治療遺伝子搭載ナノ粒子を用いた小児・AYA世代がんに対する革新的治療法の開発

2020 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 20K08227
• 研究機関: 信州大学
• 研究代表者: 齋藤 章治 信州大学, 学術研究院医学系(医学部附属病院), 講師 (10623762)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: ナノ粒子 / 遺伝子治療 / 小児がん

研究実績の概要

本年度は、ナノ粒子が多種の小児がん細胞に効率よく取り込まれ、抗腫瘍効果を発揮することができるかを検討した。Firefly luciferaseをコードするmRNAを内包させたナノ粒子と、複数の小児・AYA世代がん細胞株（SK-N-SH(神経芽腫)、TG98(神経膠芽腫)・MD-MB231(乳がん）)を共培養した。共培養24時間後のルシフェラーゼ活性を発光測定したところ、SK-N-SH、TG98、MD-MB231いずれにおいても、高度のルシフェラーゼ活性が観察された。したがって、ナノ粒子は効率よくがん細胞内に取り込まれ、内包するmRNAの翻訳を誘導することが示された。
さらに、自殺遺伝子をコードするmRNAを内包させたナノ粒子と、細胞株を共培養し、24時間後に自殺遺伝子作動薬を投与した。培養開始48時間後に、フローサイトメトリーにて7AAD+ and/or AnnexinV+細胞の比率を測定したところ、43.2%～76.5%の細胞にアポトーシス・細胞死を誘導できることが明らかとなった。これらの結果から、自殺遺伝子内包ナノ粒子は、これらのがん種に対し、自殺遺伝子作動薬存在下において強い抗腫瘍効果を発揮することが明らかとなった。また、一部のがん細胞では高感受性がみられ、自殺遺伝子作動薬非存在下においても、一定の抗腫瘍効果を誘導できることが明らかとなった。この現象は、正常細胞および血液腫瘍細胞においては観察されなかったことから、がん種による感受性の違いによるものが示唆された。
さらに、この自殺遺伝子内包ナノ粒子の、in vivoでの抗腫瘍効果を観察するため、免疫不全マウスを用いたゼノグラフとモデルの作製に着手した。今後はこのゼノグラフとモデルを用いて、さらに詳細に抗腫瘍効果を評価していく予定である。

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

初年度ではあるが、これまでの検討により、in vitroにおいて、ナノ粒子のがん細胞に対する高効率のmRNA導入を評価できた。また、治療遺伝子を搭載したナノ粒子は、in vitroにおいてすぐれた抗腫瘍効果をもたらすことを明らかにすることができたため。

今後の研究の推進方策

実臨床への応用のためには、担癌マウスモデルにおける薬効を示す必要がある。このため、次年度以降で担癌マウスモデルにおける薬効試験を行い、生体内での治療遺伝子搭載ナノ粒子を用いた治療法の有効性を示していく。また現在の治療遺伝子は、スイッチ薬の併用により抗腫瘍効果がもたらされるが、スイッチ薬なしでも抗腫瘍効果を誘導でき、かつ安全な治療遺伝子の開発にも取り組む。

次年度使用額が生じた理由

効率良く研究が進み、必要な試薬の購入が当初の見積もりよりも少なく実験の遂行が可能であった。一方、次年度以降は免疫不全マウスを用いた実験が主体となり、費用がかさむことから、残額を次年度への繰り越すこととした。

