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2018 年度 実績報告書

先端的分子イメージングによる新規アダプター型CAR-T細胞受容体の開発基盤研究

研究課題

研究課題/領域番号 17H03600
研究機関東京医科大学

研究代表者

横須賀 忠  東京医科大学, 医学部, 主任教授 (10359599)

研究分担者 矢那瀬 紀子  東京医科大学, 医学部, 講師 (10210303)
町山 裕亮  東京医科大学, 医学部, 講師 (40704606)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワードがん免疫 / 細胞療法 / 分子イメージング / シグナル伝達 / キメラ抗原受容体T細胞
研究実績の概要

昨年のノーベル医学生理学賞受賞の対象となった通り、今やがん免疫療法の開発は急速に進んでおり、中でもキメラ抗原受容体T細胞(Chimeric antigen receptor-T cell : CAR-T cell)療法の技術革新と臨床応用は目覚ましい。一方、臨床応用が先行しその作用機序の解明が未解決な点など、残された課題も多い。本応募研究では、革新的イメージングシステムの構築、CAR-T細胞のシグナル伝達経路の可視化、CAR-T細胞のがん細胞傷害機構の解明、細胞内シグナル伝達分子を導入した新たなCARの設計を行い、より高い殺傷機能と容易な活性調節機構をもつ次世代CAR-T細胞の創出を目的とする。
まず、分子イメージングを基にhCD19 CAR-T細胞の抗原認識と活性化、がん細胞傷害活性の分子メカニズムを解明する。そしてその結果からTCR下流の細胞内シグナル伝達分子を導入したCAR-T細胞キメラ受容体を作製し、より強力ながん細胞傷害活性を持ち、一方で傷害活性の調節が容易であり、かつ安全な細胞治療が期待できる新規CAR-T細胞の開発基盤を作る。研究計画の方向性として、既存のhCD19 CAR-T細胞の一分子イメージング実験系の構築、アダプター分子を導入した新規CAR-T細胞受容体のデザインと創出、E3ユビキチンリガーゼを導入した活性化調節機構のあるCAR-T細胞受容体のデザインと創出、NSGヒト化マウスを用いた新規CD19 CAR-T細胞のin vivo細胞傷害活性の検証、を予定している。さらにhCD5 CAR-T細胞およびHLA-A2とがんペプチド抗原を認識するTCR-T細胞の分子イメージングの実験系を構築し、それぞれのCAR/TCR-T細胞の細胞殺傷効果をCAR/TCRの1分子イメージング解析によって評価し、より効果的なCAR/TCR-T作成の分子基盤を創出する。

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

hCD19 CAR-T細胞の抗原認識・活性化・がん細胞傷害活性の分子メカニズムを解明するためのイメージングシステム:抗原提示平面脂質二重膜(プレイナーメンブレン)を構築した。hCD19 CAR-T細胞がhCD19発現標的がん細胞とが接着する面、いわゆる免疫シナプス面を共焦点レーザー顕微鏡にて3-D再構した際に観察されたCARマイクロクラスターが、マウスのプライマリーCD8+ T細胞およびマウスCD4 TCR-AND、マウスCD8 TCR-OT-Iハイブリドーマとプレイナーメンブレンとの接着面にも可視化された。その際にCARのみならず自己抗原を提示しているMHC分子とCAR-T細胞に発現している内在性TCRが結合することで、その内在性TCRがマイクロクラスターとして凝集する現象を発見し、CARと内在性TCRとのクロストークの可能性とそれによるCAR-T細胞の活性化惹起に関する分子機構を見出した。これは自己ペプチドに反応するTCRを明確に示した最初の実験と考えている。また、上記分子イメージングによってCARマイクロクラスターにもTCR/CD3下流で機能しTCRとMHC抗原ペプチドとの結合によりTCRマイクロクラスターに会合してくるシグナル伝達分子およびチロシンリン酸化分子の一過性のリクルートを明らかとなり、CARを構成しているCD3zeta鎖とCD28細胞内ドメインがTCRマイクロクラスターと同等のシグナルソーム形成に寄与することを証明した。これらの研究は、ベイラー医科大学Brenner Malcolm博士と議論を重ねながら進めている。また、超解像顕微鏡ユニットN-SIM TIRFMを用いて、CARの1分子イメージングを行った。その結果、TCR/CD3の初期のリン酸化に重要なLckがCARマイクロクラスターとインターラクションしている現象を可視化することができた。

