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2015 年度 実施状況報告書

Crispr/Cas9ゲノム編集技術を基盤とした抗原特異的免疫細胞療法の確立

研究課題

研究課題/領域番号 15K14404
研究機関東京大学

研究代表者

植松 智  東京大学, 医科学研究所, 特任教授 (50379088)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
キーワードCRISPR/CAS9 / がん抗原特異的CTL / 抗原特異的な癌免疫細胞療法
研究実績の概要

本研究課題では、人工ヌクレアーゼのCRISPR/CAS9のシステムを用いてナイーヴT細胞のT細胞受容体α鎖、β鎖のゲノム配列をがん抗原特異的ゲノム配列に改変を加え、人為的に抗原特異的なT細胞を作成する。これらをがん抗原特異的CTLに分化させ、抗がん作用、自己免疫病態の改善効果の検討を行う。gp100 は、悪性黒色腫をはじめとするメラニン形成腫瘍で発現が報告されている。27年度は、human gp100ペプチドを抗原とし、C57BL/6マウスに免疫を行い、脾臓からH-2Db human gp100 tetramerを用いてhuman gp100特異的CTLを単離した。γ線照射をした樹状細胞にhuman gp100ペプチドをパルスして、単離したhuman gp100特異的CTLと共培養を行い、human gp100特異的CTLをクローン化した。単離したクローンを、B16メラノーマを移入したマウスに系静脈投与を行い、B16メラノーマに対する抗癌作用(細胞傷害活性)の強いものをスクリーニングした。クローン化した抗癌作用のあるhuman gp100特異的CTLの全ゲノムシークエンス、およびターゲットシークエンスを行い、このクローンのhuman gp100特異的T細胞受容体配列(α鎖、β鎖)を決定出来た。CRISPR/Cas9を用いてCD8T細胞のTCR遺伝子座をhuman gp100特異的配列に置換するノックインシステムの構築を行った。CD8T細胞のTCRゲノム領域に対するマルチプレックスgRNAとCas9/Csy4を組み込んだレンチウイルスベクターとhuman gp100特異的α鎖、β鎖のドナー配列を組み込んだレンチウイルスベクターを作成を行っている。

現在までの達成度 (区分)
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

27年度計画していたように、human gp100ペプチドを抗原とし、C57BL/6マウスに免疫を行うことによって、human gp100特異的CTLでB16メラノーマに対する抗癌作用(細胞傷害活性)の強いCTLをクローン化することができた。このhuman gp100特異的CTLの全ゲノムシークエンス、およびターゲットシークエンスを行い、このクローンのhuman gp100特異的T細胞受容体配列(α鎖、β鎖)を決定出来たので計画通り進捗をしている。TCRのα鎖、β鎖のそれぞれに対するマルチプレックスガイド(g)RNAとCas9/Csy4を組み込んだレンチウイルスベクターを作成し、固有のTCRのα鎖、β鎖を切る工程の確認を行った。しかしながら、Cas9のサイズが非常に大きいためレンチウイルスベクターによる導入効率は非常に悪いことが明らかになった。そこでレトロウイルスベクターを用いて、同様の実験を行ったが、やはり導入効率は悪く、固有のα鎖、β鎖を切る工程がうまくいかなかった。そこで、ガイドRNA、Cas9タンパクをエレクトロポレーションで導入したところ、非常に導入効率が良く、固有のTCRのα鎖、β鎖を除去することが可能となった。一方、オフターゲットの確認をしたところ、それも見られず非常に特異性高くα鎖、β鎖のゲノムエディットが可能となった。Cas9が非常に大きなタンパク質であるため、ウイルスベクターを用いた遺伝子導入は世界的に難しいと考えられており、その導入効率の低さの改善が叫ばれていた。Cas9タンパクのエレクトロポレーションによる導入技術の確立は非常に革新的であり、この成功はプロジェクトの順調な進捗を表している。

今後の研究の推進方策

平成28年度は、引き続き、human gp100特異的α鎖、β鎖のドナー配列を組み込んだレンチウイルスベクター、レトロウイルスベクターを作成する。固有のTCRのα鎖、β鎖を切ったCD8T細胞に対して、human gp100特異的α鎖、β鎖のドナー配列を導入後、放射線照射した樹状細胞にhuman gp100ペプチドとCpG DNA(アジュバント)をパルスしてレンチウイルスベクターを導入したT細胞と共培養を行う(1週間に1回、γ線照射をした新しい樹状細胞を入れ替える)。適切にTCRのα鎖、β鎖領域に、human gp100特異的α鎖、β鎖の配列がノックイン出来たCD8T細胞はhuman gp100ペプチドを認識でき、生存シグナルが入りクローン化出来ると考えられる。細胞傷害活性の指標として、培養上清中のIFN-γが高濃度に保たれているものを選択する。クローン化に成功したCTLは、全ゲノム解析もしくはPCRによってTCRの遺伝子配列およびオフターゲット変異を確認する。
最後に、得られたhuman gp100特異的クローンを、B16メラノーマを移入したマウスに系静脈投与を行い、B16メラノーマに対する抗癌作用(細胞傷害活性)があるか確認を行う。
以上の実験から、CRISPR/CAS9によるゲノム編集技術を用いて、人為的に抗原特異的なCTLを作成し、移入する全く新しいがん免疫細胞療法の確立を行う。

次年度使用額が生じた理由

申請者は、東京大学医科学研究所と千葉大学医学部を兼任している。27年度は、当研究課題に関して、東京大学医科学研究所で研究を行った。しかし、28年度には研究室を東京大学から一部千葉大学へ移動し、当該研究課題に関しては千葉大で遂行する予定をしている。28年度4月より当研究費は千葉大に移動する。移動によって、新しい細胞培養系の構築や実験系の構築のために消耗品が必要となることが考えられるため、移動に支障なく研究を円滑に進めるために27年度の予算をセーブし、28年度に繰り越しを行った。

