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2019 年度 実施状況報告書

癌幹細胞の腫瘍抗原性調節による大腸癌免疫療法の検討

研究課題

研究課題/領域番号 19K16712
研究機関京都大学

研究代表者

中西 祐貴  京都大学, 医学研究科, 特定助教 (40838679)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2021-03-31
キーワード大腸癌 / 癌免疫療法 / 癌幹細胞
研究実績の概要

大腸がんは、本邦のがん罹患の第1位、がん死の第2位を占める。近年注目される癌免疫療法は複数の癌腫において有効性が確認されているが、大腸癌においてはごく一部の症例でしか奏功せず、治療抵抗性メカニズムの解明および新規治療ストラテジーの樹立が強く期待されている。
一方、癌幹細胞は癌の発生・維持に加えて浸潤や転移などに関与しているとされている。また近年、大腸癌幹細胞が肝転移巣形成に主たる役割を果たすことが示されている。本研究では、癌幹細胞が免疫原性を調節して、抗腫瘍免疫を抑制している可能性を考慮し、大腸癌オルガノイドの直腸移植および脾臓移植による転移モデルを用いて、癌幹細胞における免疫原性調節機構に迫る。
具体的には、1)大腸癌幹細胞に発現し、免疫原性を調節する因子の同定、2)1)で同定された分子の機能解析、3)腫瘍免疫原性の調節による大腸癌免疫療法への応用を検討する。そのために令和元年度はまず、(1)腸管における癌幹細胞特異的因子の網羅的同定を行った。当研究室では以前、大腸癌幹細胞マーカーとして報告したDclk1およびIL17RBのプロモーター下にcreERT2-EGFPを導入したマウスをApcMinマウスと交配し、Dclk1/IL17RBおよび他の幹細胞マーカーが高発現している腫瘍細胞のマイクロアレイ解析を行っている。癌幹細胞特異的な因子を絞り込み、癌免疫原性に関与していると考えられる因子Xを同定した。また興味深いことに、癌幹細胞がenrichされた癌オルガノイドにおいて、因子Xが高発現しており、かつ高い肝転移能を有することを確認した。さらに、2)因子XをCRISPR/CAS9遺伝子編集技術を用いて、大腸癌オルガノイドでノックアウトするべく、sgRNAコンストラクトを作成し、レンチウイルスベクターを用いてオルガノイドに導入。現在、クローン選別と進捗している。

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

本研究では、癌幹細胞が免疫原性を調節して、抗腫瘍免疫を抑制している可能性を考慮し、1)大腸癌幹細胞に発現し、免疫原性を調節する因子の同定、2)1)で同定された分子の機能解析を行い、3)腫瘍免疫原性の調節による大腸癌免疫療法への応用への展開を予定していた。令和元年度は、1)当研究室の以前のマイクロアレイ解析データを用いて、Dclk1陽性癌幹細胞特異的な因子であり、かつ腫瘍免疫原性にも関与していると考えられる因子Xを同定することができた。また、癌幹細胞がenrichされた大腸癌オルガノイドにおいて、因子Xが高発現しており、かつリンパ節や肝に高い転移能を有することも確認できた。さらに、2)因子XをCRISPR/CAS9遺伝子編集技術を用いて、大腸癌オルガノイドでノックアウトするべく、sgRNAコンストラクトを作成し、レンチウイルスベクターを用いてオルガノイドに導入する過程に進捗することができた。現在、クローン選別を行なっている途中であり、早晩樹立可能と考えられる。したがって、当初計画のタイムテーブルに沿うかたちで、研究はおおむね順調に進展しているものと考える。

今後の研究の推進方策

令和元年度の研究進展により1)大腸癌幹細胞に発現し、免疫原性を調節する因子は既に同定できている。2)1)で同定された分子Xの機能解析のために、大腸癌オルガノイドにおいて、分子Xのノックアウトを進め完遂する。さらに、既に手中にある、癌幹細胞およびXが高発現され、かつ転移能が高い大腸癌オルガノイドにおいてもXをノックアウトすることで、癌
幹細胞の免疫原性におけるXの役割の検討を完遂させる。さらにその後、3)分子Xのノックアウトを免疫チェックポイント阻害剤と併用し、腫瘍免疫原性の調節による免疫療法の有効性検討を行う。同実験の結果に基づき、ヒト癌オルガノイドを用いた検討も行う。これら一連の研究を通じて、癌幹細胞がいかに免疫原性を低下させ宿主免疫系からの攻撃を避けているかを明らかにすると共に、癌幹細胞の免疫原性を回復させることで、癌免疫療法の効果を上昇させうるかに迫る。

