難治性がんにおけるペプチドミクス解析によるネオアンチゲン同定法の確立と個別化がん免疫療法への応用
研究課題情報
- 課題管理番号
- 19ck0106360h0003
- 9つの連携分野プロジェクト
ジャパン・キャンサーリサーチ・プロジェクト
- 事業名
革新的がん医療実用化研究事業
- タグ（2019）
研究の性格： 医薬品・医療機器等の開発を目指す研究<医療機器開発につながるシステム開発を含む>
開発フェーズ： 基礎的
承認上の分類： 医薬品
対象疾患： 新生物
- タグ（2018）
研究の性格： 医薬品・医療機器等の開発を目指す研究<医療機器開発につながるシステム開発を含む>
開発フェーズ： 基礎的
承認上の分類： 医薬品
対象疾患： 新生物
- タグ（2017）
研究の性格： 医薬品・医療機器等の開発を目指す研究<医療機器開発につながるシステム開発を含む>
開発フェーズ： 基礎的
承認上の分類： 医薬品
対象疾患： 新生物
- 代表研究機関
- 地方独立行政法人神奈川県立病院機構神奈川県立がんセンター
- 研究代表者
(2019) 笹田哲朗, 地方独立行政法人神奈川県立病院機構神奈川県立がんセンター, 臨床研究所 がん免疫療法研究開発学部・部長
(2018) 笹田哲朗, 地方独立行政法人神奈川県立病院機構神奈川県立がんセンター, 臨床研究所がん免疫療法研究開発学部・部長
(2017) 笹田哲朗, 地方独立行政法人神奈川県立病院機構神奈川県立がんセンター, 臨床研究所 がん免疫療法研究開発学部・部長
- 研究期間
- 2017年度 - 2019年度
- 課題への総配分額
- 85,183 千円
- 研究概要（2019）
- 現在までに、膵がんPDXを用いて免疫沈降法(抗HLA class I抗体)によるHLA結合ペプチドの遊離・回収法の最適化(抗体と免疫沈降用ビーズ・細胞lysateとの比率、免疫沈降条件(温度・時間)、ペプチド回収条件、など)および質量分析計(nanoLC-MS/MS)解析条件の最適化(ペプチド抽出条件、脱塩条件、安定化剤の種類、など)を実施し、数百個のHLA結合ペプチドが同定できる条件を決定した。さらに、PDXの遺伝子解析結果から遺伝子変異配列由来ペプチドあるいは翻訳後修飾ペプチドを同定するためのペプチドミクス解析用データベースを構築し、質量分析計解析で得られたスペクトルを検索することによりHLA結合ネオアンチゲン(遺伝子変異由来あるいはリン酸化ペプチド)を同定する系を確立した。現在、膵がんおよび胆道がん由来PDX(計8例)からネオアンチゲンを同定中であるが、当該年度には同定したネオアンチゲンの免疫原性およびネオアンチゲン特異的T細胞の抗腫瘍効果を検証する。また、PDXで確立したネオアンチゲン同定法を用いて膵・胆道がん組織検体(10例)からネオアンチゲンを同定し、同定したネオアンチゲンの免疫原性およびネオアンチゲン特異的T細胞の抗腫瘍効果を検証する。
- 研究概要（2018）
- 膵胆道がんゼノグラフト・がん組織由来のがん細胞から同定した遺伝子変異からペプチドミクス解析用データベースを構築する。がん細胞から遊離・回収したHLA結合ペプチドの質量分析計解析で得られたスペクトルをデータベース検索することにより、遺伝子変異由来ネオアンチゲンを同定する方法を最適化する。さらに、同定したネオアンチゲンに特異的なT細胞の抗腫瘍効果をゼノグラフトモデルで検証する。
- 研究概要（2017）
- 膵がんゼノグラフト由来がん細胞から遺伝子変異を同定する。また、質量分析解析のために、がん細胞からHLA結合ペプチドを遊離・回収する方法を最適化する。さらに、膵・胆道がん組織を採取し、遺伝子変異を同定するとともにゼノグラフトモデルを樹立する。
研究成果情報
2019
2018
2017
成果の概要
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本研究の目的は、最先端のペプチドミクス解析技術を用いて膵・胆道がんの細胞表面に発現するHLA分子に抗原提示されたネオアンチゲンを効率的かつ網羅的に同定する手法を開発し、"ネオアンチゲンを標的とした個別化がん免疫治療"を可能とするための知的・技術的基盤を確立することである。
本年度には、質量分析計解析でのHLA結合ペプチド検出感度を改善しネオアンチゲンの同定効率を高めるために、免疫沈降・質量分析計解析の種々の条件を再検討した。夾雑物混入の少ないビーズ担体の選択、ペプチド回収液およびC18固相抽出の溶出溶媒の変更、などを実施しHLA結合ペプチドの検出感度を高めたところ、少量（腫瘍径3-4mmで10-100mg）の膵がん組織から一塩基置換(点突然変異)由来のネオアンチゲンペプチド（各患者あたり3個-27種）が同定できることを証明した。また、同定されたネオアンチゲンの免疫原性をHLA transgenic miceを用いて確認した。現在さらに症例数を追加して、本法の有用性を検証中である。
さらに、膵がん細胞に存在する一塩基置換(点突然変異)数が少なくネオアンチゲン同定が困難である可能性を考慮して、deletion/insertion、フレームシフト、融合遺伝子など一塩基置換以外の遺伝子変異を含むアミノ酸変異データベースを構築し、これらの遺伝子変異に由来するネオアンチゲンの同定手法を確立中である。また、現在実施している"Shotgun proteomics"法による網羅的ペプチド同定法の限界も想定されるために、遺伝子変異配列を含むペプチド候補に限定してペプチドの有無を個別に検討する高感度ペプチド同定法（"Targeted mass spectrometry"）によるネオアンチゲン同定法を確立中である。
