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固形悪性腫瘍に対するT細胞動員型免疫療法による ワクチン開発 研究責任者: 宇高恵子 (高知大・医・免疫学 教授) コーディネータ: 藤本茂 (JSTイノベーションサテライト高知) JST A-STEP 新技術説明会 2/10/2011
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固形悪性腫瘍に対するT細胞動員型免疫療法による … (Wilms’ tumor 1) 腫瘍抗原 Wilm’s 腫瘍の1割に、loss of function 変異: ∴ tumor suppressor

Jul 05, 2019

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Page 1: 固形悪性腫瘍に対するT細胞動員型免疫療法による … (Wilms’ tumor 1) 腫瘍抗原 Wilm’s 腫瘍の1割に、loss of function 変異: ∴ tumor suppressor

固形悪性腫瘍に対するT細胞動員型免疫療法による ワクチン開発 研究責任者: 宇高恵子 (高知大・医・免疫学 教授) コーディネータ: 藤本茂 (JSTイノベーションサテライト高知) JST A-STEP 新技術説明会 2/10/2011

Page 2: 固形悪性腫瘍に対するT細胞動員型免疫療法による … (Wilms’ tumor 1) 腫瘍抗原 Wilm’s 腫瘍の1割に、loss of function 変異: ∴ tumor suppressor

がんワクチン 丸山ワクチン a-GalCer ペプチドワクチン

免疫系 の進化 悪性腫瘍 の目印

NK NKT CTL → → B

腫瘍細胞

研究背景

NKレセプター

T細胞 レセプター TCR

抗体

脊椎動物

遺伝子組み換えによる 多様な抗原レセプター

1アミノ酸の違いも見分ける

先鋭な識別ができる 抗原特異的クローンを、 選択的に千倍以上に増やす

MICA,B

ULBPs

ストレス分子 を認識して殺す ↑

殺すか、どうかは 殺される側の都合 で決まる!

CD1d

ペプチド MHC class I

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プロテアソーム 蛋白分解酵素群

蛋白質 がん抗原 ウイルス 抗原

TAP ペプチド トランスポーター

HLA分子

ペプチド

細胞傷害性T細胞

CTL

T細胞レセプター

がん細胞

殺傷

ウイルス

ウイルス感染細胞

抗体

化学合成して 免疫原とする :ペプチドワクチン

ヒト白血球抗原 ヒトごとに形が異なる 遺伝子型がある 臓器移植で型合わせ をするのは、このHLA型 ↓ 患者さんのHLA型に 結合するペプチドを使う

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蛋白質は、アミノ酸(20種類)が、連なったもの ↓ 分解される時には、まず いくつかの断片(ペプチド)に 切られ、個々のアミノ酸に分解

HLA-A2

HLA-A24

このペプチドは、HLA-A24に

このペプチドは、HLA-A2に結合

腫瘍抗原 蛋白質

アミノ酸

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a. 可変状態 (1または 9番目)

初期 状態

最終 状態

HMM (隠れマルコフモデル)

c.

結合データ のプール

・・・

データの部分集合を重複を許して選ぶ (独立に50回)

HMM HMM HMM ・・・

50のモデル を独立に訓練

課題: 10万個のランダムなペプチドにつき結合能を予想 させる

SDPLGGVMA HRFLVCAAP WEQLKGGWS ・ ・ TYIGDLMNA

50のHMMによる予想が最も食い違うペプチドを選ぶ

MHC分子

ペプチド

ペプチドを 合成し 結合能 を測定

結合データ を加える

b. 訓練後のモデルの一例 (主な3経路のみを示す)

Query and Bagging (Qbag)法

HLA結合性ペプチド予想プログラム(NECとの共同開発) 質問学習法

→数種のHLA型に 共通に結合する、 ごくまれなペプチド の絞り込みが可能!

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WT1 (Wilms’ tumor 1) 腫瘍抗原 Wilm’s 腫瘍の1割に、loss of function 変異: ∴ tumor suppressor 白血病、 7割の固形悪性腫瘍で変異のないWT1が大量発現・・・阪大杉山ら 正常では、骨髄、腎臓、胚細胞、中皮細胞、幹細胞で少量作られる 腫瘍幹細胞にも高発現

細胞の増殖を促す遺伝子群の転写因子 ∴ Oncogene 増殖制御の bottleneck となっている

→ 免疫を回避する変異腫瘍細胞が出にくい!

