人工多能性幹細胞由来ミエロイド細胞を用いた がん免疫療法の開発 熊本大学大学院 研究背景と開発の必要性 ( ニーズ ) がん免疫細胞療法 ² CAR-T 細胞療法 ² TCR 遺伝子導入 T 細胞療法 ネオアンチゲンを標的とするワクチン法 ² ペプチドワクチン ² 樹状細胞ワクチン 免疫抑制チェックポイント阻害剤 (ICB) ² 抗 PD-1/PD-L1 抗体療法 ² 抗 CTLA-4 抗体療法 個別化治療 ( 高額 ) 自己血液を利用した細胞療法 治療抵抗性獲得の問題標的分子変異による治療抵抗性 個別化医療 ( 高額 ) 患者毎のがん遺伝子変異解析 非感受性患者が数多く存在治療方針変更による医療費の高騰 ニーズ コストを抑えて広く応用可能な免疫療法 多様ながん抗原を同時に標的とする免疫療法 ICB 抵抗性を克服する免疫療法 本研究開発のコンセプト 大量生産が可能な免疫細胞プラットフォーム 普遍的に投与可能な細胞製剤 多様ながん抗原を標的にする治療法 ネオアンチゲン等のがん抗原を同定する必要がない 人工多能性幹細胞に由来する規格化された細胞製剤効果の安定性患者採血の負担なし 汎用性の向上 ( 低コスト ) 多様な抗原を同時に標的とする免疫応答を惹起 コストパフォーマンス ICB 抵抗性を克服がん組織に T 細胞浸潤が観察されない症例は ICB 抵抗性 ICB 抵抗性の理解に基づくアプローチがん組織に T 細胞浸潤を誘導する方法 ICB 抵抗性を克服 HLA 非依存性の効果 ( 汎用性 ) 1 型インターフェロン産生ミエロイド細胞
サイトカイン依存性に増殖するミエロイド細胞の構築 人工多能性幹細胞から分化誘導 人工多能性幹細胞からミエロイド系細胞への分化誘導法 A ESC or ipsc Myeloid cell (MC) Proliferating Myeloid cell () -DC B Day Day 6-7 Day13-14 Day 23-24 Day 26-27 OP9 Feeder GM-CSF GM-CSF + M-CSF Passage c-myc transduction Passage IL-4 + GM-CSF IL-4 GM-CSF C 2.5 1 mm 1 mm 2 mm 2 mm Num. of cells (O.D.595) 2 1.5 1.5 GM-CSF / M-CSF GM-CSF M-CSF Medium ESC or ipsc Mesoderm Myeloid cell DC-like cell 1 2 3 4 day Zhang R. et al. Cancer Immunol. Res. 215 Proliferation factor GM-CSF or M-CSF 依存性に増殖操作性 コストパフォーマンスに優れ大量生産が可能
1 型インターフェロン産生能を賦与したミエロイド細胞 オートクラインシステムによって免疫細胞の遊走を誘導する液性因子を産生 A B C Num. of cells" (O.D.595) 1.5 1.5 GM-CSF / M-CSF GM-CSF M-CSF Medium 1 2 3 4 GM-CSF 非存在下でも 1 型 IFN を産生 IFN-α (pg/ml) 4 3 2 1 D Relative exp. 自己の 1 型 IFN 受容体を介したシグナルで T 細胞遊走を誘導する液性因子を産生 2 15 1 5 Cxcl1 * E F Medium Relative exp.( 1-2 ) 6 4 2 Ccl6 Ccl9 Ccl3 Ccl2 Il16 Ccl22 Cx3cl1 Ccl4 Cxcl2 Ccl12 Cxcl9 Ccl5 Cxcl1 1 型 IFN 産生能を賦与した 単に 1 型 IFN を産生するたけではなく 白血球遊走を誘導する多様な液性因子を産生
