動物難治性疾病のアンメット・メディカルニーズに応える発展的治療技術の開発

2022 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 22H02503
• 配分区分: 補助金
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 今内 覚 北海道大学, 獣医学研究院, 教授 (40396304)
• 研究分担者: 村田 史郎 北海道大学, 獣医学研究院, 准教授 (10579163) ; 大橋 和彦 北海道大学, 獣医学研究院, 特任教授 (90250498)
• 研究期間 (年度): 2022-04-01 – 2025-03-31
• キーワード: 免疫チェックポイント / PD-1 / PD-L1 / 難治性疾病 / 家畜 / 伴侶動物 / 慢性感染症 / がん

研究実績の概要

アンメット・メディカルニーズとは、未だ有効な治療方法や薬剤がない医療へのニーズを示す。獣医療においてもアンメット・メディカルニーズは難治性疾病を中心に存在する。そこでこれまで開発を進めてきた動物用免疫チェックポイント阻害薬を基盤とした副作用が小さく、より高い奏効率を発揮する発展的な新規治療・予防技術の構築を行い将来的な社会実装・実用化に向けた臨床知見を収集する。今年度は、牛伝染性リンパ腫ならびにイヌの口腔悪性黒色腫における免疫チェックポイントを標的とした病態解析を実施した。その結果、牛伝染性リンパ腫発症牛の腫瘍部に浸潤しているリンパ球では免疫チェックポイント因子PD-1に加えTIM-3も発現し、抗腫瘍免疫が抑制されていることが確認された。そこで牛伝染性リンパ腫ウイルス(BLV)感染牛の疲弊化リンパ球を用いてPD-1及びTIM-3に対する両抗体を用いた経路阻害試験を行った結果、それぞれの単独阻害に比べ、有意に強い抗ウイルス効果を示した。一方、抗PD-L1抗体治療を行ったイヌの口腔悪性黒色腫症例の予後を反映するバイオマーカーを探索した結果、同じ治療を受けた症例でも、血中のプロスタグランジンE2（PGE2）が高い症例では、予後が不良であることが確認された。これまでの解析から牛伝染性リンパ腫、ヨーネ病、マイコプラズマ症でもPGE2が免疫を著しく抑制していることが確認されており、PGE2は病態促進ならびに治療効果の阻害に関与する重要な因子であることが示唆された。

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

これまでの研究により、牛伝染性リンパ腫ウイルス(BLV)感染症の免疫抑制と病勢進行には、PD-1やPD-L1などの免疫チェックポイント分子が、重要な役割を担うことを明らかにしてきた。さらに、他の免疫チェックポイント分子であるTIM-3も免疫抑制に関与していることも明らかにした。そこで今年度は、BLV感染牛における複数の免疫チェックポイント分子による免疫抑制分子基盤を解析した。その結果、発症牛のリンパ腫に浸潤するCD4+及びCD8+ T細胞はTIM-3を発現していることが確認された。また、末梢CD4+及びCD8+T細胞はTIM-3とPD-1を共発現していることを明らかにした。一方、抗TIM-3抗体を用いて同経路を遮断すると、T細胞からのIFN-γ産生や抗ウイルス作用の回復が認められた。興味深いことに、TIM-3経路とPD-1経路の同時阻害は、それぞれの単独阻害に比べさらに強い抗ウイルス効果を示した。
イヌの口腔悪性黒色腫（OMM）において、免疫チェックポイント阻害剤(抗PD-L1抗体)により奏効を示す症例は一部にとどまる。そこで、抗PD-L1抗体治療を行った症例において、予後を反映するバイオマーカーを探索した。検証した12因子のうち、血中のプロスタグランジンE2（PGE2）、IL-12p40、IL-8、単球走化性タンパク質-1（MCP-1）などは、健康犬（n = 8）と比べてOMM罹患犬で高かった。さらに、血清PGE2、MCP-1、血管内皮増殖因子（VEGF）-A濃度が低く、IL-2、IL-12、SCF濃度が高い症例では、全生存期間が有意に延長していることが明らかとなった。