茶色に染まっているのが WT1+ がん細胞 →

高知大 腺様のう胞がん症例

前臨床試験(マウス) Udaka、Oka et al., J Immunol 164, 1873-1880、2000

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ペプチド免疫療法の発達

1.第1世代 HLA class I 結合性ペプチドのみ → 腫瘍特異的 CTLを増やす 2.第2世代 HLA class I 結合性ペプチド → 細胞傷害活性↑の + 免疫賦活剤 CTLを、たくさん増やす 3.第3世代 HLA class I 結合性ペプチド → 腫瘍の部位へ +HLA class II 結合性ペプチド 選択的にCTLを動員 + 免疫賦活剤 固形腫瘍も崩す! 4.第4世代 HLA class I 結合性ペプチド → 免疫寛容に対抗し +修飾HLA class II 結合性ペプチド 強力にThを誘導 + 免疫賦活剤

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静止CTL effector CTL

Th1

IL2, IFNg

help

腫瘍特異的CTL

アジュバント(免疫賦活剤)の工夫

第1世代 ワクチン

第2世代 ワクチン

MHC-I 結合性 ペプチド

百日咳菌 (第3者抗原)

臨床効果 抗固形悪性腫瘍(免疫単独他治療なし) 3ヶ月後における評価

第1世代ワクチン 第2世代ワクチン WT1 235Y in Montanide W10+Wc (百日咳全菌体) 4/19 (21%) SD 10/31 (32%) SD以上 前立腺がんでは、5/13(38%)SD以上 うち、3例で、long PR

研究成果

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WT1ペプチド 百日咳全菌体ワクチン 5x108 個を 4箇所に分けて皮内注射 →48時間後の反応

ペプチドを Montanide ISA51(FIA)に懸濁 数箇所に分けて皮内注射 →48時間後の反応

数ヶ月~2年、丘疹が残る 毎週数ヶ所ふえる

F1-2cm 程度の発赤、丘疹 1週間後に軽度色素沈着程度 BCGのように、潰瘍を作らない

繰り返し免疫が可能

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KB07-006

0

100

200

300

400

500

600

700

800

no pep HER2-

63

235Y W10 W302

peptide on APCs

sp

ots

per

1x10

4 c

ell

s

HLA-A*2402

ELISPOT法により計測した、HLA-A*24:02+

腺様嚢胞がん症例(SD判定)の末梢血単核球中の ペプチド特異的 IFN-g 産生細胞の数

W10ペプチド免疫 免疫前 3回免疫後

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免疫学教室 ・ T細胞機能のモニター ・ 有害事象検討・報告・お知らせ

「癌ワクチン臨床研究」 高知大中央事務局

造血器腫瘍 グループ

悪性神経膠腫 グループ

骨軟部腫瘍

頭頚部 腫瘍

前立腺癌 グループ

栃木県立 がんセンター 大阪市立大 札幌北楡H 沖縄県立中央

整形外科

脳神経外科

血液・呼吸器内科

耳鼻咽喉科

泌尿器科

血液腫瘍 臨床試験 ネットワーク

高知大 WT1ペプチド免疫療法 多施設第 I/II 相臨床研究ネットワーク

鳥取大 岡山東H

疾患別事務局

北島H、幡多H 済生会松山H

放射線部 薬剤部

肺がん グループ

呼吸器内科 高知大、松山H

AML MDS

:症例登録開始

新潟大

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0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

PS

A n

g/m

l

KB07-003 NC(37w)

W10+Wc start

○:Cr↑により休薬

end

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

PS

A n

g/m

l

KB07-005 CR(30w)

W10+Wc start

end235Y start W10

start

Taxoterestart

大腿骨

病的骨折

放射線療法

腸骨転移あり

52歳

59歳

前立腺がん 5/13(38%) SD以上 うち3例で、 long PR

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

PS

A n

g/m

lWTP-K04 NC(7Mo)

W10+Wc start

end

53歳

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KB07-19 gliomatosis cerebri, grade 3-4

