造血幹細胞移植後の免疫寛容と組織寛容の機序の解明とその制御法の開発研究

2022 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 21H02944
• 配分区分: 補助金
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 豊嶋 崇徳 北海道大学, 医学研究院, 教授 (40284096)
• 研究分担者: 冨塚 一磨 東京薬科大学, 生命科学部, 教授 (40444640) ; 山田 勇磨 北海道大学, 薬学研究院, 准教授 (60451431)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2025-03-31
• キーワード: GVHD / 慢性GVHD / 疲弊T細胞 / ミトコンドリア / R-Spondin

研究実績の概要

前年度に見出した同種造血幹細胞移植後の免疫寛容メカニズムに関する新知見を、マウスモデルを用いて確認実験を行い、そのメカニズムに研究へと展開した。ドナーT細胞疲弊のプロセスは多段階でありさまざまな疲弊T細胞（exhausted T-cell: Tex）サブセットが存在することが慢性ウイルス感染モデルを中心に明らかにされてきた。我々は本研究において、同種造血幹細胞移植後の移植片対宿主病（GVHD）においても移行期疲弊T細胞（transitory Tex）が出現することを世界に先駆けて証明した。この移行期疲弊T細胞が疲弊T細胞に最終分化することでGVHDは終息し、免疫寛容が導入される。しかし我々の研究において、同種造血幹細胞移植後にGVHD予防として投与されるcyclosporine (CSP)が疲弊T細胞への最終分化を抑制し、移行期疲弊T細胞を増加させることがわかった。CSPはT細胞疲弊のマスター制御因子であるTOXの発現を抑制することがそのメカニズムであった。そこで臨床的意義を検討するために、マウス骨髄移植後にCSPを投与し、移植後14日目に脾臓からT細胞を採取し、移行期疲弊T細胞と最終疲弊T細胞をそれぞれソートし、二次マウスに移植した。その結果、移行期疲弊T細胞を投与したマウスでは体重減少、シルマー試験による涙液分泌量の低下、唾液腺の線維化がみられ、慢性GVHDが発症した。一方最終疲弊T細胞を投与した二次マウスではGVHDは発症しなかった。この結果は、臨床的に同種造血幹細胞移植後のGVHDが減少しないメカニズムと考えられ、移植後QOLの向上を目指した新たな研究の基盤となる重要なデータである。またミトコンドリアナノメディシンについてはマウスCAR-T細胞の作製に成功し、ミトコンドリアの導入に成功した。組織寛容については、組織送達R-spondinの設計についての検討を実施した。

現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

今年度は同種造血幹細胞移植後にアロ応答性T細胞がT細胞疲弊へと至るプロセスをマウスモデルにおいて昨年よりさらに詳細に可視化することが出来た。移植片対宿主病GVHD予防として投与されるカルシニューリン阻害剤がこのプロセスに与える影響を新たに見出し、T細胞の転写因子TOXの発現低下がそのメカニズムであることを発見できた。これにより新規GVHD予防法の開発や、現行のカルシニューリン阻害剤を用いた移植のQOLの向上を目指す研究の基盤データが得られた。ミトコンドリアナノメディシンについてはマウスCAR-T細胞の作製に成功し、ミトコンドリアの導入に成功した。これらの成果が2022年米国血液学会で2演題が口演に採択されたことは画期的であった。

今後の研究の推進方策

今後は、アロ抗原特異的な2Cトランスジェニックマウスを用いて、同種造血幹細胞移植後のアロ応答性T細胞のscRNAseq、scTCRseqを行い、移行期疲弊T細胞のclonalityやその同定のための候補分子を選定していく。ミトコンドリアナノメディシン研究においてはキメラ抗原受容体T細胞（CAR-T細胞）へのミトコンドリア導入効率を高める研究を進める。組織幹細胞研究においては、腸幹細胞増殖因子R-spondinの組織送達を可能とする技術を開発、改良していく。

