プロスタグランジンによる腫瘍免疫抑制：標的細胞とメカニズムの解明

2022 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 20H00498
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 成宮 周 京都大学, 医学研究科, 寄附講座教員 (70144350)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: 腫瘍微小環境 / プロスタグランジンE2 / EP4受容体 / scRNAseq / CD8+ T cells / myeloid cells / regulatory T cells / dendritic cells

研究実績の概要

本研究は、腫瘍微小環境におけるプロスタグランジンE2(PGE2)の働きを、まず、LLC1とCT26マウス腫瘍浸潤免疫細胞に対するPGE受容体EP2及びEP4阻害薬の効果をscRNAseq解析で明らかにし、そこで見出されたPGE2作用の分子メカニズムをin vitroで解明するとともに、マウスで見出されたPGE2作用がヒト腫瘍でも働いているかをヒト腫瘍のscRNAseqの結果と比較対照して検証することである。これまで以下の成果を得ている。
1. LLC1マウス腫瘍の増殖がEP2/EP4阻害薬で抑制されることから、そのメカニズムを腫瘍浸潤免疫細胞のscRNAseqで解析し、ここでは PGE2-EP2/EP4経路が①腫瘍への制御性T細胞の誘引と活性化に働き免疫抑制を起こしていること、②腫瘍浸潤骨髄系細胞に働きNFkB経路を活性化して炎症促進に働いていること、③ type Iインターフェロンの産生抑制を起こして抗腫瘍免疫の抑制に働いていること、を明らかにした。これはPGE2が免疫抑制と炎症惹起を繋ぐhubとして働いていることを明らかにしたものである。
2. CT26マウス腫瘍の増殖がEP4阻害薬単独で抑制できること、また、これが抗PD1抗体と相乗効果を発揮することを見出し、各々の条件下で腫瘍に浸潤する免疫細胞のscRNAseqを行い、浸潤細胞クラスターを同定した。現在、各々の細胞クラスターの特徴とこれがEP4阻害薬でどう変化するかを遺伝子発現変化をもとに解析中である。
３．ヒト乳がん、卵巣がん、大腸がん、各５例の手術標本のscRNAseqより抽出した各細胞クラスターでのEP4発現と相関する遺伝子発現シグナチャーの上記マウス腫瘍での存在と阻害薬による変化の有無を比較検証中である。
４．上記PGE2-EP4経路の制御性T細胞の活性化をin vitroで再現に成功、分子メカニズムを解析中である。

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

令和元年に提出した計画調書では以下の３点を本研究で明らかにすべき目標として挙げている。１．LLC1とCT26 tumor modelでPGE2-EP2/EP4作用を担っている細胞集団の同定、２．PGE2-EP2/EP4経路のがん免疫での働きとメカニズムの解明、３．PGE2-EP2/EP4経路のヒトのがん免疫での働きの検証。上記、研究実績の概要に述べたように、本研究ではscRNAseq技術が研究室で立ち上がり、これを用いて、LLC1とCT26での浸潤免疫細胞集団の同定とこれらでのEP2/EP4阻害薬による遺伝子発現変化の有無とその詳細が調べられており、これからPGE2-EP2/EP4経路のがん免疫での働きが明らかになりつつある。また、その中で見出した制御性T細胞の活性化の分子メカニズムはエピジェネティック変化も含めて解析中である。このことから、目標１と２はほぼ達成されつつある。また、３についてもヒト腫瘍のscRNAseqからEP4と関連する遺伝子発現signatureの抽出に成功しており、これがマウス腫瘍でEP4阻害薬で変化しうるとの予備的知見を得ており、達成の見通しである。

今後の研究の推進方策

現在、実施している３つの実験・解析、１．CT26でのscRNAseqの解析によるこの腫瘍モデルでのPGE2-EP2/EP4経路の作用と作用メカニズムの解明、２．PGE2-EP2/EP4経路による制御性T細胞の活性化とその意義の解明、３．ヒト腫瘍との共通性の解明、はほぼ順調に推移しているので、これらを促進し、各々について論文を作成、発表する。