本研究の成果として、これまで実用化困難とされたペプチドミクス解析によるネオアンチゲン同定が可能となったため、同定したネオアンチゲンを標的としたワクチンやＴ細胞受容体（TCR）遺伝子導入Ｔ細胞療法などの "個別化がん免疫治療"として臨床応用を目指す計画である。
本年度には、質量分析計解析でのHLA結合ペプチド検出感度を改善しネオアンチゲンの同定効率を高めるために、免疫沈降・質量分析計解析の種々の条件を再検討した。夾雑物混入の少ないビーズ担体の選択、ペプチド回収液およびC18固相抽出の溶出溶媒の変更、などを実施しHLA結合ペプチドの検出感度を高めたところ、少量（腫瘍径3-4mmで10-100mg）の膵がん組織から一塩基置換(点突然変異)由来のネオアンチゲンペプチド（各患者あたり3個-27種）が同定できることを証明した。また、同定されたネオアンチゲンの免疫原性をHLA transgenic miceを用いて確認した。現在さらに症例数を追加して、本法の有用性を検証中である。
さらに、膵がん細胞に存在する一塩基置換(点突然変異)数が少なくネオアンチゲン同定が困難である可能性を考慮して、deletion/insertion、フレームシフト、融合遺伝子など一塩基置換以外の遺伝子変異を含むアミノ酸変異データベースを構築し、これらの遺伝子変異に由来するネオアンチゲンの同定手法を確立中である。また、現在実施している"Shotgun proteomics"法による網羅的ペプチド同定法の限界も想定されるために、遺伝子変異配列を含むペプチド候補に限定してペプチドの有無を個別に検討する高感度ペプチド同定法（"Targeted mass spectrometry"）によるネオアンチゲン同定法を確立中である。
本研究の成果として、これまで実用化困難とされたペプチドミクス解析によるネオアンチゲン同定が可能となったため、同定したネオアンチゲンを標的としたワクチンやＴ細胞受容体（TCR）遺伝子導入Ｔ細胞療法などの "個別化がん免疫治療"として臨床応用を目指す計画である。
学会誌・雑誌等における論文一覧
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1. Matsuo N, Azuma K, Hattori S, Ohtake J, Kawahara A, Ishii H, Tokito T, Yamada K, Shibata Y, Shimokawaji T, Kondo T, Kato T, Saito H, Yamada K, Sasada T, Hoshino T. Association between soluble immune mediators and tumor responses in patients with nonsmall cell lung cancer treated with anti-PD-1 inhibitor. Int J Cancer. 2019 144(5):1170-1179. doi: 10.1002/ijc.31923
2. Matsuo N, Azuma K, Sasada T. Assessment of soluble immune mediators as potential biomarkers during immune checkpoint inhibitor therapy. Oncotarget. 2019 10(20):1866-1867. doi: 10.18632/oncotarget.26749
3. Nakahara Y, Kouro T, Igarashi Y, Kawahara M, Sasada T. Prospects for a personalized peptide vaccine against lung cancer. Expert Rev Vaccines. 2019 18(7):703-709. doi: 10.1080/14760584.2019.1635461
4. Shimizu Y, Yoshikawa T, Kojima T, Shoda K, Nosaka K, Mizuno S, Wada S, Fujimoto Y, Sasada T, Kohashi K, Bando H, Endo I, Nakatsura T. Heat shock protein 105 peptide vaccine could induce antitumor immune reactions in a phase I clinical trial. Cancer Sci. 2019 110(10):3049-3060. doi: 10.1111/cas.14165
5. Ohkuma R, Yada E, Ishikawa S, Komura D, Ishizaki H, Tamada K, Kubota Y, Hamada K, Ishida H, Hirasawa Y, Ariizumi H, Satoh E, Shida M, Watanabe M, Onoue R, Ando K, Tsurutani J, Yoshimura K, Yokobori T, Sasada T, Aoki T, Murakami M, Norose T, Ohike N, Takimoto M, Izumizaki M, Kobayashi S, Tsunoda T, Wada S. High expression of olfactomedin-4 is correlated with chemoresistance and poor prognosis in pancreatic cancer. PLoS One. 2020 15(1):e0226707. doi:10.1371/journal.pone.0226707