投与部位のみならず遠隔部位のがんを制御 投与局所に留まりながら低レベルの1型IFNを持続的に産生 Tumor Treatment C 5 6 7 B Treatment 12 13 14 Distant site Tumor volume (mm3) A Treatment site 2 2 Mice" C57Bl/6" " Tumor" B16-OVA 15 1 15 * 1 5 day5 day7 Color Scale" Min = 2.44e6" Max = 6.72e7 day11 Total flux ( 18 photon/sec) D * 5 1 1 2 1 1 2 (Days) 2 2 Mice" C57Bl/6" " Tumor" B16-OVA 1 1 1 * 5 4" 6" 4 F rifn-α (14 units) 3 2 1 1 Tumor volume (mm3) 低レベルの1型IFNを 持続的に産生 IFN-α (pg / ml) E 8" 1 3 * 12" 4" 6" 8" 1 1 2 * 1 n.s. 1 1 2 1 1 2 (Days) Treatment tumor Distant tumor Draining lymph node G Day 1 Day 1 1 mm 投与局所に留まって 抗腫瘍効果を発揮 Day 1 2 μm 1 mm 2 μm 1 mm Day 2 Day 2 Day 2 Day 3 Day 3 Day 3 Day 4 Day 4 Day 4 1 4 1 4 リコンビナント1型IFNよりも 優れた効果を発揮する No treatment rifn-α 2 No treatment 12" 3 Mice" C57BL/6" " Tumor" B16-OVA 2 がんの局所に投与すると 遠隔部位のがんまでも制御 15 (Days) 5 No treatment 1 2 μm 4
投与局所のみならず遠隔部位に T 細胞の浸潤を誘導 投与部位と遠隔部位に同じ TCR 遺伝子配列をもつ T 細胞が存在 A 遠隔部位のがんに T 細胞浸潤を誘導 =PD-1/PD-L1 阻害療法と相性が良い B 細胞傷害分子 Gzmb 発現を誘導 C CD8+ 細胞を除去すると効果が消失 =CD8+T 細胞依存性 No treatment Treatment site Distant site Depletion Ab Control Ab Treatment Distant CD8 Relative exp. 16" 12" 8" 4" Cd3e 3 2 2 1 1 Cd8 25 2 15 1 5 Gzmb Tumor volume (mm 3 ) 25 2 15 1 5 Distant site Treatment site * 1 * 8 6 4 2 投与部位と遠隔部位に同じTCR 遺伝子配列を持つT 細胞が存在 = 全身性の免疫応答を惹起 がんを特異的に傷害する D E F T 細胞が存在 G ネオアンチゲン反応性 T 細胞応答を誘導 Treatment site 1 Distant site 9" 6" 3" Spleen 3" 2" 1" 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 TRBV 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 TRBV 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 TRBV 8 1 TRBJ 8 1 TRBJ 8 TRBJ 1 TRB Ranking Top1-5 Rank TRBV TRBJ CDR3 Reads Frequency Left Rank Spleen Rank 1 TRBV16 TRBJ2-7 CASSLELGGREQYF 2172 3.87 1-2 TRBV5 TRBJ2-3 CASSQGLGGAETLYF 174 3.1 - - 3 TRBV5 TRBJ1-6 CASSQDPHSYNSPLYF 1473 2.63 - - 4 TRBV5 TRBJ2-7 CASSPPGGKEQYF 1347 2.4 - - 5 TRBV13-1 TRBJ1-6 CASRGDNSPLYF 161 1.89 58-6 TRBV16 TRBJ2-5 CASSVTVGQDTQYF 119 1.82 - - 7 TRBV2 TRBJ2-4 CGARGAENTLYF 117 1.81 - - 8 TRBV13-3 TRBJ2-7 CASSLGGYEQYF 95 1.61 32-9 TRBV5 TRBJ2-3 CASSPPGGSETLYF 854 1.52 - - 1 TRBV13-2 TRBJ2-1 CASGDGGNYAEQFF 758 1.35 8 4 11 TRBV2 TRBJ1-2 CGATRGANSDYTF 585 1.4 7 3 12 TRBV1 TRBJ1-5 CTCSRDNQAPLF 57 1.2 - - 13 TRBV2 TRBJ2-5 CASSQVGPDTQYF 565 1.1 - - 14 TRBV13-1 TRBJ2-1 CASRDSLAEQFF 562 1. 