「高乳酸」シグナルによって形成されるがん免疫環境を打破する画期的治療法の開発

2020 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 19H03529
• 研究機関: 和歌山県立医科大学
• 研究代表者: 井上 徳光 和歌山県立医科大学, 医学部, 教授 (80252708)
• 研究分担者: 日高 義彦 和歌山県立医科大学, 医学部, 講師 (40624713) ; 赤澤 隆 地方独立行政法人大阪府立病院機構大阪国際がんセンター(研究所), その他部局等, がん創薬部主任研究員 (80359299)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: 腫瘍免疫 / 乳酸 / IL-23 / アセチル化 / EPAC / M2マクロファージ

研究実績の概要

我々は、世界に先駆けて、単なる解糖系の終末代謝産物であると考えられていたがんから放出される乳酸が、がん周囲の異常な免疫環境を形成するのに関与する事を発見した。乳酸が、骨髄系細胞やマクロファージに働き、4つのシグナル経路を活性化することを明らかにしてきた。すなわち、乳酸イオンによる IL-23産生依存的及び非依存的炎症誘導経路、乳酸とともに放出されるプロトンによる免疫抑制経路、乳酸とプロトンによるエピジェネティック変化である。今年度、岐阜大学耳鼻咽喉科のグループと共同で、解糖系の指標としてFluorine-18 fluorodeoxyglucose-positron emission tomography (FDG-PET)のパラメーターのSUVmax (Standardized uptake value)やSUVmeanが、M2マクロファージ誘導と関連していることを報告した。また、乳酸イオン及びプロトンシグナルを解析した。Histone H3K27のAcetyl化は、EPAC1だけでなくEPAC2の両方のinhibitorで抑制された。また、Lactic acid, プロトンに加え、Sodium lactateもH3K27のアセチル化に関わることが明らかとなった。また、乳酸によるIL23A遺伝子の発現誘導に関わる因子を探索するために、J774細胞株でIL23Aプロモータ領域を用いて、Lactic acid依存的にEGFPが発現するシステムを開発した。今後、乳酸シグナルに関わる遺伝子をCRISPR/Cas9ライブラリーをもちいたシステムを用いて解明する予定である。腎癌組織における研究も、倫理委員会の承認も得られ、腎癌組織も使用できるようになり、臨床での代謝と免疫機構に関する研究を促進する。

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

2020年度は、代表者の異動があり、その準備を着実に進めてきた。2020年度は、mRNAを効率よく回収するために、組織破壊装置を購入した。今年度は、京都大学の遊佐宏介教授と共同研究を進め、乳酸シグナル分子を同定する準備が整った。

今後の研究の推進方策

本研究では、(1)乳酸イオン及びプロトンシグナルの全容の解明。 (2) 臨床組織における乳酸シグナル経路の関与の検討に関して研究を遂行する。
(1)乳酸イオン及びプロトンシグナルの全容の解明
(1-1)EPAC1/2によるHistone H3K27亢進メカニズムの解析として、乳酸シグナルの中で、これまでIL23/IL17経路の活性化、Arginase Iの活性化によるT細胞の増殖抑制の経路を明らかにしてきた。新たな乳酸の作用として、我々は、乳酸によってHistone H3K27のアセチル化を亢進することを発見した。そこで今回、特異的な阻害剤を用いて、EPAC1/2阻害剤を用いて個体レベルでの乳酸および酸性化によるEPAC1/2シグナル経路を解析する。また、アセチル化で制御される遺伝子を明らかにする。
(1-2)IL23/IL17経路活性化メカニズムの解明として、今年度は、上記システムを用いて、全遺伝子を破壊できるCRISPRライブラリーをAddgeneまたは開発者の京都大学遊佐宏介教授より供与いただき、EGFPが発現誘導されないクローンをセルソーターで回収し、その細胞から、原因遺伝子を同定する。
(2) 臨床組織における乳酸シグナル経路の関与の検討。
これまで、申請者らは、乳酸が高いことが知られている頭頸部がん組織を用いて、乳酸濃度とM2様マクロファージの浸潤との関連を検討してきた。他の様々ながんにおいて乳酸によるIL23/IL17経路の亢進やM2様マクロファージとの関連を解析する。とくに、今回、和歌山県立医科大学泌尿器科のグループと共同で、腎癌組織における代謝産物と免疫系との関連および腎癌患者の予後との関連を検討する。