今後の研究の推進方策

新規CAR-T細胞受容体に会合するシグナル伝達分子の検証:アダプター分子として用いたa)SLP-76、b)LAT、c)CARMA-1のさらに下流のシグナル伝達分子が、それぞれの分子やそのドメインに対応してどの程度増幅されているか、1)生化学的方法、2)イメージングによるクラスター形成の増強、の二方向から検証する。
SLP-76の導入によるCAR-T細胞受容体のクラスタリング増幅効果の検証: SLP-76の下流のシグナル伝達分子でもあり受容体のクラスタリングにも寄与するアクチン重合関連分子WASP、ADAP、Arp2/3、アクチンを指標として、Inside-outシグナルの増強を判定すると共に、ノックダウン細胞を用いてそのInside-outシグナルの減退を確認する。
E3ユビキチンリガーゼCbl-bを応用したオン・オフ調節が可能なCAR-T細胞受容体の作製:インタラクトームとして多様な結合分子を持つCbl-bの調節領域をCAR-T細胞受容体に導入し、Cbl-bとの結合が示されているT細胞シグナル伝達分子:キナーゼZap70、Grb2、Nck、Vav1、イノシトールリン酸化酵素PI3K、アダプター分子CIN85を指標としてCbl-bシグナルソームの形成を評価する。
hCD19-CARとhCD5-CARのシグナルソーム形成の検証:臨床的にもhCD5-CARに比較して抗腫瘍効果の高いhCD19の分子メカニズムをシグナルソームの差違から明らかにする。hCD5-CARの分子イメージングシステムをhCD19-CARと同様に樹立し、hCD5-CARにリクルートする細胞内シグナル伝達分子Zap70、SLP-76、LAT、PI3K、PKCθの挙動を観察する。

  • 研究成果

    (26件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件) 学会発表 (17件) (うち国際学会 1件、 招待講演 11件) 図書 (5件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] マルセイユ大学(フランス)

    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      マルセイユ大学
  • [国際共同研究] ベイラー医科大学(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      ベイラー医科大学
  • [雑誌論文] Inhibition of T cell activation and function by the adaptor protein CIN85.2018

    • 著者名/発表者名
      Kong MS, Hashimoto-Tane A, Kawashima Y, Sakuma M, Yokosuka T, Kometani K, Onishi R, Carpino N, Ohara O, Kurosaki T, Phua KK, Saito T
    • 雑誌名

      Sci Signal.

      巻: 12 ページ: 1609-1625

    • DOI

      10.1126/scisignal.aav4373.

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Molecular imaging unveils a mechanism of T cell activation regulation by immune checkpoint microclusters.2019

    • 著者名/発表者名
      Tadashi Yokosuka, Ei Wakamatsu, Tomohiro Takehara, Kikumi Hata, Noriko Yanase,Hiroaki Machiyama
    • 学会等名
      The 23rd JFCR-ISCC New Antitumor Agents under Development in the US, Europe and Japan
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 分子イメージングが拓くT細胞活性化機構の解明とがん免疫応答ーチェックポイント分子とキメラ抗原受容体CARのシグナルソーム形成ー2019

    • 著者名/発表者名
      横須賀忠
    • 学会等名
      Immuno-Oncology Forum in Ehime
    • 招待講演
  • [学会発表] Lckキナーゼの構造・局在・ダイナミクスによるT細胞シグナル制御2019

    • 著者名/発表者名
      町山裕亮
    • 学会等名
      理研シンポジウム「細胞システムの動態と理論XI」
  • [学会発表] 免疫チェックポイント阻害剤と癌治療の進歩ー臨床と基礎の視点からー2018

    • 著者名/発表者名
      横須賀忠
    • 学会等名
      第22回日本がん分子標的治療学会学術集会
    • 招待講演
  • [学会発表] チェックポイントから学ぶことー科学的思考は疫学や過去の結論から新天地を築くー2018

    • 著者名/発表者名
      横須賀忠
    • 学会等名
      第35回日本呼吸器外科学会総会
    • 招待講演
  • [学会発表] 胸腺ダブルポジティブT細胞におけるc-Cblのシグナルソーム形成と胸腺選択との相関2018

    • 著者名/発表者名
      秦喜久美、町山裕亮、若松英、豊田博子、古畑昌枝、矢那瀬紀子、横須賀忠
    • 学会等名
      Kyoto T cell Conference 第28回学術集会
  • [学会発表] 分子イメージングによる免疫チェックポイント療法によるT細胞の疲弊解除とその分子メカニズムの解明2018

    • 著者名/発表者名
      横須賀忠、若松英、矢那瀬紀子、竹原朋宏、秦喜久美、町山裕亮
    • 学会等名
      第22回日本がん免疫学会総会
    • 招待講演
  • [学会発表] がん免疫と分子イメージング先端的研究ー免疫チェックポイント分子とキメラ抗原受容体CARの分子メカニズムー2018

    • 著者名/発表者名
      横須賀忠
    • 学会等名
      第77回日本癌学会学術総会
    • 招待講演
  • [学会発表] 免疫チェックポイント療法はなぜ効くのか?分子イメージングが明らかにするT細胞活性化の時空間的制御機構2018

