急性骨髄性白血病治療に特化したCXCR4発現CD25標的キメラT細胞の解析

2022 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 22K07243
• 研究機関: 日本医科大学
• 研究代表者: 伊藤 亜里 日本医科大学, 医学部, 助教 (90749772)
• 研究期間 (年度): 2022-04-01 – 2025-03-31
• キーワード: CAR-T療法 / AML治療 / CXCR4 / CD25 / 予後不良

研究実績の概要

急性骨髄生白血病 (AML) は、分化/成熟が障害された造血幹/前駆細胞が腫瘍化した病態で、骨髄を好んで増殖し、再発率は50%である。申請者は、AMLの予後不良因子であるCD25を標的としたキメラ抗原受容体 (25CAR) 発現T細胞に、骨髄への走化性因子であるCXCR4を発現させたCXCR4-25CAR-Tを開発し、これが、患者さんから採取したAML細胞を移植したPatient derived xenografts (PDXs) マウスの骨髄のAMLを駆逐することを見出した。本研究では、下記の内容を明らかにする。①骨髄のAMLの駆逐能において大きな違いがある25CAR-Tと、CXCR4-25CAR-Tの、骨髄を含む組織での性質の違いをx10やCyTOFを用いて、遺伝子とタンパク質の１細胞発現解析から明らかにする。②CXCR4-25CAR-T治療を行った約15%程度のPatient derived xenografts (PDXs) マウスで骨髄にAMLが残っていた。この場合、延命治療には十分な効果であるが、AMLの根絶には至っていない。このような症例で、PD-1やTIGITのなど免疫チェックポイント阻害剤や小分子化合物の併用が治療に有効である可能性を検討する。今年度は、①の実験を行い、CXCR4がT細胞の疲弊を抑制すること、メモリー分化を増強することを明らかにした。本研究は、CXCR4-25CAR-T治療を臨床応用へと押し上げていく上で重要であるだけでなく、CAR-T治療の臨床研究分野においても貴重な知見となることが予想される。

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

急性骨髄性白血病(AML)は、骨髄を起点として体内を循環し、制御が困難な疾患である。DNAポリメラーゼ阻害薬、アポトーシス阻害薬、FLT3阻害薬などの化合物による治療が開発されているが、骨髄に強く生着するAMLを根治することが課題となっている。我々は、CXCR4をキメラ抗原受容体 (CAR) T細胞 に発現させることが、骨髄のAMLの排除に有効であることを発見した。
抗腫瘍効果増幅の機構を明らかにするため、CXCR4の発現の有無でAMLの予後不良因子であるCD25を標的にしたCAR-T細胞の遺伝子とタンパク質の発現にどのような違いがあるか、Mass Cytometryおよびsingle cell RNA seq (scRNA-Seq) を用いて解析した。その結果、CXCR4を発現させたCAR-Tでは、TIGIT、TIM3などの疲弊マーカーを発現する細胞の減少とIL-7Raなどのメモリーマーカーを発現する細胞の増加が見られた。また、抗腫瘍T細胞において発現が重要であるCD226を発現する細胞が有意に多かった。さらに、CXCR4発現群ではcentral memory T cell に分化した細胞が有意に多かった。これらの違いは、CXCR4がCAR-Tの抗腫瘍効果を上昇させている理由である可能性が考えられた。

今後の研究の推進方策

これまでの研究で、CXCR4を発現させたCXCR4-25CARの抗腫瘍効果が高いのは、CXCR4がT細胞の疲弊を防ぐこと、さらにメモリー機能を増幅するためであるという可能性が明らかとなった。もう一つ特徴的だったのは、CXCR4-25CARではCD226陽性細胞が非常に多いということであった。血管内皮細胞ではCD226が代謝の調節に関わるという報告もあることから、今後、CD226と代謝状態の関連を調べ得ていく。さらに、計画の②である、CXCR4-25CARの効果がなかった一部のマウスにPD1やTIGITの抗体をinjectionし、治療効果が復活するかどうか検証を行っていく。

研究成果

• [学会発表] Targeting poor prognosis leukemia with CD25-targeted chemokine receptor expressing CAR-T cell therapy (2022)
  • 著者名/発表者名: Ari Itoh-Nakadai, Yoriko Saito, Mariko Murasawa-Tomizawa, Hiroshi Kajita, Ikuko Ogahara, Saera Fujiki, Nahoko Suzuki, Takehisa Matsumoto, Masashi Matsuda, Yuriko Sorimachi, Shinsuke Takagi, Mikako Shirouzu, Uchida Naoyuki, Keiyo Takubo, Haruhiko Koseki, Shultz Leonard, Shuichi Taniguchi, Fumihiko Ishikawa
  • 学会等名: 第84回 日本血液学会学術集会 一般講演
• [学会発表] Targeting poor prognosis leukemia with CD25-targeted chemokine receptor expressing CAR T cell therapy (2022)
  • 著者名/発表者名: Ari Itoh-Nakadai, Mariko Murasawa-Tomizawa, Masashi Matsuda, Haruhiko Koseki, Fumihiko Ishikawa
  • 学会等名: 第51回日本免疫学会学術集会
• [学会発表] 動物モデルによるAMLの病態および治療法の解明 (2022)
  • 著者名/発表者名: 伊藤亜里
  • 学会等名: 第84回 日本血液学会学術集会 教育講演
  • 招待講演