46-15 TRBV26 TRBJ2-1 CASSLPAIDNYAEQFF 416.74 - - 16 TRBV16 TRBJ2-3 CASSLDNRGAETLYF 48.73 61-17 TRBV4 TRBJ2-3 CASSLGAAETLYF 368.66 7-18 TRBV15 TRBJ1-2 CASSLESSDYTF 361.64 36 1 19 TRBV14 TRBJ1-6 CASSFHRDYNSPLYF 356.64 - - 2 TRBV5 TRBJ2-5 CASSPPGGEDTQYF 354.63 14-21 TRBV13-3 TRBJ2-3 CASGQGSAETLYF 354.63 - - 22 TRBV2 TRBJ1-3 CGARDNSGNTLYF 31.54 83 59 23 TRBV13-2 TRBJ2-2 CASGDVGNTGQLYF 269.48 - - 24 TRBV13-1 TRBJ1-4 CASQGADERLFF 267.48 - - 25 TRBV5 TRBJ2-4 CASSQTQGGSQNTLYF 255.45 - - 26 TRBV2 TRBJ2-7 CASSQEGDNYEQYF 255.45 57-27 TRBV2 TRBJ2-1 CASSQDTGFYAEQFF 247.44 - - 28 TRBV5 TRBJ2-3 CASSQDYRLGSSAETLYF 241.43 - - 29 TRBV13-3 TRBJ2-1 CASSGQGNYAEQFF 238.42 97-3 TRBV19 TRBJ2-4 CASSRTGGSQNTLYF 236.42 - - Tetramer Lysis (%) 1 8 6 4 2 Negative" tetramer CD8α E: T ratio OVA" tetramer Ag peptide Medium Peptide (-) wtadpgk ASMTNRELM" madpgk ASMTNMELM" EphA2 Number of spots 15 1 5 (-)" wtad" mad" wtre" mre" EphA2 Db" MC38" RMA-S
所属リンパ節に存在するクロスプレゼンテーションDCの活性化を誘導 ホスト免疫系の活性化を誘導して全身性の抗腫瘍効果を発揮 DTxで樹状細胞 DC を除去すると遠隔部位の抗腫瘍効果が低下 DCが重要な役割を果たす A B E Tumor Treatment 4 5 6 7 DTx Treatment 11 12 13 14 DTx DTx DTx Tumor volume (mm3) Distant site Treatment site Mice" CD11c-DTR WT " B16-OVA" WT 4 3 2 4 2 1 1 1 1 No treatment DTx / DTx 3 2 n.s. 2 1 1 2 2 (Days) CD11c+ XCR1- DC MFI" (αh2-kb/ova) CD11c+ XCR1+ DC CD169+ F4/8- Mφ 15 15 15 1 1 1 5 5 5 樹状細胞 DC の活性化を誘導 がん特異的T細胞活性化を促進 D CD11c+ XCR1+ DC MFI" (αcd86) C 樹状細胞 DC による がん抗原の抗原提示が上昇 がん特異的T細胞を活性化 CD11c+ XCR1- DC CD169+ F4/8- Mφ 16 16 16 12 12 12 8 8 8 4 4 4 1型IFN産生ミエロイド細胞 ホスト免疫系に作用して がん特異的な T細胞応答を惹起
ヒト人工多能性幹細胞由来ミエロイド細胞 ゼノグラフトモデル がん組織に遊走 浸潤して持続的な抗腫瘍効果を発揮 腹膜播種モデル NUGC-4(GFP) ips-ml(pkh-26) GFP発現腫瘍細胞 腹腔内投与 腹膜播種モデル あるいは 脾臓内投与 肝転移モデル Cancer" ips-ml" がん組織内に浸潤 がん局所に集積 Spleen SCID mouse 2 µm 肝転移モデル 赤色蛍光色 PKH26 標識 ips-mlを腹腔内投与 MKN45 Liver" Cancer" Meta" Portal region Spleen" Tumor" Metastases ips-ml" Tumor" 2μm"