    • 著者名/発表者名
      横須賀忠
    • 学会等名
      国立がんセンター東がん免疫セミナー
    • 招待講演
  • [学会発表] 分子イメージングが拓くT細胞活性化機構の解明とがん免疫応答~免疫チェックポイント分子とキメラ抗原受容体CARのシグナルソーム形成~2018

    • 著者名/発表者名
      横須賀忠
    • 学会等名
      三重大学院医学研究科セミナー
    • 招待講演
  • [学会発表] 分子イメージングが解明する免疫チェックポイント療法によるT細胞の疲弊解除とその分子メカニズム2018

    • 著者名/発表者名
      横須賀忠
    • 学会等名
      中外製薬株式会社セミナー
    • 招待講演
  • [学会発表] 分子イメージングが明らかにするT細胞活性化の時空間的制御機構~免疫チェックポイント分子とCAR~2018

    • 著者名/発表者名
      横須賀忠
    • 学会等名
      第59回日本肺癌学会学術集会
    • 招待講演
  • [学会発表] 分子イメージングが明らかにするマイクロクラスターによるT細胞活性化制御機構ー免疫チェックポイント受容体とCARのマイクロクラスターー2018

    • 著者名/発表者名
      横須賀忠
    • 学会等名
      第一三共株式会社細胞治療研究所講演会
    • 招待講演
  • [学会発表] Dynamics of the PI3K signaling pathway induced by a T cell costimulator, ICOS.2018

    • 著者名/発表者名
      Yokosuka Tadashi, Wakamatsu Ei, Yanase Noriko, Toyota Hiroko, Furuhata Masae, Hata Kikumi, Machiyama Hiroaki
    • 学会等名
      第47回日本免疫学会学術集会
  • [学会発表] Cooperative regulation of thymic selection by receptor endocytosis and signal strength through TCR and E3 ubiquitin ligase c-Cbl microcluster formation.2018

    • 著者名/発表者名
      Kikumi Hata, Hiroaki Machiyama, Noriko Yanase, Masae Furuhata, Hiroko Toyota, Ei Wakamatsu, Tadashi Yokosuka
    • 学会等名
      第47回日本免疫学会学術集会
  • [学会発表] Molecular imaging of the hCD19 CAR signalosomes, “CAR microclusters”.2018

    • 著者名/発表者名
      Yanase Noriko, Machiyama Hiroaki, Wakamatsu Ei, Toyota Hiroko, Furuhata Masae, Hata Kikumi, Mamonkin Maksim, Brenner Malcolm K, Yokosuka Tadashi
    • 学会等名
      第47回日本免疫学会学術集会
  • [学会発表] Single molecule imaging unveils a distinct difference in Lck-dynamics between CD4+ and CD8+ T cells.2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroaki Machiyama, Ei Wakamatsu, Noriko Yanase, Kikumi Hata, Masae Furuhata, Hiroko Toyota, Tadashi Yokosuka
    • 学会等名
      第47回日本免疫学会学術集会
  • [図書] Janeway's免疫生物学原著第9版 第7章リンパ球レセプターシグナル2019

    • 著者名/発表者名
      横須賀忠、監訳:笹月健彦、吉開泰信
    • 総ページ数
      884
    • 出版者
      南江堂
    • ISBN
      978-4-524-25115-5
  • [図書] アバスーリックマンーピレ分子細胞免疫学原著歳9版 第7章免疫受容体とシグナル伝達2018

    • 著者名/発表者名
      横須賀忠、監訳:中尾篤人
    • 総ページ数
      577
    • 出版者
      エルゼビア・ジャパン
    • ISBN
      978-4-86034-917-2
  • [図書] 実験医学 すべてはここから始まった、CTLA-42018

    • 著者名/発表者名
      横須賀忠、若松英、古畑昌枝、豊田博子、秦喜久美、矢那瀬紀子、町山裕亮
    • 総ページ数
      138
    • 出版者
      羊土社
    • ISBN
      0288-5514
  • [図書] 東邦医学会雑誌 分子イメージングが拓く免疫チェックポイント受容体のT細胞活性化制御機構2018

    • 著者名/発表者名
      横須賀忠、若松英、秦喜久美、矢那瀬紀子、竹原朋宏、町山裕亮
    • 総ページ数
      22
    • 出版者
      東邦医学会雑誌編集事務局
    • ISBN
      0040-8670
  • [図書] 臨床免疫・アレルギー科 分子イメージングから考察した免疫チェックポイント分子のT細胞抑制機構2018

    • 著者名/発表者名
      横須賀忠、若松英、古畑昌枝、豊田博子、秦喜久美、矢那瀬紀子、町山裕亮
    • 総ページ数
      119
    • 出版者
      科学評論社
    • ISBN
      1881-1930
  • [備考] 東京医科大学免疫学分野

    • URL

      https://tokyo-med-imm.jimdo.com

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公開日: 2019-12-27  

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