今後の研究の推進方策

今年度行った牛伝染性リンパ腫の研究から、TIM-3の発現亢進が腫瘍形成に関連する免疫抑制の一因であることが示唆された。また、腫瘍浸潤T細胞はPD-1とTIM-3を共発現しており、PD-1とTIM-3を同時に阻害することで、PD-1とTIM-3の再活性化が可能であることも示され、これらの因子が併用療法の候補ターゲットとなることが示唆された。また、腫瘍罹患犬における解析からPGE2は免疫抑制を通じて抗PD-L1療法に対する抵抗性を付与していることが明らかとなり、PGE2が奏効向上の標的となりうることが示唆された。予備試験において、PGE2はT細胞からのIL-2およびIFN-γの産生を抑制した。一方、PGE2産生阻害薬(COX-2阻害剤)とPD-L1抗体との併用ではサイトカイン産生の回復が認められた。今年度の成果から、今後は抗PD-L1療法とCOX-2阻害剤の併用が実際に抗腫瘍効果を高めるかを検証していきたい。

備考

研究室HP：https://lab-inf.vetmed.hokudai.ac.jp
富永 みその: 令和４年度日本産業動物獣医学会（北海道)「奨励賞」受賞
青木 絵理: 第165回日本獣医学会学術集会・日本獣医学会学術集会優秀発表賞（微生物分科会）受賞

