い解析を行う。解析環境はすでに整っており、問題なく研究を進めることができると考えている。マウスモデルの結果からがんワクチンのみでは抗腫瘍効果が弱い可能性があると感じている。そのため、申請者は今までに行なってきた遺伝子改変技術を用いて、ネオアンチゲン由来のT cell receptor (TCR)-T 細胞を作成してその抗腫瘍効果を検討することも考慮している。それを実現するため、ヒト中咽頭がんサンプルに対してシングルセルRNA解析、TCR 解析を行い腫瘍特異的T細胞の同定を進めている。
今後、頭頸部がんの免疫解析、ネオアンチゲン治療をさらに推進し、次世代の頭頸部がん治療に繋げたい。

研究成果

• [雑誌論文] Nonsurgical Treatment Strategies for Elderly Head and Neck Cancer Patients: An Emerging Subject Worldwide (2022)
  • 著者名/発表者名: Okuda Hiroshi、Shibata Hirofumi、Watanabe Takahiro、Terazawa Kosuke、Mori Kenichi、Ueda Natsuko、Ohashi Toshimitsu、Ogawa Takenori
  • 雑誌名: Cancers 巻: 14 号: 22 ページ: 5689-5689
  • DOI: 10.3390/cancers14225689
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] MET-Induced CD73 Restrains STING-Mediated Immunogenicity of EGFR-Mutant Lung Cancer (2022)
  • 著者名/発表者名: Yoshida Y, Saigi M, Tani T, Springer BF, Shibata H, Kitajima S, Mahadevan NR, Campisi M, Kim W, Kobayashi Y, Thai TC, Haratani K, Yamamoto Y, Sundararaman SK, Knelson EH, Vajdi A, Canadas I, Uppaluri R, Paweletz CP, Miret JJ, Lizotte PH, Gokhale PC, Janne PA, Barbie DA.
  • 雑誌名: Cancer Research 巻: 82 号: 21 ページ: 4079-4092
  • DOI: 10.1158/0008-5472.can-22-0770
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Neoadjuvant Immunotherapy Strategies in HPV-Related Head-and-Neck Cancer (2022)
  • 著者名/発表者名: Shin Saito、Hirofumi Shibata、Douglas Adkins、Ravindra Uppaluri
  • 雑誌名: Current Otorhinolaryngology Reports 巻: 10 ページ: 108-115
  • 査読あり
• [雑誌論文] Integrating CD4⁺ T cell help for therapeutic cancer vaccination in a preclinical head and neck cancer model (2021)
  • 著者名/発表者名: Shibata Hirofumi、Xu Na、Saito Shin、Zhou Liye、Ozgenc Ibrahim、Webb Jason、Fu Cong、Zolkind Paul、Egloff Ann Marie、Uppaluri Ravindra
  • 雑誌名: OncoImmunology 巻: 10 号: 1 ページ: 1958589-1958589
  • DOI: 10.1080/2162402x.2021.1958589
  • 査読あり
• [雑誌論文] Immunotherapy for Head and Neck Cancer: A Paradigm Shift From Induction Chemotherapy to Neoadjuvant Immunotherapy (2021)
  • 著者名/発表者名: Shibata Hirofumi、Saito Shin、Uppaluri Ravindra
  • 雑誌名: Frontiers in Oncology 巻: 11 ページ: 06-06
  • DOI: 10.3389/fonc.2021.727433
  • 査読あり
• [雑誌論文] Personalized cancer vaccination in head and neck cancer (2021)
  • 著者名/発表者名: Shibata Hirofumi、Zhou Liye、Xu Na、Egloff Ann Marie、Uppaluri Ravindra
  • 雑誌名: Cancer Science 巻: 112 号: 3 ページ: 978-988
  • DOI: 10.1111/cas.14784
  • 査読あり
• [雑誌論文] Epigenetic modulation of immunotherapy and implications in head and neck cancer (2021)
  • 著者名/発表者名: Zhou Liye、Xu Na、Shibata Hirofumi、Saloura Vassiliki、Uppaluri Ravindra
  • 雑誌名: Cancer and Metastasis Reviews 巻: 40 号: 1 ページ: 141-152
  • DOI: 10.1007/s10555-020-09944-0
  • 査読あり
• [学会発表] 頭頸部悪性末梢神経鞘腫(HN-MPNST)症例の検討 (2023)
  • 著者名/発表者名: 柴田博史, 石原宏政, 飯沼亮太, 川浦僚, 黒木将, 奥田弘, 寺澤耕佑, 森健一, 大橋敏充, 小川武則
  • 学会等名: 第32回 日本頭頸部外科学会総会
• [学会発表] がんワクチンの頭頸部がんへの応用と最適化 (2022)
  • 著者名/発表者名: 柴田 博史, 石原 宏政, 黒木 将, 大橋 敏充, 小川 武則
  • 学会等名: 第46回 日本頭頸部癌学会
• [学会発表] Integrating CD4+ T Cell Help in Therapeutic Neoantigen Vaccination for Head and Neck Cancer (2021)
  • 著者名/発表者名: H. Shibata, N. Xu, A.M. Egloff, L. Zhou, and R. Uppaluri
  • 学会等名: American Head and Neck Society (AHNS)
  • 国際学会
• [学会発表] がんワクチンの頭頸部がんへの応用と最適化 (2021)
  • 著者名/発表者名: 柴田 博史、黒木 将、奥田 弘、寺澤 耕佑、小原 奈津子、大橋 敏充、Ravindra Uppaluri、小川 武則
  • 学会等名: 第180回 耳鼻咽喉科 東海地方部会連合講演会