マウス胚性幹細胞由来 1 型 IFN 産生ミエロイド細胞 大腸がんの腹膜播種を抑制 Control Day 2 9" 16 23 3 Tumor growth" 8 7 6 5 4 3 2 1 Control( 未治療 ) 腫瘍増殖率 ES-ML/IFNβ" day2 day9 day16 day22 day3 Days after cancer cell implantation control IFNb- ML 治療 ML/IFNβ survival (%) s u r v iv a l ( %) 1 8 6 4 2 3 6 9 1 2 1 5 D a y s e la p s e d c o n tro l IF N b - ML ES-ML/IFNβ" Control( 未治療 ) P<.1 Days after cancer cell implantation Colon26 > BALB/c
ヒト ipsc 由来 1/2 型 IFN 産生ミエロイド細胞 肝細胞がんゼノグラフトモデル 1 型 IFN と 2 型 IFN の併用で抗腫瘍効果が増強 Day 1 17 24 31 38 45 Control Tumor growth" 9 8 7 6 5 4 3 2 1 Control( 未治療 ) ips-ml/ifnβ+γ" 1 17 24 31 38 45 ML/IFNβ+γ" SK-Hep-1 > SCID survival (%) 1 9 8 7 6 5 4 3 2 1 Control( 未治療 ) 2 4 6 8 1 12 Days after cancer cell implantation Day 1 週 2 回 4 週間腹腔内投与 ips-ml/ifnβ+γ"
ヒト ipsc 由来 1/2 型 IFN 産生ミエロイド細胞治験実施の為の細胞製剤製造システム Cell Processing Center ( 熊本大学生命科学研究部総合研究棟 8F) 閉鎖式細胞プロセシング装置 冷凍 冷蔵 冷蔵 冷凍 Sealer 安キ 冷凍 WAVE PRO 培 冷凍 冷蔵加温 培 顕微 遠心 安キ Optical DO sensor embedded in bag Optional tubing Inoculation/ harvest lines Cellbag rod Air outlet filter Air inlet filter Optical ph sensor embedded in bag Optional tubing Needleless sampling port Optional tubing Fig 8. 閉鎖式自動細胞培養装置 WAVE-25
人工多能性幹細胞に由来する 1 型 IFN 産生ミエロイド細胞熊本大学大学院 ipsc- ² CAR-T 細胞療法 TCR 遺伝子導入 T 細胞療法とは全く異なる機序を用いて がんの排除を誘導する 直接抑制効果 1 型 IFN T 細胞浸潤を誘導するケモカイン ² がん抗原の同定を必要とせず がん特異的 T 細胞の活性化を誘導できる DC T 細胞活性化 ² 免疫チェックポイント阻害剤との併用により優れた抗腫瘍効果を発揮する ( メラノーマ 乳がん 大腸がん ) ² IFN 産生能を賦与したヒト ipsc 由来ミエロイド細胞は ゼノグラフトモデルにおいて胃がん腹膜播種 転移性肝臓がんを抑制する ü In vivo POC を取得 ( 済 ) ü ヒト人工多能性幹細胞由来 1 型 /2 型 IFN 産生ミエロイド細胞を構築 ( 済 ) ü ゼノグラフトモデルにおける効果証明 ( 済 ) ü 国内特許取得 ( 済 ), 米国特許申請中 ü PMDA 薬事相談進行中 ( ) 非臨床試験及び治験フェーズ I パートナーのマッチングへ原発性 転移性肝がん / 胃がん / 大腸がん / 膵臓がん / 乳がん / メラノーマ他
ヒト ipsc 由来ミエロイド細胞を用いたがん治療 臨床試験実施予定機関国立がん研究センター 東病院 ( 病院長大津敦 ) 問合せ 連絡先 Ø 国立がん研究センター 先端医療開発センター 免疫療法開発分野ユニット長植村靖史 E- mail: yuemura@east.ncc.go.jp Ø 熊本大学大学院 生命科学研究部 免疫識別学講座准教授千住覚 E- mail: senjusat@gpo.kumamoto- u.ac.jp