研究成果

• [国際共同研究] リオグランデドスール連邦大学/リオデジャネイロ連邦大学(ブラジル)
  • 国名: ブラジル
  • 外国機関名: リオグランデドスール連邦大学/リオデジャネイロ連邦大学
• [国際共同研究] モンゴル生命科学大学(モンゴル)
  • 国名: モンゴル
  • 外国機関名: モンゴル生命科学大学
• [国際共同研究] フィリピンカラバオセンター(フィリピン)
  • 国名: フィリピン
  • 外国機関名: フィリピンカラバオセンター
• [国際共同研究] チュラロンコン大学(タイ)
  • 国名: タイ
  • 外国機関名: チュラロンコン大学
• [雑誌論文] In vitro evaluation of Lactiplantibacillus plantarum HOKKAIDO strain, effective lactic acid bacteria for calf diarrhea (2023)
  • 著者名/発表者名: Ikehata M, Konnai S, Okagawa T, Abe K, Honma M, Kitamura T, Maekawa N, Suzuki Y, Murata S, Ohashi K.
  • 雑誌名: Front Vet Sci. 巻: 10 ページ: 1145445
  • DOI: 10.3389/fvets.2023.1145445
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Chimeric provirus of bovine leukemia virus/ SMAD family member 3 in cattle with enzootic bovine leukosis (2023)
  • 著者名/発表者名: Nao N, Okagawa T, Nojiri N, Konnai S, Shimakura H, Tominaga M, Yoshida-Frihata H, Nishiyama E, Matsudaira T, Maekawa N, Murata S, Muramatsu M, Ohashi K, Saito M.
  • 雑誌名: Archi Virol. 巻: in press ページ: in press
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Enhancement of Vaccine-Induced T-Cell Responses by PD-L1 Blockade in Calves. (2023)
  • 著者名/発表者名: Okagawa T, Konnai S, Nakamura H, Ganbaatar O, Sajiki Y, Watari K, Noda H, Honma M, Kato Y, Suzuki Y, Maekawa N, Murata S, Ohashi K.
  • 雑誌名: Vaccines (Basel) 巻: 11(3) ページ: 559
  • DOI: 10.3390/vaccines11030559
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Characterization of SpsQ from Staphylococcus pseudintermedius as an affinity chromatography ligand for canine therapeutic antibodies (2023)
  • 著者名/発表者名: Takeuchi H, Nakajima C, Konnai S, Maekawa N, Okagawa T, Usui M, Tamura Y, Suzuki Y, Murata S, Ohashi K.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 18(1) ページ: e0281171
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0281171
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Molecular characterization of feline immune checkpoint molecules and establishment of PD-L1 immunohistochemistry for feline tumors (2023)
  • 著者名/発表者名: Maekawa N, Konnai S, Asano Y, Otsuka T, Aoki E, Takeuchi H, Kato Y, Kaneko MK, Yamada S, Kagawa Y, Nishimura M, Takagi S, Deguchi T, Ohta H, Nakagawa T, Suzuki Y, Okagawa T, Murata S, Ohashi K.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 18(1) ページ: e0281143
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0281143
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Combined Immune Checkpoint Blockade Enhances Antiviral Immunity against Bovine Leukemia Virus (2023)
  • 著者名/発表者名: Nakamura H, Konnai S, Okagawa T, Maekawa N, Sajiki Y, Watari K, Kamitani K, Saito M, Kato Y, Suzuki Y, Murata S, Ohashi K.
  • 雑誌名: J Virol. 巻: 97(1) ページ: e0143022
  • DOI: 10.1128/jvi.01430-22
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 講座: 牛伝染性リンパ腫診断の新技術・早期発症予測診断法RAISINGとは (2023)
  • 著者名/発表者名: 今内 覚, 岡川朋弘
  • 雑誌名: 家畜診療 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
• [雑誌論文] 成果紹介：ウシ伝染性リンパ腫の早期発症診断による経済損失提言の実現 (2023)
  • 著者名/発表者名: 今内 覚, 岡川朋弘
  • 雑誌名: JATAFFジャーナル 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
• [雑誌論文] 研究紹介：牛のリンパ腫発症を予測するがん検診技術を開発 ～発症予測法の実用化による畜産被害の軽減に期待～ (2023)
  • 著者名/発表者名: 今内 覚