研究成果

• [国際共同研究] Mahidol University(タイ)
  • 国名: タイ
  • 外国機関名: Mahidol University
• [雑誌論文] PGE2-EP2/EP4 signaling elicits immunosuppression by driving the mregDC-Treg axis in inflammatory tumor microenvironment. (2022)
  • 著者名/発表者名: Thumkeo D, Punyawatthananukool S, Prasongtanakij S, Matsuura R, Arima K, Nie H, Yamamoto R, Aoyama N, Hamaguchi H, Sugahara S, Takeda S, Charoensawan V, Tanaka A, Sakaguchi S, Narumiya S.
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 39(10) ページ: 110914
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2022.110914
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Eicosanoid signalling blockade protects middle-aged mice from severe COVID-19. (2022)
  • 著者名/発表者名: Wong LR, Zheng J, Wilhelmsen K, Li K, Ortiz ME, Schnicker NJ, Thurman A, Pezzulo AA, Szachowicz PJ, Li P, Pan R, Klumpp K, Aswad F, Rebo J, Narumiya S, Murakami M, Zuniga S, Sola I, Enjuanes L, Meyerholz DK, Fortney K, McCray PB Jr, Perlman S.
  • 雑誌名: Nature 巻: 605(7908） ページ: 146-151
  • DOI: 10.1038/s41586-022-04630-3.
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Single-cell RNA sequencing identifies a migratory keratinocyte subpopulation expressing THBS1 in epidermal wound healing. (2022)
  • 著者名/発表者名: Siriwach R, Ngo AQ, Higuchi M, Arima K, Sakamoto S, Watanabe A, Narumiya S, Thumkeo D.
  • 雑誌名: iScience 巻: 25(4) ページ: 104130
  • DOI: 10.1016/j.isci.2022.104130.
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] LPA suppresses T cell function by altering the cytoskeleton and disrupting immune synapse formation. (2022)
  • 著者名/発表者名: Kremer KN, Buser A, Thumkeo D, Narumiya S, Jacobelli J, Pelanda R, Torres RM.
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci U S A. 巻: 119(15) ページ: e2118816119.
  • DOI: 10.1073/pnas.2118816119.
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] An optimized protocol to identify keratinocyte subpopulations in vitro by single-cell RNA sequencing analysis. (2022)
  • 著者名/発表者名: Siriwach R, Ngo AQ, Narumiya S, Thumkeo D.
  • 雑誌名: STAR Protoc. 巻: 3(4) ページ: 101906.
  • DOI: 10.1016/j.xpro.2022.101906.
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] がん微小環境のトランスレーション・リバーストランスレーション研究の薬理学的アプローチ (2022)
  • 著者名/発表者名: 成宮 周
  • 学会等名: 第96回日本薬理学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] PGE2-EP2/EP4シグナルの阻害は炎症を伴う腫瘍微小環境におけるmregDC-Treg軸を抑制する (2022)
  • 著者名/発表者名: Thumkeo Dean, Siwakorn Punyawatthananukool, 成宮周
  • 学会等名: 第96回日本薬理学会年会
• [学会発表] Activation of regulatory T cells through PGE2-EP4 signaling. (2022)
  • 著者名/発表者名: 松浦竜真 Dean Thumkeo, 成宮周
  • 学会等名: 第96回日本薬理学会年会
• [学会発表] Elucidation of the role of PGE2-EP2/4 pathway in cancer immunity utilizing scRNA-seq technology. (2022)
  • 著者名/発表者名: Dean Thumkeo
  • 学会等名: The Human Cell Atlas 2022 Asia meeting, Bangkok, Thailand
  • 国際学会
• [備考] EP2/4阻害薬による抗腫瘍作用の機序解明―新しいがん免疫治療薬の開発に向けて―
  • URL: https://www.kyoto-u.ac.jp/ja/research-news/2022-06-08-1