研究成果

• [国際共同研究] University of Southern California(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: University of Southern California
• [国際共同研究] Zurich University/Novartis Institute, Biomedical Research/Piothera SAS(スイス)
  • 国名: スイス
  • 外国機関名: Zurich University/Novartis Institute, Biomedical Research/Piothera SAS
• [国際共同研究] Regensburg University/University of Cologne/University of Freiburg(ドイツ)
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: Regensburg University/University of Cologne/University of Freiburg
• [国際共同研究] University of Paris/APHA Hospital Saint Louis(フランス)
  • 国名: フランス
  • 外国機関名: University of Paris/APHA Hospital Saint Louis
• [雑誌論文] Mocravimod, a Selective Sphingosine-1-Phosphate Receptor Modulator, in Allogeneic Hematopoietic Stem Cell Transplantation for Malignancy (2023)
  • 著者名/発表者名: Dertschnig Simone、Gergely Peter、Finke Jurgen、Schanz Urs、Holler Ernst、Holtick Udo、Socie Gerard、Medinger Michael、Passweg Jakob、Teshima Takanori、Stylianou Christos、Oehen Stephan、Heim Dominik、Bucher Christoph
  • 雑誌名: Transplantation and Cellular Therapy 巻: 29 ページ: 41.e1～41.e9
  • DOI: 10.1016/j.jtct.2022.10.029
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Decreased Paneth cell α-defensins promote fibrosis in a choline-deficient L-amino acid-defined high-fat diet-induced mouse model of nonalcoholic steatohepatitis via disrupting intestinal microbiota (2023)
  • 著者名/発表者名: Nakamura Shunta、Nakamura Kiminori、Yokoi Yuki、Shimizu Yu、Ohira Shuya、Hagiwara Mizu、Song Zihao、Gan Li、Aizawa Tomoyasu、Hashimoto Daigo、Teshima Takanori、Ouellette Andre J.、Ayabe Tokiyoshi
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 13 ページ: 13(1)
  • DOI: 10.1038/s41598-023-30997-y
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Reactive granulopoiesis depends on T-cell production of IL-17A and neutropenia-associated alteration of gut microbiota (2022)
  • 著者名/発表者名: Chen Xuanzhong、Hashimoto Daigo、Ebata Ko、Takahashi Shuichiro、Shimizu Yu、Shinozaki Ryuga、Hasegawa Yuta、Kikuchi Ryo、Senjo Hajime、Yoneda Kazuki、Zhang Zixuan、Harada Shinpei、Hayase Eiko、Ara Takahide、Ohigashi Hiroyuki、Iwakura Yoichiro、Nakamura Kiminori、Ayabe Tokiyoshi、Teshima Takanori
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences 巻: 119 ページ: e2211230119
  • DOI: 10.1073/pnas.2211230119
  • 査読あり
• [雑誌論文] Gilteritinib enhances graft-versus-leukemia effects against FLT3-ITD mutant leukemia after allogeneic hematopoietic stem cell transplantation (2022)
  • 著者名/発表者名: Zhang Zixuan、Hasegawa Yuta、Hashimoto Daigo、Senjo Hajime、Kikuchi Ryo、Chen Xuanzhong、Yoneda Kazuki、Sekiguchi Tomoko、Kawase Tatsuya、Tsuzuki Hirofumi、Ishio Takashi、Ara Takahide、Ohigashi Hiroyuki、Nakagawa Masao、Teshima Takanori
  • 雑誌名: Bone Marrow Transplantation 巻: 57 ページ: 775～780
  • DOI: 10.1038/s41409-022-01619-4
  • 査読あり
• [学会発表] GVHD Targets Organoid-forming Biliary Epithelial Stem Cells via a TGF-b-Dependent Manner (2022)
  • 著者名/発表者名: Yuta Hasegawa, Daigo Hashimoto, Ryo Kikuchi, Zixuan Zhang, Hajime Senjo, Tomoko Sekiguchi, Eiko Hayase, Takahiro Tateno, Emi Yokoyama, Shuichiro Takahashi, Xuanzhong Chen, Kazuki Yoneda, Hiroyuki Ohigashi, Takahide Ara, and Takanori Teshima
  • 学会等名: 第84回日本血液学会学術集会 (福岡, 10月15日): Plenary
• [学会発表] Calcineurin Inhibitors Inhibit Tolerance Induction By Suppressing Terminal Dierentiation of Donor Exhausted T Cells after Allogeneic SCT (2022)
  • 著者名/発表者名: Hajime Senjo, Daigo Hashimoto, Shinpei Kubota, Yuki Tanaka, Shinpei Harada , Kazuki Yoneda, Zixuan Zhang, Xuanzhong Chen, Ryo Kikuchi, Yuta Hasegawa, Hiroyuki Ohigashi, Takahide Ara, Yoshinori Hasegawa, Masaaki Murakami, DVM., Ph.D. and Takanori Teshima
  • 学会等名: 64th ASH Annual Meeting and Exposition, Oral presentation (New Orleans, 12月11日): ASH Abstract Achievement Award
  • 国際学会
• [学会発表] Intercellular Mitochondrial Transfer Enhances Metabolic Fitness and Anti-Tumor Effects of CAR T Cells (2022)
  • 著者名/発表者名: Shinpei Harada, Daigo Hashimoto, Hajime Senjo, Kazuki Yoneda, Zixuan Zhang, Xuanzhong Chen, Ryo Kikuchi, Masahiro Chiba, Hiroyuki Ohigashi, Takahide Ara, Masao Nakagawa, Masashi Suganuma, Rick C. Tsai, and Takanori Teshima.
  • 学会等名: 64th ASH Annual Meeting and Exposition, Oral presentation (New Orleans, 12月11日): ASH-JSH Abstract Achievement Award
  • 国際学会
• [学会発表] Novel insights into biology and treatment of acute GVHD (2022)
  • 著者名/発表者名: Teshima T
  • 学会等名: The 3rd Annual Meeting of Indian Society for Blood & Marrow Transplantation． 2022年4月8日．Web
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Tales from the intestinal crypt (2022)
  • 著者名/発表者名: Teshima T
  • 学会等名: Tandem Meetings 2022: Transplantation & Cellular Therapy Meetings of ASTCT and CIBMTR． 2022年4月23日．Salt lake city
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Tissue stem cell injury in graft vs host disease (2022)
  • 著者名/発表者名: Teshima T
  • 学会等名: Australia Centre for Blood Transplant and Cell Therapies Webinar Series． 2022年6月14日．Web
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Treatment for steroid-refractory chronic GVHD (2022)
  • 著者名/発表者名: Teshima T
  • 学会等名: The International Congress of BMT 2022． 2022年9月2日．Busan
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Novel insights in biology and treatment of acute GVHD (2022)
  • 著者名/発表者名: Teshima T
  • 学会等名: The 27th Congress of Asia-Pacific Blood and Marrow Transplantation． 2022年10月8日．Kochi, India
  • 国際学会 / 招待講演
• [産業財産権] ミトコンドリア製剤を用いた免疫細胞機能修飾法の開発とその利用法（仮称） (2022)
  • 発明者名: 豊嶋 崇徳
  • 権利者名: 豊嶋 崇徳
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: P2022-052-US01
  • 外国