  • 雑誌名: 北海道獣医師会誌 巻: 67 ページ: 44-47
• [雑誌論文] 牛伝染性リンパ腫の現状から最後の砦：発症予測法について (2023)
  • 著者名/発表者名: 今内 覚, 岡川朋弘
  • 雑誌名: 臨床獣医 巻: 2 ページ: 46-31
• [雑誌論文] ピックアップ新技術：牛のリンパ腫発症を予測するがん検診技術を開発. リスク高い牛の優先淘汰による発生予防に期待 (2023)
  • 著者名/発表者名: 今内 覚, 岡川朋弘
  • 雑誌名: DAIRYMAN 巻: 73(2) ページ: 64-66
• [雑誌論文] Diagnosis and Early Prediction of Lymphoma Using High-Throughput Clonality Analysis of Bovine Leukemia Virus-Infected Cells (2022)
  • 著者名/発表者名: Okagawa T, Shimakura H, Konnai S, Saito M, Matsudaira T, Nao N, Yamada S, Murakami K, Maekawa N, Murata S, Ohashi K.
  • 雑誌名: Microbiol Spectr. 巻: 10(6) ページ: e0259522
  • DOI: 10.1128/spectrum.02595-22
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Prostaglandin E2-Induced Immune Suppression via Cytotoxic T-Lymphocyte Antigen 4 in Paratuberculosis (2022)
  • 著者名/発表者名: Sajiki Y, Konnai S, Watari K, Okagawa T, Tanaka A, Kawaji S, Nagata R, Maekawa N, Suzuki Y, Kato Y, Murata S, Mori Y, Ohashi K.
  • 雑誌名: Infect Immun. 巻: 90(10) ページ: e0021022
  • DOI: 10.1128/iai.00210-22
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Exploration of serum biomarkers in dogs with malignant melanoma receiving anti-PD-L1 therapy and potential of COX-2 inhibition for combination therapy (2022)
  • 著者名/発表者名: Maekawa N, Konnai S, Asano Y, Sajiki Y, Deguchi T, Okagawa T, Watari K, Takeuchi H, Takagi S, Hosoya K, Kim S, Ohta H, Kato Y, Suzuki Y, Murata S, Ohashi K.
  • 雑誌名: Sci Rep. 巻: 12(1) ページ: 9265
  • DOI: 10.1038/s41598-022-13484-8
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] RAISING is a high-performance method for identifying random transgene integration sites (2022)
  • 著者名/発表者名: Wada Y, Sato T, Hasegawa H, Matsudaira T, Nao N, Coler-Reilly ALG, Tasaka T, Yamauchi S, Okagawa T, Konnai S, Saito M et al.,
  • 雑誌名: Commun Biol. 巻: 5(1) ページ: 535
  • DOI: 10.1038/s42003-022-03467-w
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Suppressive effects of Ixodes persulcatus sialostatin L2 against Borrelia miyamotoi-stimulated immunity (2022)
  • 著者名/発表者名: Sajiki Y, Konnai S, Okagawa T, Maekawa N, Isezaki M, Yamada S, Ito T, Sato K, Kawabata H, Logullo C, Jr IDSV, Murata S, Ohashi K.
  • 雑誌名: Ticks Tick Borne Dis. 巻: 13(4) ページ: 101963
  • DOI: 10.1016/j.ttbdis.2022.101963
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Redox imbalance induces remodeling of glucose metabolism in Rhipicephalus microplus embryonic cell line (2022)
  • 著者名/発表者名: Della Noce B, Martins da Silva R, Vianna de Carvalho Uhl M, Konnai S, Ohashi K, Calixto C, Arcanjo A, Araujo de Abreu L, Serafim de Carvalho S, da Silva Vaz I Jr, Logullo C.
  • 雑誌名: J Biol Chem. 巻: 298(4) ページ: 101878
  • DOI: 10.1016/j.jbc.2022.101878
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 特集：ワクチン戦略を考える：ワクチンの基本 (2022)
  • 著者名/発表者名: 今内 覚
  • 雑誌名: 臨床獣医 巻: 11 ページ: 16-21
• [学会発表] 動物も新薬で病気から救える時代に (2023)
  • 著者名/発表者名: 今内 覚
  • 学会等名: 国民との科学・技術対話事業(札幌龍谷学園高等学校)
  • 招待講演
• [学会発表] 牛伝染性リンパ腫 (旧名：牛白血病)の現状と早期発症診断による経済損失低減の実現 (2023)
  • 著者名/発表者名: 今内 覚
  • 学会等名: 山口県畜産振興協会令和4年度家畜生産農場衛生対策事業
  • 招待講演
• [学会発表] Development of effective preventive and therapeutic methods for animal diseases (2023)
  • 著者名/発表者名: Satoru KONNAI
