微小環境におけるイソ酪酸の癌免疫応答作用機序の解明

2023 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 22K09675
• 研究機関: 昭和大学
• 研究代表者: 村山 正和 昭和大学, 医学部, 助教 (40927802)
• 研究分担者: 吉村 清 昭和大学, 大学共同利用機関等の部局等, 教授 (30346564) ; 倉増 敦朗 昭和大学, 大学共同利用機関等の部局等, 教授 (90302091) ; 細沼 雅弘 昭和大学, 大学共同利用機関等の部局等, 講師 (20836457)
• 研究期間 (年度): 2022-04-01 – 2025-03-31
• キーワード: 短鎖脂肪酸 / 腸内細菌 / 腫瘍微小環境 / 癌免疫療法 / イソ酪酸

研究実績の概要

目的：
免疫チェックポイント阻害薬(ICIs)は奏功率の低さが課題であり、その効果は腫瘍微小環境に影響される。特に腸内細菌とその代謝産物である短鎖脂肪酸（SCFA）は癌免疫の重要な制御因子であるが、個々のSCFAの効果はまだ不明な点が多い。 我々はイソ酪酸に注目し, 癌・免疫細胞に対する作用および腫瘍微小環境における抗腫瘍効果への影響を明らかにすることを目指す。
進捗状況：
研究１年目は、ヒト癌細胞および T細胞の細胞濃度に差をつけて共培養することで、腫瘍微小環境における癌免疫相互作用を解明していくために 適正と考えられる濃度の共培養の系を確立した。この共培養に7種類のSCFAを様々な濃度で投与した結果、イソ酪酸が癌細胞の増殖を選択的に抑制し、最も抗腫瘍効果が高いと考えられた。イソ酪酸が共培養下におけるT細胞の表現型に及ぼす影響をフローサイトメトリーで解析し、イソ酪酸が共培養環境において腫瘍への直接の抗腫瘍効果だけでなく、T細胞を活性化することが考えられた。
研究2年目は、イソ酪酸のT細胞への影響をさらに明らかにするため、ヒト及びマウスT細胞の単独培養にイソ酪酸を投与し、T細胞の遺伝子発現をqPCRで解析した。共培養系でのフローサイトメトリーの結果とほぼ一致しており、イソ酪酸のT細胞に対する直接的な活性化作用が強調された。さらにイソ酪酸はT細胞におけるPD-1の発現を上昇させることが分かり、抗PD-1抗体との相乗的な抗腫瘍効果を示すと仮定した。そこでBALB/Cを用いた皮下腫瘍モデルのマウスにイソ酪酸100mMを経口投与し抗PD-1抗体と併用することで腫瘍増殖を抑制することを確認した。

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

癌細胞および T細胞の適切な共培養の系を確立するのに時間を要したが、in vitroにおけるイソ酪酸の癌細胞やT細胞への効果を確認することができ、in vivoでの実験にも概ね順調に進展した。

今後の研究の推進方策

今後さらにin vitro および in vivoにおいて試行回数を重ねて検証し、抗腫瘍効果発揮時の腫瘍組織や免疫細胞の解析を免疫染色やフローサイトメトリー、qPCRを用いて行っていく。

次年度使用額が生じた理由

一部の研究用資材の納品が遅れたため。次年度では同様にqPCRやフローサイトメトリー、マウスの実験を含めて使用していく予定。

研究成果

• [雑誌論文] Nivolumab receptor occupancy on effector regulatory T cells predicts clinical benefit (2024)
  • 著者名/発表者名: Hosonuma M, Hirasawa Y, Kuramasu A, Murayama M, Narikawa Y, Toyoda H, Baba Y, Isobe J, Funayama E, Tajima K, Shida M, Hamada K, Tsurui T, Ariizumi H, Ishiguro T, Suzuki R, Ohkuma R, Kubota Y, Horiike A, Sambe T, Tsuji M, Wada S, Kiuchi Y, Kobayashi S, Tsunoda T, Yoshimura K
  • 雑誌名: Cancer Science 巻: 115 ページ: 752～762
  • DOI: 10.1111/cas.16061
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Butyricimonas is a key gut microbiome component for predicting postoperative recurrence of esophageal cancer (2024)
  • 著者名/発表者名: Otsuka K, Isobe J, Asai Y, Nakano T, Hattori K, Ariyoshi T, Yamashita T, Motegi K, Saito A, Kohmoto M, Hosonuma M, Kuramasu A, Baba Y, Murayama M, et al.
  • 雑誌名: Cancer Immunology, Immunotherapy 巻: 73 ページ: 23
  • DOI: 10.1007/s00262-023-03608-y
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Turicibacter and Acidaminococcus predict immune-related adverse events and efficacy of immune checkpoint inhibitor (2023)
  • 著者名/発表者名: Hamada K, Isobe J, Hattori K, Hosonuma M, Baba Y, Murayama M, Narikawa Y, Toyoda H, Funayama E, Tajima K, Shida M, Hirasawa Y, Tsurui T, Ariizumi H, Ishiguro T, Suzuki R, Ohkuma R, Kubota Y, Sambe T, Tsuji M, Wada S, Kiuchi Y, Kobayashi S, Kuramasu A, Horiike A, Kim YG, Tsunoda T, Yoshimura K
  • 雑誌名: Frontiers in Immunology 巻: 14 ページ: 1164724
  • DOI: 10.3389/fimmu.2023.1164724
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 頭頸部癌微小環境に対する腸内細菌代謝産物短鎖脂肪酸の免疫学的影響 (2023)
  • 著者名/発表者名: 村山 正和、細沼 雅弘、倉増 敦朗、吉村 清
  • 学会等名: 第124回日本耳鼻咽喉科頭頸部外科学会 総会・学術講演会
• [学会発表] Effect of Short-Chain Fatty Acids on Head and Neck Cancer (2023)
  • 著者名/発表者名: 村山 正和、細沼 雅弘、倉増 敦朗、吉村 清
  • 学会等名: AAO-HNSF 2023 Annual Meeting & OTO Experience