次年度使用額の使用計画

細胞培養、免疫解析のための消耗品購入のための費用とする。

  • 研究成果

    (16件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件、 招待講演 2件) 図書 (4件) 備考 (2件) 産業財産権 (1件)

  • [国際共同研究] パスツール研究所(フランス)

    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      パスツール研究所
  • [国際共同研究] ハーバード大学(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      ハーバード大学
  • [雑誌論文] Direct Melanoma Cell Contact Induces Stromal Cell Autocrine Prostaglandin E2-EP4 Receptor Signaling that Drives Tumor Growth, Angiogenesis and Metastasis.2015

    • 著者名/発表者名
      Inada M, Takita M, Yokoyama S, Watanabe K, Tominari T, Matsumoto C, Hirata M, Maru Y, Maruyama T, Sugimoto Y, Narumiya S, Uematsu S, Akira S, Murphy G, Nagase H, Miyaura C.
    • 雑誌名

      J Biol Chem.

      巻: 290 ページ: 29781-93

    • DOI

      doi: 10.1074/jbc.M115.669481.

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Roles of mPGES-1, an inducible prostaglandin E synthase, in enhancement of LPS-induced lymphangiogenesis in a mouse peritonitis model.2015

    • 著者名/発表者名
      Matsuda H, Hosono K, Tsuru S, Kurashige C, Sekiguchi K, Akira S, Uematsu S, Okamoto H, Majima M.
    • 雑誌名

      Life Sci.

      巻: 142 ページ: 1-7.

    • DOI

      doi: 10.1016/j.lfs.2015.10.008.

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Soluble flagellin co-immunization attenuates Th1 priming to Salmonella and clearance by modulating dendritic cell activation and cytokine production.2015

    • 著者名/発表者名
      Flores-Langarica A, Bobat S, Marshall JL, Yam-Puc JC, Cook CN, Serre K, Kingsley RA, Flores-Romo L, Uematsu S, Akira S, Henderson IR, Toellner KM, Cunningham AF.
    • 雑誌名

      Eur J Immunol.

      巻: 45 ページ: 2299-311.

    • DOI

      doi: 10.1002/eji.201545564.

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 5-azacytidine-induced protein 2 (AZI2) regulates bone mass by fine-tuning osteoclast survival.2015

    • 著者名/発表者名
      Maruyama K, Fukasaka M, Uematsu S, Takeuchi O, Kondo T, Saitoh T, Martino M, Akira S.
    • 雑誌名

      J Biol Chem.

      巻: 290 ページ: 9377-86.

    • DOI

      doi: 10.1074/jbc.M114.631374.

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Acute and chronic radiation injury in small intestine.2015

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Uematsu.
    • 学会等名
      第44回日本免疫学会学術集会.シンポジウム.
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター(北海道札幌市)
    • 年月日
      2015-11-18 – 2015-11-20
    • 招待講演
  • [学会発表] Resident myofibroblasts and eosinophils create a mutual activation loop for submucosal fibrosis in small intestine after abdominal irradiation.2015

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Uematsu.
    • 学会等名
      Toll 2015
    • 発表場所
      マルベラ、スペイン
    • 年月日
      2015-09-30 – 2015-10-03
    • 国際学会
  • [学会発表] 消化管自然免疫からみた食物アレルギーの成立機構.2015

    • 著者名/発表者名
      植松智
    • 学会等名
      第46回日本職業・環境アレルギー学会総会・学術大会シンポジウム
    • 発表場所
      東京大学伊藤国際学術研究センター(東京都文京区)
    • 年月日
      2015-07-03 – 2015-07-04
    • 招待講演
  • [図書] 炎症と免疫「放射線誘導性腸管上皮傷害におけるTLR3の役割」2016

    • 著者名/発表者名
      武村 直紀, 植松 智.
    • 総ページ数
      7
    • 出版者
      先端医学社
  • [図書] 臨床免疫・アレルギー科「小腸粘膜固有層の自然免疫細胞が担う腸管免疫応答. 」2015

    • 著者名/発表者名
      武村 直紀, 植松 智.
    • 総ページ数
      8
    • 出版者
      科学評論社
  • [図書] 臨床免疫・アレルギー科「放射線誘導性小腸上皮傷害におけるTLR3の役割.」2015

    • 著者名/発表者名
      武村 直紀, 植松 智.
    • 総ページ数
      8
    • 出版者
      科学評論社
  • [図書] 医学のあゆみ「Toll様受容体と急性放射線性消化管症候群.」2015

    • 著者名/発表者名
      武村 直紀, 植松 智.
    • 総ページ数
      7
    • 出版者
      医歯薬出版株式会社
  • [備考] 千葉大学大学院医学研究院・医学部粘膜免疫学

    • URL

      http://www.m.chiba-u.ac.jp/class/mucosa/

  • [備考] 東京大学医科学研究所 国際粘膜ワクチン開発研究センター 自然免疫制御分野

    • URL

      http://www.ims.u-tokyo.ac.jp/shizenmenekiseigyo/

  • [産業財産権] ワクチン用アジュバント、ワクチン組成物、及び免疫誘導方法2015

    • 発明者名
      植松智 武村直紀
    • 権利者名
      植松智 武村直紀
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2015-117871
    • 出願年月日
      2015-06-10

URL: 

公開日: 2017-01-06   更新日: 2022-01-27  

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