  • 学会等名: Special seminar in Mongolian University of Life Sciences
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 動物も新薬で病気から救える時代に (2022)
  • 著者名/発表者名: 今内 覚
  • 学会等名: 国民との科学・技術対話事業(札幌国際情報高等学校)
  • 招待講演
• [学会発表] Breakthrough in cancer therapy (2022)
  • 著者名/発表者名: Satoru KONNAI
  • 学会等名: Capability building of ASEAN biotechnology researchers for livestock resiliency and sustainability
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Importance of building global network for livestock resiliency and sustainability (2022)
  • 著者名/発表者名: Satoru KONNAI
  • 学会等名: Capability building of ASEAN biotechnology researchers for livestock resiliency and sustainability
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Novel livestock disease prevention method using probiotics instead of antibiotics (2022)
  • 著者名/発表者名: Satoru KONNAI
  • 学会等名: Capability building of ASEAN biotechnology researchers for livestock resiliency and sustainability
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 家畜伝染病ヨーネ病の現状と病態発生機序について (2022)
  • 著者名/発表者名: 今内 覚
  • 学会等名: 第97回日本結核・非結核性抗酸菌症学会学術講演会エキスパートセミナー
  • 招待講演
• [学会発表] 動物難治性疾病に対する治療と実際、未来 (2022)
  • 著者名/発表者名: 今内 覚
  • 学会等名: 北里大学第471回獣医学科セミナー＜Cutting edge＞
  • 招待講演
• [学会発表] Identification and characterization of ovine PD-1 and PD-L1 (2022)
  • 著者名/発表者名: Tiyamanee W, Konnai S, Okagawa T, Maekawa N, Murata S, Ohashi K.
  • 学会等名: The 10th Sapporo Summer Seminar for One Health
  • 国際学会
• [学会発表] The use of recombinant spsQ from Staphylococcus pseudintermedius may improve the purification efficiency of therapeutic antibodies for dogs (2022)
  • 著者名/発表者名: Takeuchi H, Konnai S, Okagawa T, Maekawa N, Murata S, Ohashi K.
  • 学会等名: The 10th Sapporo Summer Seminar for One Health
  • 国際学会
• [学会発表] 牛伝染性リンパ腫ウイルス感染牛における分娩が及ぼす免疫抑制メカニズムの解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 富永みその, 今内覚, 佐治木大和, 岡川朋弘, 小原潤子, 似内厚之, 高橋博文, 窪田健太郎, 武田休史, 前川直也, 村田史郎, 大橋和彦
  • 学会等名: 令和４年度日本産業動物獣医学会（北海道)
• [学会発表] 乳酸菌Lactobacillus plantarum HOKKAIDO株による免疫制御機序の解明 (2022)
  • 著者名/発表者名: 池端 麻里, 今内 覚, 岡川 朋弘, 阿部 健太郎, 本間 満, 北村 亨, 前川 直也, 村田 史郎, 大橋 和彦
  • 学会等名: 第165回日本獣医学会学術集会
• [学会発表] ネコ腫瘍組織におけるprogrammed death ligand 1(PD-L1)の発現解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 青木 絵理, 今内 覚, 前川 直也, 岡川 朋弘, 竹内 寛人, 佐藤 純平, 浅野 裕美恵, 大塚 拓海, 賀川 由美子, 加藤 幸成, 高木 哲, 鈴木 定彦, 村田 史郎, 大橋 和彦
  • 学会等名: 第165回日本獣医学会学術集会
• [図書] 周産期疾病から牛を守る (担当:分担執筆, 範囲:第Ⅰ章 重要疾病の基礎知識と周産期免疫の新知見: ５ 周産期に免疫が低下するメカニズムの一端を解明) (2022)
  • 著者名/発表者名: 今内 覚 他
  • 総ページ数: 220
  • 出版者: デーリィマン編集部
• [図書] 獣医内科学第3版 産業動物編 (担当:分担執筆, 範囲:第11章 血液・造血臓器疾患 5. 血液の感染症 1) 牛伝染性リンパ腫) (2022)
  • 著者名/発表者名: 今内 覚 他
  • 総ページ数: 447
  • 出版者: 文永堂出版
• [備考] PD-L1の阻害により既存のワクチン効果を増強 ～子牛のワクチンプログラムへの応用に期待～
  • URL: https://www.hokudai.ac.jp/news/pdf/230316_pr2.pdf
• [備考] 牛のリンパ腫発症を予測するがん検診技術を開発～発症予測法の実用化による畜産被害の軽減に期待～
  • URL: https://www.hokudai.ac.jp/news/2022/10/post-1113.html
• [備考] Science Japan :Bovine lymphoma
  • URL: https://sj.jst.go.jp/news/202212/n1219-01k.html
• [備考] 日本農業新聞. 牛リンパ腫発症予測 早期淘汰可能に 北大など技術開発
  • URL: https://www.agrinews.co.jp/news/index/114669
• [備考] 日経バイオテク. 北大や感染研がレトロウイルスの発症予測に新技術、牛リンパ腫やATLへの応用に期待
  • URL: https://bio.nikkeibp.co.jp/atcl/column/16/052000031/110700097/