6. Noguchi M, Arai G, Egawa S, Ohyama C, Naito S, Matsumoto K, Uemura H, Nakagawa M, Nasu Y, Eto M, Suekane S, Sasada T, Shichijo S, Yamada A, Kakuma T, Itoh K. Mixed 20-peptide cancer vaccine in combination with docetaxel and dexamethasone for castration-resistant prostate cancer: a randomized phase II trial. Cancer Immunol Immunother. 2020 69(5):847-857. doi: 10.1007/s00262-020-02498-8
7. Kazama K, Otake J, Satoyoshi T, Shiozawa M, Sugano N, Sato S, Atsumi Y, Kano K, Murakawa M, Maezawa Y, Hashimoto I, Numata M, Oshima T, Yukawa N, Rino Y, Sasada T, Masuda M. Distribution of Regulatory T-Cells and Other Phenotypes of T-Cells in Tumors and Regional Lymph Nodes of Colorectal Cancer Patients. In Vivo. 2020 34(2):849-856. doi: 10.21873/invivo.11848
8. Suekane S, Yutani S, Yamada A, Sasada T, Matsueda S, Takamori S, Toh U, Kawano K, Yoshiyama K, Sakamoto S, Sugawara S, Komatsu N, Yamada T, Naito M, Terasaki M, Mine T, Itoh K, Shichijo S, Noguchi M. Identification of biomarkers for personalized peptide vaccination in 2,588 cancer patients. Int J Oncol. 2020 56(6):1479-1489. doi: 10.3892/ijo.2020.5019
9. 紅露拓，笹田哲朗. 遺伝子変異由来ネオアンチゲンを標的とした特異的免疫療法. 医学のあゆみ 2019 271(2): 163-168.
10. 松尾規和，笹田哲朗. がん免疫療法のバイオマーカーの現状および今後の展望. 実験医学 増刊「がん免疫療法の個別化を支える新・腫瘍免疫学」 2019 37(15): 180-188.
学会・シンポジウム等における口頭・ポスター
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1. High expression of Olfactomedin-4 correlates with chemoresistance and poor prognosis for pancreatic cancer. Ryotaro Ohkuma, Erica Yada, Yutaro Kubota, Kazuyuki Hamada, Hiroo Ishida, Yuya Hirasawa, Hirotsugu Ariizumi, Etsuko Satoh, Junji Tsurutani, Kiyoshi Yoshimura, Tetsuro Sasada, Takeshi Aoki, Masahiko Murakami, Tomoko Norose, Nobuyuki Ohike, Masafumi Takimoto, Takuya Tsunoda, Satoshi Wada. AACR Annual Meeting 2019（米国・アトランタ）, 2019/3/29-4/3, 国外, ポスター.
国外 / ポスター
2. Tumor responses and early onset cytokine release syndrome in synovial sarcoma patients treated with a novel affinity-enhanced NY-ESO-1-targeting TCR-redirected T cell transfer. Mikiya Ishihara, Shigehisa Kitano, Hiroyoshi Hattori, Yoshihiro Miyahara, Hidefumi Kato, Hideyuki Mishima, Noboru Yamamoto, Takeru Funakoshi, Takashi Kojima, Tetsuro Sasada, Eiichi Sato, Sachiko Okamoto, Daisuke Tomura, Hideto Chono, Ikuei Nukaya, Junichi Mineno, Hiroaki Ikeda, Takashi Watanabe, Shinichi Kageyama, Hiroshi Shiku. ASCO Annual Meeting 2019(米国・シカゴ), 2019/5/31-6/4, 国外, ポスター.