研究成果

• [雑誌論文] Investigation of risk factors associated with erythrocyte engraftment after ABO-incompatible hematopoietic stem cell transplantation (2021)
  • 著者名/発表者名: Yanagisawa R, Nakazawa H, Nishina S, Saito S, Shigemura T, Tanaka M, Nakazawa Y.
  • 雑誌名: Clin Transplant 巻: 27-Mar ページ: e14300
  • DOI: 10.1111/ctr.14300
  • 査読あり
• [雑誌論文] Autologous non-human primate model for safety assessment of piggyBac transposon-mediated chimeric antigen receptor T cells on granulocyte-macrophage colony-stimulating factor receptor (2020)
  • 著者名/発表者名: Morokawa H, Yagyu S, Hasegawa A, Tanaka M, Saito S, Mochizuki H, Sakamoto K, Shimoi A, Nakazawa Y.
  • 雑誌名: Clin Transl Immunology 巻: Nov 22;9(11) ページ: e1207
  • DOI: 10.1002/cti2.1207
  • 査読あり
• [雑誌論文] Assessment of kidney function using inulin-based and estimated glomerular filtration rates before and after allogeneic hematopoietic stem cell transplantation in pediatric patients (2020)
  • 著者名/発表者名: Matsuoka D, Hirabayashi K, Murase T, Saito S, Hidaka Y, Nakazawa Y.
  • 雑誌名: Pediatr Blood Cancer 巻: Dec;67(12) ページ: e28733
  • DOI: 10.1002/pbc.28733
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transfusion outcome for volume- and plasma-reduced platelet concentrates for pediatric patients (2020)
  • 著者名/発表者名: Tanaka M, Yanagisawa R, Yamanaka M, Konno S, Takemura K, Kojima S, Okura E, Morita D, Saito S, Komori K, Matsuzawa H, Sakashita K, Tozuka M, Nakazawa Y.
  • 雑誌名: Transfus Apher Sci 巻: Aug;59(4) ページ: 102776
  • DOI: 10.1016/j.transci.2020.102776
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thyroid tumor surveillance using ultrasound in childhood cancer survivors (2020)
  • 著者名/発表者名: Furui Y, Morita D, Okura E, Komori K, Saito S, Hirabayashi K, Tanaka M, Nakazawa Y.
  • 雑誌名: Pediatr Int 巻: May;62(5) ページ: 562-568
  • DOI: 10.1111/ped.14179
  • 査読あり
• [雑誌論文] Comparative analysis of graft-versus-host disease prophylaxis with tacrolimus in combination with methylprednisolone or methotrexate after umbilical cord blood transplantation (2020)
  • 著者名/発表者名: Shigemura T, Sakashita K, Okura E, Morita D, Komori K, Kurata T, Hirabayashi K, Saito S, Tanaka M, Yanagisawa R, Nakazawa Y.
  • 雑誌名: Int J Hematol 巻: May;111(5) ページ: 702-710
  • DOI: 10.1007/s12185-020-02826-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] Delayed methotrexate clearance and acute kidney injury after high-dose methotrexate chemotherapy concurrent with dasatinib in a patient with relapsed Philadelphia chromosome-positive acute lymphoblastic leukemia: A case report (2020)
  • 著者名/発表者名: Morota H, Saito S, Uchida E, Okura E, Matsuoka D, Hidaka Y, Natsume T, Watanabe T, Shigemura T, Morita D, Tanaka M, Kurata T, Sakashita K, Nakazawa Y.
  • 雑誌名: Pediatr Blood Cancer 巻: Apr;67(4) ページ: e28173
  • DOI: 10.1002/pbc.28173
  • 査読あり
• [雑誌論文] Complete measurable residual disease response after combination chemotherapy with AML-type and ALL-type regimens in pediatric B/myeloid acute bilineal leukemia (2020)
  • 著者名/発表者名: Saito S, Taira C, Matsuda K, Yanagisawa R, Morita D, Shigemura T, Yoshikawa K, Tanaka M, Sakashita K, Mukai S, Shimodaira S, Koike K, Nakazawa Y.
  • 雑誌名: Leuk Lymphoma 巻: Apr;61(4) ページ: 967-970
  • DOI: 10.1080/10428194.2019.1697813
  • 査読あり
• [学会発表] Tumor-Tropic Liposome-Based Delivery of Therapeutic mRNA for T Cell Leukemias (2020)
  • 著者名/発表者名: Saito, S; Nakashima, I; Hasegawa, A; Akahoshi, E; Sugano, M; Yagyu, S; Nakazawa, Y
  • 学会等名: 第62回日本小児血液・がん学会
• [学会発表] Tumor-Tropic Liposome-Mediated Therapeutic Delivery of mRNA for T Cell Malignancies (2020)
  • 著者名/発表者名: Saito, S; Nakashima, I; Hasegawa, A; Akahoshi, E; Ishihara-Sugano, M; Yagyu, S; Nakazawa, Y
  • 学会等名: 63rd ASH Annual Meeting & Exposition
  • 国際学会
• [学会発表] Tumor-Tropic Liposome-Mediated Therapeutic Delivery of mRNA for T Cell Malignancies (2020)
  • 著者名/発表者名: Saito, S; Nakashima, I; Hasegawa, A; Akahoshi, E; Ishihara-Sugano, M; Yagyu, S; Nakazawa, Y
  • 学会等名: 23rd Annual Meeting of the American Society for Gene and Cell Therapy
  • 国際学会
• [学会発表] Tumor-tropic liposome-mediated therapeutic delivery of mRNA for pediatric / adolescent and young adult cancers. (2020)
  • 著者名/発表者名: Saito, S; Nakashima, I; Hasegawa, A; Akahoshi, E; Sugano, M; Yagyu, S; Nakazawa, Y
  • 学会等名: 第79回日本癌学会学術集会
• [学会発表] 1.Tumor-tropic liposome-mediated therapeutic delivery of mRNA for T cell malignancies (2020)
  • 著者名/発表者名: Saito, S; Nakashima, I; Hasegawa, A; Akahoshi, E; Sugano, M; Yagyu, S; Nakazawa, Y
  • 学会等名: 第82回日本血液学会学術集会