次年度使用額が生じた理由

次年度は、既に同定した癌幹細胞で高発現する因子Xのノックアウトを進める。また、癌幹細胞およびXが高発現され、かつ転移能が高い大腸癌オルガノイドにおいてもXをノックアウトすることで、癌幹細胞の免疫原性におけるXの役割の検討していく。さらにその後、分子Xのノックアウトを免疫チェックポイント阻害剤(抗PD-1/PD-L1抗体)と併用し、腫瘍免疫原性の調節による免疫療法の有効性検討in vivoで行う。同実験の結果に基づき、ヒト癌オルガノイドを用いて同様の検討も行う。これら一連の研究の一部は、令和元年度に着手する予定であったが、COVID-19感染問題に伴い、海外の共同研究者からのマテリアルの輸送遅延などにともない、次年度にずれ込んだため、より多くの支出が次年度に必要となる。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (5件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 2件) 産業財産権 (1件) (うち外国 1件)

  • [国際共同研究] SBP Medical Discovery Institute(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      SBP Medical Discovery Institute
  • [雑誌論文] Solitary Colorectal Metastasis from a Mucin-rich Ovarian Tumor2020

    • 著者名/発表者名
      Utsumi Takahiro、Nakanishi Yuki、Minamiguchi Sachiko、Miyamoto Shin'ichi
    • 雑誌名

      Internal Medicine

      巻: 59 ページ: 135~136

    • DOI

      10.2169/internalmedicine.3541-19

  • [雑誌論文] Intestinal epithelial cell-derived IL-15 determines local maintenance and maturation of intra-epithelial lymphocytes in the intestine2019

    • 著者名/発表者名
      Zhu Yuanbo、Cui Guangwei、Miyauchi Eiji、Nakanishi Yuki、Mukohira Hisa、Shimba Akihiro、Abe Shinya、Tani-ichi Shizue、Hara Takahiro、Nakase Hiroshi、Chiba Tsutomu、Sehara-Fujisawa Atsuko、Seno Hiroshi、Ohno Hiroshi、Ikuta Koichi
    • 雑誌名

      International Immunology

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.1093/intimm/dxz082

  • [雑誌論文] Serrated Colorectal Cancer: The Road Less Travelled?2019

    • 著者名/発表者名
      Nakanishi Yuki、Diaz-Meco Maria T.、Moscat Jorge
    • 雑誌名

      Trends in Cancer

      巻: 5 ページ: 742~754

    • DOI

      10.1016/j.trecan.2019.09.004

  • [雑誌論文] Epithelial EP4 plays an essential role in maintaining homeostasis in colon2019

    • 著者名/発表者名
      Matsumoto Yoshihide、Nakanishi Yuki、Yoshioka Takuto、Yamaga Yuichi、Masuda Tomonori、Fukunaga Yuichi、Sono Makoto、Yoshikawa Takaaki、Nagao Munemasa、Araki Osamu、Ogawa Satoshi、Goto Norihiro、Hiramatsu Yukiko、Breyer Richard M.、Fukuda Akihisa、Seno Hiroshi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 9 ページ: -

    • DOI

      10.1038/s41598-019-51639-2

  • [雑誌論文] Bmi1 marks gastric stem cells located in the isthmus in mice2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshioka Takuto、Fukuda Akihisa、Araki Osamu、Ogawa Satoshi、Hanyu Yuta、Matsumoto Yoshihide、Yamaga Yuichi、Nakanishi Yuki、Kawada Kenji、Sakai Yoshiharu、Chiba Tsutomu、Seno Hiroshi
    • 雑誌名

      The Journal of Pathology

      巻: 248 ページ: 179~190

    • DOI

      10.1002/path.5244

  • [学会発表] Simultaneous Loss of Both Atypical Protein Kinase C Drives Serrated Intestinal Cancer with Mesenchymal Activation and Immunosuppression2019

    • 著者名/発表者名
      Yuki Nakanishi, Angeles Duran, Antoine L’Hemitte, Maria T. Diaz-Meco, Jorge Moscat
    • 学会等名
      American Gastroenterological Association
    • 国際学会
  • [学会発表] A combination immunotherapy targetingimmunosuppression and stromal phenotypes of aggressive serrated intestinal cancer2019

    • 著者名/発表者名
      Yuki Nakanishi, Hiroshi Seno
    • 学会等名
      第78回日本癌学会学術総会
    • 国際学会
  • [学会発表] Atypical PKC による大腸癌発生抑制機構の分子的解明と治療への応用2019

    • 著者名/発表者名
      中西祐貴
    • 学会等名
      第92回日本生化学会大会
  • [産業財産権] MODELS AND METHODS USEFUL FOR THE TREATMENT OF SERRATED COLORECTAL CANCER2019

    • 発明者名
      Yuki Nakanishi
    • 権利者名
      Yuki Nakanishi
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      PCT/US2019/065529
    • 外国

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公開日: 2021-01-27  

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