腫瘍浸潤T細胞が認識するがん特異的抗原の網羅的解析

2019 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 19H03522
• 研究機関: 公益財団法人がん研究会
• 研究代表者: 清谷 一馬 公益財団法人がん研究会, がんプレシジョン医療研究センター 免疫ゲノム医療開発プロジェクト, 主任研究員 (30433642)
• 研究分担者: 黒田 大祐 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 講師 (60756732)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: 腫瘍浸潤T細胞 / ネオアンチゲン / ネオ抗原 / T細胞受容体

研究実績の概要

本研究では、腫瘍浸潤T細胞がneoantigenを含めどのような抗原を認識しているかを網羅的に解析し、その抗原とT細胞受容体を予測するシステムを開発することを目的としている。
1) 腫瘍浸潤T細胞レパトア解析によるがん特異的T細胞の同定
新鮮大腸がん手術検体6検体より、腫瘍浸潤T細胞および患者由来がん細胞を分離・培養することに成功した。がん組織よりゲノムDNAおよびRNAを抽出し、エクソームおよびRNAシーケンスを行い、そのゲノムデータを用いて、somatic変異の同定およびバイオインフォマティクスによるneoantigenの予測を行い、候補ペプチドを選出した。また、腫瘍浸潤T細胞および患者由来がん細胞を共培養し、ELISPOTアッセイによりIFN-γ産生の上昇を確認し、がん細胞と反応するT細胞が存在することを明らかにした。また、腫瘍組織のTCRレパトア解析を行い、腫瘍に高頻度に浸潤しているTCR配列を同定した。
2) タンパク質の立体構造に基づく分子シミュレーションと機械学習によるがん特異的T細胞の予測
これまでに同定した5種類のneoantigen特異的T細胞に加え、新たに3種類のT細胞を誘導し、それらのT細胞のTCRレパトア解析を行うことにより、TCRα/TCRβ配列を同定した。また、ドッキングシミュレーションと機械学習を用いたpeptide-HLAの結合予測系を用いて、予測されたneoantigenペプチドとHLAとの結合予測のパラメータの調整を行った。

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

腫瘍浸潤T細胞レパトア解析によるがん特異的T細胞の同定において、腫瘍浸潤T細胞および患者由来がん細胞の共培養系など新たな系の確立が順調に成功した。タンパク質の立体構造に基づく分子シミュレーションと機械学習によるがん特異的T細胞の予測についても順調にデータを蓄積できている。

今後の研究の推進方策

当初の計画に従い研究を進める。
腫瘍浸潤T細胞レパトア解析によるがん特異的T細胞の同定
2019年度に引き続き、腫瘍浸潤T細胞レパトア解析によるがん特異的T細胞の同定については、がん反応性T細胞がneoantigenまたはその他の抗原などどのような抗原を認識しているかを検討する。
タンパク質の立体構造に基づく分子シミュレーションと機械学習によるがん特異的T細胞の予測
2019年度に得られたデータをもとに、peptide-HLAの結合予測、さらに予測したこのpeptide-HLA複合体とTCRα/TCRβとのドッキングシミュレーションによる相互作用を検討する。

