基礎研究 - 和歌山県立医科大学外科学第2講座

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基礎研究

新規がん免疫療法開発の基礎研究

当教室のがん免疫研究チームは長い歴史がありますが、近年は新規がん治療としてのがん免疫療法、特にがんワクチン療法の開発を行っています。近年、魅力的な治療法として確立された免疫チェックポイント阻害剤は、腫瘍反応性T細胞の免疫抑制を解除することで腫瘍に対するT細胞の免疫応答を増強します。一方、がんワクチン療法は、合成したワクチン抗原をいわばがんに対する目印として免疫することで、腫瘍を特異的に攻撃するT細胞を選択的に誘導活性化します。免疫チェックポイント阻害剤が、がんに対する免疫応答の“ブレーキを外す”治療法であるのに対して、がんワクチン療法は“アクセルを踏む”治療法といえます（図１）

強力ながんワクチンの開発には、適切な標的抗原、免疫アジュバント、治療対象などを選択し理想的な組み合わせを探索、検証する必要があると考え、基礎的研究を進めています。
がんワクチンにおける理想的な標的抗原の探索に関する基礎研究として、我々は膵癌の進展に関連する重要な分子がMUC16とmesothelinであることを明らかにし（Cancer Sci. 2012）、これらを標的とするエピトープペプチドを同定してきました（Oncotarget.2018）。なお、mesothelin遺伝子を導入した樹状細胞が、膵癌細胞に対してmesothelin特異的な細胞障害を誘導することも示しました（Cancer Lett.2011）。また、これまでに、HIG2（PLoS One. 2014）、KIF20A（J Biomed Biotechnol. 2012）などの臨床応用が有用と考えられる標的に対するエピトープペプチドを同定しています。
がんワクチンの効果を増強する免疫アジュバントの開発においては、特にTLR-9アゴニストのCpG-ODNに着目し、がんワクチンアジュバントとしての有用性をヒトin vitroで示すとともに（Int J Oncol. 2011）、改変型CpG-ODNの全身投与が腫瘍局所の免疫環境を変化させることで強力な抗腫瘍効果を認めることを明らかにしています（Oncotarget.2016）。
腫瘍局所の免疫環境が腫瘍の進展に与える影響の解析においては、これまでサイトカインIL-17に注目して検討してきました。ヒトの胃癌では腫瘍に浸潤するTh17細胞から分泌されるIL-17が腫瘍の進展を促進することがあきらかとなった一方で（Oncol Rep. 2011）、根治切除術を施行した胃癌患者における術中腹腔洗浄液中のIL-17mRNA高発現は予後延長の独立した因子であることがわかり（Oncol rep.2014）、IL-17が腫瘍局所と腹腔内では腫瘍進展に異なる効果を示すことが示唆されました。担癌マウスを用いた検討では腫瘍局所のIL-17Aを制御すると腫瘍浸潤リンパ球の細胞障害活性が増強することを示しました（PLos One. 2013）。このような腫瘍局所免疫環境の解析をすすめ、新規コンセプトの免疫療法やバイオマーカーを開発することで、がんワクチンにおいても複合免疫療法や有効治療対象の選択につながると考え、現在も様々な角度からの解析をすすめています。
また、ワクチンによる特異的T細胞誘導をより強力にするコンセプトで、抗原を生体内で抗原提示細胞に選択的に送達させる新規がんワクチンの開発を進めています（Trends in immunoth.2017）（図２）。我々が開発するXCR1に対するリガンドであるXCL1と抗原を連結させた新規ワクチンは、cross presentationに優れるXCR1-DCに生体内で選択的に送達されることで効率よく特異的T細胞が誘導され、強力な腫瘍増殖抑制を示すことがわかりました（論文投稿中）。免疫チェックポイント阻害剤との併用による相乗効果も示され、さらなる開発を進めています。

難治性胃癌に対する抗がんウイルス療法研究

難治性胃癌に対する抗がんウイルス療法研究我が国では臨床試験が始まった抗がんウイルスの中でも、アデノウイルスやヘルペスウイルスに関してはさらなる改良が着々と進んでいる。我々の施設では、抗がんヘルペスウイルス研究開発において、G47Δを用いた消化器癌に対する臨床試験を目指しながら，基礎研究開発も行っている。まず、ヘルペスウイルスには感染の際に宿主細胞を周囲の細胞と融合させる性質を有するいわゆるサブタイプが存在する。G207から選別された融合亜系のFu-10はそのひとつである。また、syncytiumと呼ばれる細胞融合を誘導する遺伝子を発現するように遺伝子組換えしたSynco-2Dは殺細胞効果が増強することを確認した（Clin Cancer Res, 2003, Molecular Ther, 2004）。
最近では、日本での臨床治験が開始したG47Δの改良型であるT-01のゲノムに治療遺伝子を直接組み込み、増幅型遺伝子発現ベクターの機能を持たせて治療に応用する試みを行っている。具体的には、bacterial artificial chromosome（BAC）を利用し、第3世代抗がんヘルペスウイルスであるT-01のゲノムに治療戦略に応じた遺伝子をと組み込むシステム）を取り入れ、研究開発に努めている。
その理由として、ウイルス療法は化学療法や放射線治療との併用により相乗効果が期待できるためである。例えば、低線量の放射線照射がRR活性を上昇させ、その結果、ヘルペスウイルスの複製能を増強させたという報告や、ある種の抗癌剤が癌細胞のGrowth Arrest and DNA damage inducible Protein 34（GADD34）を誘導させることで腫瘍内でのウイルスの複製能を増強させることがわかっている。そこで我々は、胃癌に感受性を有するタキサン（taxane）系抗癌剤に注目し、これに関連する分子をT-01に組み込む研究を行っている。
タキサン系抗癌剤はtubulin重合形成や細胞周期に関連して抗癌作用を有することはよく知られているが、近年、タキサンによるthrombospondin-1（TSP-1）が介するCD familyに様々な形で関連していることがわかった。そこで、TSP-1を抗がんヘルペスウイルスに遺伝子組み込みすることでTSP-1発現oncolytic HSV-1として機能するT-TSP-1を開発した。T-TSP-1は抗がんヘルペスウイルスに感受性が低い胃癌細胞に関してもTSP-1を介した抗腫瘍血管新生抑制効果を有することがわかり（Int J Cancer, 2013）、このシステムをさらに応用したテロメラーゼ関連の新しい抗がんヘルペスウイルス開発を行っているところである。