研究成果

• [雑誌論文] Chronic Disseminated Gonococcal Infection in a Japanese Man with Novel C5 Gene Mutation. (2021)
  • 著者名/発表者名: Ikeuchi, K., Okamoto, K., Inoue, N., Okugawa, S., Moriya, K.
  • 雑誌名: J Clin Immunol 巻: 41 ページ: 691-693
  • DOI: 10.1007/s10875-020-00959-4
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Anti-complement factor H (CFH) antibodies and a novel CFH gene mutation in an atypical hemolytic uremic syndrome patient with complement activation of the classical pathway. (2021)
  • 著者名/発表者名: Minato, S., Iijima, H., Nakao, H., Nishi, K., Hidaka, Y., Inoue, N., Kubota, M., Ishiguro, A.
  • 雑誌名: Immunological Medicine 巻: - ページ: in press
  • DOI: 10.1080/25785826.2021.1905303.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Disseminated Gonococcal Infection in a Japanese Man with Complement 7 deficiency with compound heterozygous variants. (2021)
  • 著者名/発表者名: Kageyama, M., Hagiya, H., Ueda, Y., Ohtani, K., Fukumori, Y., Inoue, N., Wakamiya, N., Yoneda, N., Kimura, K., Nagasawa, M., Nakagami, F., Nishi, I., Sugimoto, K., Rakugi H.
  • 雑誌名: Medicine 巻: 100 ページ: e25265
  • DOI: 10.1097/MD.0000000000025265.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Granular C3 dermatosis-like immunological manifestation found in a case of acute generalized exanthematous pustulosis: Implication for the mechanism in C3 deposition to the epidermal basement membrane zone. (2021)
  • 著者名/発表者名: Furukawa H, Omura R, Sugiura K, Kanazawa N, Inoue N, Qian H, Li X, Tsuruta D, Hashimoto T.
  • 雑誌名: J Dermatol. 巻: 48 ページ: e238-e239
  • DOI: 10.1111/1346-8138.15853.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The importance of FDG-PET/CT parameters for the assessment of the immune status in advanced head and neck squamous cell carcinoma. (2020)
  • 著者名/発表者名: Ohashi, T., Terasawa, K., Aoki, M., Akazawa, T., Shibata, H., Kuze, B., Asano, T., Kato, H., Miyazaki, T., Matsuo, M., Inoue N., Ito, Y.
  • 雑誌名: Auris Nasus Larynx 巻: 47 ページ: 658-667
  • DOI: 10.1016/j.anl.2020.01.002.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Paroxysmal nocturnal hemoglobinuria caused by CN-LOH of constitutional PIGB mutation and 70-kbp microdeletion on 15q (2020)
  • 著者名/発表者名: Langemeijer S, Schaap C, Preijers F, Jansen JH, Blijlevens N, Inoue N, Muus P, Kinoshita T, Murakami Y.
  • 雑誌名: Blood Ad. 巻: 4 ページ: 5755-5761
  • DOI: 10.1182/bloodadvances.2020002210.
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] 自己炎症性疾患と自己炎症訓性角化症「自己炎症としての補体異常症」 (2020)
  • 著者名/発表者名: 井上徳光
  • 学会等名: 第119回日本皮膚科学会総会
  • 招待講演
• [学会発表] 補体と疾患 ―補体の世界へようこそ― (2020)
  • 著者名/発表者名: 井上徳光
  • 学会等名: 第56回日本移植学会総会
  • 招待講演
• [学会発表] 「笑い」の免疫に対する効果を測れるか？ (2020)
  • 著者名/発表者名: 井上徳光
  • 学会等名: 第67回日本臨床検査医学会学術集会
  • 招待講演
• [備考] 和歌山県立医科大学分子遺伝学講座
  • URL: https://www.wakayama-med.ac.jp/med/moleculargenetics/