研究成果

• [雑誌論文] Cooperation of genes in HPV16 E6/E7-dependent cervicovaginal carcinogenesis trackable by endoscopy and independent of exogenous estrogens or carcinogens (2020)
  • 著者名/発表者名: Bottinger P, Schreiber K, Hyjek E, Krausz T, Spiotto MT, Steiner M, Idel C, Booras H, Beck-Engeser G, Riederer J, Willimsky G, Wolf SP, Karrison T, Jensen E, Weichselbaum RR, Nakamura Y, Yew PY, Lambert PF, Kurita T, Kiyotani K, Leisegang M, Schreiber H.
  • 雑誌名: Carcinogenesis 巻: 41 ページ: 1605～1615
  • DOI: 10.1093/carcin/bgaa027
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Engineering Stability, Viscosity, and Immunogenicity of Antibodies by Computational Design (2020)
  • 著者名/発表者名: Kuroda D, Tsumoto K.
  • 雑誌名: Journal of Pharmaceutical Sciences 巻: 109 ページ: 1631～1651
  • DOI: 10.1016/j.xphs.2020.01.011
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Per-Residue Program of Multiple Backbone Dihedral Angles of β-Peptoids via Backbone Substitutions (2020)
  • 著者名/発表者名: Morimoto J, Kim J, Kuroda D, Nagatoishi S, Tsumoto K, Sando S
  • 雑誌名: Journal of the American Chemical Society 巻: 142 ページ: 2277～2284
  • DOI: doi: 10.1021/jacs.9b10496
  • 査読あり
• [雑誌論文] Impact of TCR Diversity on the Development of Transplanted or Chemically Induced Tumors (2019)
  • 著者名/発表者名: Schreiber K, Karrison G, Wolf SP, Kiyotani K, Steiner M, Littmann ER, Pamer EG, Kammertoens T, Schreiber H, Leisegang M.
  • 雑誌名: Cancer Immunology Research 巻: 8 ページ: 192～202
  • DOI: doi: 10.1158/2326-6066.CIR-19-0567
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Tamoxifen Metabolism and Breast Cancer Recurrence: A Question Unanswered by CYPTAM (2019)
  • 著者名/発表者名: Goetz MP, Suman VJ, Nakamura Y, Kiyotani K, Jordan VC, Ingle JN.
  • 雑誌名: Journal of Clinical Oncology 巻: 37 ページ: 1982～1983
  • DOI: doi: 10.1200/JCO.19.00504
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Diagnostic utility of STAT6YE361 expression in classical Hodgkin lymphoma and related entities (2019)
  • 著者名/発表者名: Slambrouck CV, Huh J, Suh C, Song JY, Menon MP, Sohani AR, Duffield AS, Goldberg RC, Dama P, Kiyotani K, Godfrey J, Fitzpatrick C, Kline J, Smith SM, Jaffe ES, Hartmann S, Venkataraman G.
  • 雑誌名: Modern Pathology 巻: 33 ページ: 834～845
  • DOI: 10.1038/s41379-019-0428-0
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Secreted PD-L1 variants mediate resistance to PD-L1 blockade therapy in non?small cell lung cancer (2019)
  • 著者名/発表者名: Gong B, Kiyotani K, Sakata S, Nagano S, Kumehara S, Baba S, Besse B, Yanagitani N, Nishio M, Takeuchi K, Kawamoto H, Fujita N, Katayama R.
  • 雑誌名: Journal of Experimental Medicine 巻: 216 ページ: 982～1000
  • DOI: doi: 10.1084/jem.20180870
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Effects of a remote mutation from the contact paratope on the structure of CDR-H3 in the anti-HIV neutralizing antibody PG16 (2019)
  • 著者名/発表者名: Kondo HX, Kiribayashi R, Kuroda D, Kohda J, Kugimiya A, Nakano Y, Tsumoto K, Takano Y.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 9 ページ: 19840
  • DOI: doi: 10.1038/s41598-019-56154-y
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] How the protonation state of a phosphorylated amino acid governs molecular recognition: insights from classical molecular dynamics simulations (2019)
  • 著者名/発表者名: Kawade R, Kuroda D, Tsumoto K
  • 雑誌名: FEBS Letters 巻: 594 ページ: 903～912
  • DOI: doi: 10.1002/1873-3468.13674
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Peptoid with Extended Shape in Water (2019)
  • 著者名/発表者名: Morimoto J, Fukuda Y, Kuroda D, Watanabe T, Yoshida F, Asada M, Nakamura T, Senoo A, Nagatoishi S, Tsumoto K, Sando S.
  • 雑誌名: Journal of the American Chemical Society 巻: 141 ページ: 14612～14623
  • DOI: doi: 10.1021/jacs.9b04371
  • 査読あり
• [雑誌論文] An epitope‐directed antibody affinity maturation system utilizing mammalian cell survival as readout (2019)
  • 著者名/発表者名: Eguchi A, Nakakido M, Nagatoishi S, Kuroda D, Tsumoto K, Nagamune T, Kawahara M.
  • 雑誌名: Biotechnology and Bioengineering 巻: 116 ページ: 1742～1751
  • DOI: doi: 10.1002/bit.26965
  • 査読あり
• [学会発表] Comparison of TCR repertoires between cancer tissues and lymph nodes in colorectal cancer patients. (2019)
  • 著者名/発表者名: Kiyotani K, Matsuda T, Miyauchi E, Hsu Y, Nagayama S, Zewde M, Park JH, Kato T, Harada M, Suzuki N, Nagano H, Hazama S, Nakamura Y.
  • 学会等名: AACR Annual Meeting 2019
  • 国際学会
• [学会発表] Identification of cancer-reactive/neoantigen-specific T cells in peripheral blood and tumor tissues of cancer patients. (2019)
  • 著者名/発表者名: Kiyotani K
  • 学会等名: 6th Annual Meeting of Colegio Mexicano para la Investigacion del Cancer
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Progress and future of cancer immunotherapy (2019)
  • 著者名/発表者名: Kiyotani K
  • 学会等名: 第78回日本癌学会
• [学会発表] Screening of cancer-reactive/neoantigen-specific T cells in peripheral blood and tumor tissues of cancer patients. (2019)
  • 著者名/発表者名: Kiyotani K, Nakamura Y.
  • 学会等名: 第78回日本癌学会
• [学会発表] Secreted PD-L1 variants caused by aberrant splicing mediate antiPD-L1 antibody resistance. (2019)
  • 著者名/発表者名: Gong B, Kiyotani K, Sakata S, Nishio M, Takeuchi K, Kawamoto H, Fujita N, Katayama R.
  • 学会等名: 第78回日本癌学会
• [学会発表] TCR repertoires in lung adenocarcinomas with and without EGFR mutation. (2019)
  • 著者名/発表者名: Miyauchi E, Matsuda T, Kiyotani K, Low SK, Tsukita Y, Ichinose M, Sakurada A, Okada Y, Saito R, Nakamura Y.
  • 学会等名: 第78回日本癌学会
• [学会発表] Clinical significance of clonal hematopoiesis in the interpretation of blood liquid biopsy. (2019)
  • 著者名/発表者名: Chan HT, Nagayama S, Chin YM, Hayashi R, Kiyotani K, Nakamura Y, Low SK
  • 学会等名: 第78回日本癌学会