iPS細胞由来樹状細胞を用いたワクチン療法に関する基礎研究

図1

図2

当教室ではiPS細胞を用いたがんワクチン療法の基礎研究を2010年から行っています。iPS細胞から樹状細胞（DCs）を分化誘導し、がん抗原を導入し、ワクチン化することで、腫瘍特異的な細胞障害性Tリンパ球（CTL）を大量に誘導することを目的としています（図1）。現在までにマウスを用いた基礎研究において、マウスiPSDCsは、骨髄由来DCsと同等の遊走能および抗原提示能を有している事を報告しました（Int J Cancer. 2014 134:332-41）。
現在は、ヒトを用いた基礎研究を行っています。これまでにCEAを導入したiPSDCs（図2）により刺激したCTLは、自己仮想ターゲットであるLCL-CEA, LCL-CEA 652 peptideに対しCEA特異的に細胞障害活性を示し、CEAを発現しているcell lineであるMKN45, HT29に対しても同様の活性を呈することを確認し報告しました（Sci Rep. 2018 8:4569）。

これまでの樹状細胞を用いたがんワクチン療法では、患者さんは長時間かけて病院で成分採血（apheresis）することが必要でしたが、iPS細胞から分化誘導できるようになると、理論上は1回のみの採血で済むようになります。患者さんへの負担が少なくなるだけでなく、iPS細胞をもちいることでこれまでより強力な抗がん作用が期待されます。
今後は、このiPS細胞由来樹状細胞と免疫チェックポイント阻害剤や既存の抗がん剤を組み合わせた複合免疫療法･化学療法など、治療の選択肢が広がる可能性があります。今や免疫療法は手術療法、化学療法、放射線療法に次ぐ第4の治療として確立されています。少しでも早く、iPS細胞由来樹状細胞癌ワクチン療法をがん患者さんに提供できるよう今後も精力的に研究を続けていく予定です。

iPSDCs癌ワクチン療法の治療戦略

タンパクメチル化をターゲットとした新規分子標的治療薬の開発

Epigeneticsはさまざまな疾患に関与しており，癌におけるepigeneticな異常は最も盛んながん研究分野の一つで、目覚ましい進歩を遂げている。Epigeneticsにおいてヒストンを含むタンパク化学修飾はその中心をなす一分野であり、遺伝子発現の変化を引き起こす。当教室では2011年より、タンパクメチル化をターゲットとした新規分子標的治療薬の開発を目指し研究を開始している。
本研究テーマでは、東京大学医科学研究所　中村祐輔先生・浜本隆二先生（当時）のご指導の下、速水が脱メチル化酵素KDM5B/JARID1Bが肺癌・膀胱癌において高発現し、E2F1/E2F2の制御により癌化に関わっていること（Mol Cancer. 2010;9:59）、microarrayによるpathway解析から脱メチル化酵素LSD1がクロマチン制御を通して癌化に関与している可能性（Int J Cancer. 2011;128(3):574-86.）、メチル基置換酵素SMYD2がRB1（retinoblastoma 1）のメチル化を通してRB1のリン酸化を制御していること（Neoplasia. 2012;14(6):476-86.）をこれまで報告してきた。
現在は肝細胞癌におけるメチル化の関与について研究を続けており、重河は脱メチル化酵素KDM5B/JARID1Bが肝細胞癌において高発現しており、それが特にB型・C型肝炎由来肝細胞癌に予後不良因子であることを報告した（Fig.1-2, now submitting）。また須崎がメチル基置換酵素と肝細胞癌の関係性において研究を開始した。これらの検討を通じ、現在分子標的治療薬の中心であるkinase inhibitorに次ぐ、メチル化をターゲットとした阻害剤の開発を目指したいと考えている。

Droplet Digital PCRを用いた新規研究

当教室では、2017年から新たにBIORAD社製のDroplet Digital PCR（ddPCR）を導入しました。ddPCRは、これまでにないアプローチで核酸の検出・定量を行い、統計的手法をとおして分子の絶対数を推量できるものです。現在、我々の教室では、血中腫瘍 DNA（circulating tumor DNA, ctDNA）やexosomeに着目し、ddPCRの技術を用いて膵癌をはじめとして大腸癌や食道癌におけるliquid biopsyとしてのバイオマーカーの可能性を探索しています。また、膵癌研究においては、術中におけるCirculating Tumor Cell（CTC）の研究にも応用して研究を始めています。