国外 / ポスター
3. Early changes in plasma CXCL2 and MMP2 levels predicts the response to anti-PD-1 therapy in non-small-cell lung cancer. Matsuo N, Azuma K, Murotani K, Ishii H, Tokito T, Yamada K, Shibata Y, Shimokawaji T, Nakahara Y, Kondo T, Kato T, Saito H, Yamada K, Sasada T, Hoshino T. 2019 World Conference on Lung Cancer（スペイン・バルセロナ）, 2019/9/7-10, 国外, ポスター.
国外 / ポスター
4. Changes of BCR Repertoire Are Predictive Biomarker for the Efficacy of Immune Checkpoint Inhibitor in NSCLC. Azuma K, Nakahara Y, Matsuo N, Ishii H, Tokito T, Murotani K, Hoshino T, Sasada T. 2019 World Conference on Lung Cancer（スペイン・バルセロナ）, 2019/9/7-10, 国外, ポスター.
国外 / ポスター
5. Proteogenomics-based identifying neoantigens in refractory cancers using xenograft mice. Nakamura Y, Iizumi S, Ueda H, Yamamoto S, Tatsuno K, Nakayama A, Yamamoto K, Kouro T, Hasegawa K, Nakamura N, Aburatani H, Sasada T, Kawamura T. 18th Human Proteome Organization World Congress (オーストラリア・アデレード), 2019/9/9-13, 国外, 口頭・ポスター.
国外 /
6. Immunogenicity of HLA class II-restricted neoantigens derived from driver mutations. Sasada T, Iiizumi S, Kouro T, Kawahara M, Nakamura N. Fifth CRI-CIMT-EATI-AACR International Cancer Immunotherapy Conference（フランス・パリ）, 2019/9/25-28, 国外, ポスター.
国外 / ポスター
7. A novel affinity-enhanced NY-ESO-1-targeting TCR-redirected T cell transfer exhibited early-onset cytokine release syndrome and subsequent tumor responses in synovial sarcoma patients. Hiroyoshi Hattori, Mikiya Ishihara, Shigehisa Kitano, Yoshihiro Miyahara, Hidefumi Kato, Hideyuki Mishima, Noboru Yamamoto, Takeru Funakoshi, Takashi Kojima, Tetsuro Sasada, Eiichi Sato, Sachiko Okamoto, Daisuke Tomura, Hideto Chono, Ikuei Nukaya, Junichi Mineno, Hiroaki Ikeda, Takashi Watanabe, Shinichi Kageyama, and Hiroshi Shiku. ESMO 2019 Congress（スペイン・バルセロナ）, 2019/9/27-10/1, 国外, ポスター.
国外 / ポスター
8. Changes in plasma CXCL2 and MMP2 levels reflect response to anti-PD-1 therapy in non-small-cell lung cancer patients. Norikazu Matsuo, Koichi Azuma, Kenta Murotani, Yoshiko Naito, Hidenobu Ishii, Takaaki Tokito, Tadasuke Shimokawaji, Yoshiro Nakahara, Tetsuro Kondo, Terufumi Kato Haruhiro Saito, Kouzo Yamada, Tetsuro Sasada, Tomoaki Hoshino. 第17回日本臨床腫瘍学会学術集会（京都）, 2019/7/18-20, 国内, ポスター.
国内 / ポスター
9. Changes of BCR repertoire are predictive biomarker for the efficacy of immune checkpoint inhibitor in NSCLC. Yoshiro Nakahara, Norikazu Matsuo, Koichi Azuma, Yoshiko Naito, Hidenobu Ishii, Takaaki Tokito, Yuka Igarashi, Taku Kouro, Ryo Usui, Tadasuke Shimokawaji, Tetsuro Kondo, Terufumi Kato, Haruhiro Saito, KouzoYamada, Tomoaki Hoshino, Tetsuro Sasada. 第17回日本臨床腫瘍学会学術集会（京都）, 2019/7/18-20, 国内, 口頭.
国内 / 口頭
10. Immunogenicity of frequent driver mutations; identification of novel HLA class II-restricted neoantigens. Iiizumi S, Ohtake J, Kouro T, Kawahara M, Igarashi Y, Nakamura N, Sasada T. 第23回日本がん免疫学会総会（高知）, 2019/8/21-23, 国内, ポスター.
国内 / ポスター
「国民との科学・技術対話社会」に対する取り組み
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1. がん免疫療法の現状と最近の進歩, 笹田哲朗, 第60回科学技術週間 第32回県民のための公開講演会「がん免疫治療を知る」（横浜）, 2019/4/17, 国内.
国内
2. がん免疫療法の現状とがんワクチン・免疫センターでの取組み, 笹田哲朗, 放送大学神奈川学習センター面接授業（横浜）, 2019/12/5, 国内.
国内