腫瘍浸潤リンパ球由来iPS細胞から分化させた腫瘍傷害性マルチクローナルT細胞による治療の可能性

2021-08-31 京都大学iPS細胞研究所

ポイント

自己由来がんスフェロイド^注1)を用いることで、ヒト大腸がん由来の腫瘍浸潤リンパ球^注2)より腫瘍特異的T細胞^注3)を選択する方法を考案した。
iPS細胞を用いてマルチクローナル^注4)な状態での腫瘍浸潤リンパ球の再生を実現した。
再生に伴う腫瘍浸潤リンパ球の質的・機能的向上をin vitro(生体外)ならびにin vivo(生体内)モデルで確認した。

1. 研究の背景

腫瘍浸潤リンパ球(tumor infiltrating lymphocytes: TIL)は腫瘍抗原^注5)特異的リンパ球を高頻度に含むポリクローナル^注6)な集団であり、主に抗原量の多いがん腫に対する養子細胞移注療法^注7)に用いられてきました。移注される細胞の質および量は、治療効果と相関することが報告されており、大量の腫瘍特異的T細胞を分化の浅い状態で準備することが重要です。しかしながら、TILはすでに分化段階が進み、老化状態にあることが多いため、理想的な細胞調製は課題とされてきました。
iPS細胞をつかった再生T細胞では、抗原特異性が保存されるだけでなく、若返りに伴う機能改善が報告されています。そこで、TILの抱える問題点を克服する手段として、iPS細胞を介したT細胞再生技術の応用が想起されました。本研究ではTIL由来の腫瘍特異的T細胞を再生すると共に、複数抗原を標的にするためマルチクローナルな状態での再生にも取り組みました。

2. 研究結果

1) 腫瘍浸潤リンパ球からの腫瘍特異的T細胞の選択
ヒト大腸がんの原発巣からTILを採取すると同時に、自己由来スフェロイドを樹立しました。がんスフェロイドとの共培養を行うことで、腫瘍反応性をもった腫瘍浸潤-細胞傷害性T細胞^注8)(TI-CTL :tumor infiltrating-cytotoxic T lymphocytes) へと濃縮しました (図1a) 。がんスフェロイドに対するTI-CTLの反応性を各T細胞受容体^注9)β鎖可変領域^注10)(TCR Vβ:T cell receptor Vβ)毎に観察するとともに、T細胞受容体-HLAクラスⅠ^注11)(TCR-HLA class I )依存性についても評価しました (図1b)。このような工程を経ることで、腫瘍特異的TI-CTLを選択するとともに、TCR-HLA class Iに依存しない反応性集団を排除しました。

図1:がんスフェロイドを用いた腫瘍特異的TI-CTLの選択

(a) 自己由来がんスフェロイドとTI-CTLの共培養を通し、腫瘍反応性TI-CTLへと濃縮した。濃縮された腫瘍反応性TI-CTLより、各TCR Vβ毎に腫瘍特異的クローンを分取した。

(b) 各TCR Vβ毎にTCR-HLA依存的な腫瘍反応性を示した。HLA class I ブロッキング抗体によって反応性が抑制されるTCR Vβクローンを腫瘍特異的クローンと想定して分取した。

2) マルチクローナルな状態でのTI-CTL再生
腫瘍特異的TI-CTLを各TCR Vβ毎にクローン化した後、iPS細胞の樹立 (TIL-iPSC) およびT細胞分化誘導を行いました(図2a)。選択した全TCR VβクローンからTIL-iPSCは樹立でき、10例中9例でT細胞再生 (TIL-iPS-T) に成功しました (図2b)。

図2:TI-CTLからのiPS細胞樹立とT細胞分化誘導

(a) 図1で選択した各TCR Vβクローンに初期化因子を導入してTIL-iPSCを樹立し、フィーダーフリー培養法^注12)でT細胞分化誘導を行った。

(b) 全TCR VβクローンからTIL-iPSC樹立に成功した。また、TIL-iPSCから高確率で再生T 細胞 (TIL-iPS-T) が得られた。

3) 再生に伴う腫瘍浸潤リンパ球の質的・機能的向上
TIL-iPS-Tにおいて、親クローンであるTI-CTLとの比較を通して解析を行いました。ナイーブT細胞^注13)に関連した特徴を有するだけでなく、増殖能の改善、テロメア^注14)の伸長などの質的向上が観察されました (図3)。さらに、in vitroにおける腫瘍傷害活性の向上が確認されるとともに、がんスフェロイドを皮下移植した担がんマウス^注15)(patient derived spheroids xenograft: PDSX)における生体内生存期間の延長が観察されました (図4)。

図3:再生T細胞 (TIL-iPS-T) と親クローン (TI-CTL) の比較

(a) フィトヘマグルチニン^注16)-P (PHA)/PBMC刺激に伴う細胞増殖能を比較し、全クローンでTIL-iPS-Tの増殖能向上が確認された。増殖能が著しく低下したクローンにおいても、増殖能がリセットされる点は特筆すべき変化である。

(b) 比較した全クローンにおいて、再生に伴うテロメア伸長が確認された。

図4:PDSXマウスを用いた体内動態の評価

(a) がんスフェロイドをNSGマウス^注17)の皮下移植することでPDSXマウスを樹立した。移注したT細胞が体内で追跡できるよう、ホタルルシフェラーゼ^注18)(firefly-luciferase (FF-Luc+))を導入した。

(b) マウス末梢血中の移注細胞 (human CD45+) 含有率を経時的に解析した。

3. 本研究の意義と今後の展望

自己由来がんスフェロイドを用いることで、ヒト大腸がんから複数クローンの腫瘍特異的TI-CTLの選択が可能であることが示されました。加えて、選択された腫瘍特異的TI-CTLより、iPS細胞を介したマルチクローナルなTIL-iPS-T再生も実現可能であることが示されました。また、再生に伴う若返りにより、TILの質的・機能的向上が確認されました。PDSXマウスを用いたTIL-iPS-Tの治療能評価を継続するとともに、免疫チェックポイント阻害剤^注19)などとの併用療法の可能性、遺伝子編集などによるTIL-iPS-Tの機能増強や賦与についても、更なる検討が望まれます。

4. 論文名と著者

論文名
The therapeutic potential of multiclonal tumoricidal T cells derived from tumor infiltrating lymphocyte-derived iPS cells
- doi: 10.1038/s42003-021-02195-x
ジャーナル名
Communications Biology
著者
Takeshi Ito^1,2*, Yohei Kawai¹, Yutaka Yasui^1,3, Shoichi Iriguchi¹, Atsutaka Minagawa¹, Tomoko Ishii¹, Hiroyuki Miyoshi⁴, M. Mark Taketo⁴, Kenji Kawada², Kazutaka Obama², Yoshiharu Sakai⁵ and Shin Kaneko^1**
著者の所属機関
1. 京都大学 iPS細胞研究所(CiRA)
2. 京都大学医学部消化管外科
3. サイアス株式会社
4. 京都大学医学部附属病院　先端医療研究開発機構 (iACT)
5. 大阪赤十字病院