2008年6月 2008年9月 2008年12月 2009年3月

2007年12月 2008年1月 2008年2月 2008年4月

RECIST:SD

WT1免疫療法開始

11ヶ月後 8ヶ月後 5ヶ月後

3ヶ月後 1ヶ月後

15ヶ月後

64歳男性 ’07 9月全身痙攣 手術不能 放射線療法+TMZ中止

発症後35ヶ月生存

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有害事象 (安全性の評価) 重篤な有害事象 口腔SCC、放射線治療後3ヵ月の症例。免疫注射後、転移部の 紅斑、疼痛が起きていた。3回免疫後、口腔底腫瘍部が融解し 皮膚穿孔、蜂窩組織炎を発症、入院治療 CTCAE grade2 までの有害事象、いずれも治療不要、回復 蛋白尿 9例 免疫以前よりあり、原疾患、合併症関連 血清creatinineの上昇 1例 血清Kの低下 1例 好中球の減少 (nadir 1050/μl) 1例 Hbの減少 1例 注射部の紅斑 ほとんどの症例でみられた 数日で消失、治療不要

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Th

CTL

tumor

Th

CTL

腫瘍内に浸潤したTh 細胞は、CTLを呼び込む 血管内皮細胞のMHC-II に提示された 腫瘍抗原を認識して、Th が腫瘍内に浸潤 → IFN-g を分泌 (IFN-g KOでは I-TAC↓) ↓ IFN-g を受けた内皮細胞が、強力なケモカイン I-TAC等を分泌 → CXCR3を発現するCTLが 腫瘍内に呼び込まれる IFN-g

IFN-g

IFN-g

I-TAC

I-TAC

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0

200

400

600

800

1000

3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25

tum

or

siz

e (

mm

2)

days after tumor inoculation

PBS

0

200

400

600

800

1000

3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25

tum

or

siz

e (

mm

2)

days after tumor inoculation

DO11.10

0

200

400

600

800

1000

3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25

tum

or

siz

e (

mm

2)

days after tumor inoculation

OT-1

0

200

400

600

800

1000

3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25

tum

or

siz

e (

mm

2)

days after tumor inoculation

DO11.10+OT-1

Th のみ

CTL のみ Th and CTL

先に腫瘍を植え、腫瘍が樹立されてから、養子免疫開始

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0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

90000

1.E-11

1.E-10

1.E-09

1.E-08

1.E-07

1.E-06

1.E-05

pro

life

rati

on

(c

pm

)

peptide concentration (M)

OVII

OVII+

bOVIIbG

bOVII+bG

bOVII+bPβ

PbOVIIbPβ

PbOVII+bPβ

Th誘導性 MHC class II 分子結合性ペプチドの修飾 → Th 誘導効率を500倍程度上げることが可能

野生型 ペプチド

修飾 ペプチド

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0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

50.50.050

CD

69

+a

mo

ng

CD

4 c

lon

e c

ells

(%

)

peptide concentration (μM)

imm2

imm1

conventional

adjuvant alone

PBS

in vivo ペプチド免疫によるTh 誘導効率は、 ペプチドの修飾により、大幅に向上 (抗原提示細胞上でのペプチド密度を高める工夫をした)

野生型ペプチド

修飾1

修飾2

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細胞傷害性T細胞の誘導活性を↑ 腫瘍制御効果を、従来の2割→4割弱まで向上

血管内→固形腫瘍組織へ、積極的にT細胞を動員し、 固形腫瘍や、骨髄のストローマに潜んだ腫瘍も制御可能 免疫寛容に傾いた、腫瘍特異的Thも、効率よく活性化 特に、in vivo ペプチド免疫による誘導活性が高い

抗原ペプチドの置換体に代えれば、Thペプチドの修飾により 抗原特異的 Treg の誘導が可能

新技術の特徴、従来技術・競合技術との比較

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想定される用途

1.固形悪性腫瘍に対する免疫療法 2.造血器悪性腫瘍に対する免疫療法 3.ペプチドのMHC class II 分子への結合活性測定法 a. ペプチド免疫療法適応患者のスクリーニング b. 任意の抗原について、Th誘導性ペプチド同定技術の開発 4.抗原特異的、免疫抑制性T細胞(制御性T細胞)誘導法

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実用化に向けた課題

1.悪性腫瘍患者を対象とした試験治療を遂行する 人手(特にT細胞機能のモニター要員)と資金が不足 特に、Th 誘導型の免疫療法については、新たに 臨床試験を始める必要がある GMPグレードのペプチドが必要 2.抗原特異的、免疫抑制性T細胞(制御性T細胞)誘導法 アレルギーや自己免疫疾患のモデル動物における 治療効果について、さらに研究が必要 →共同研究のパートナーが必要です!

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本技術に関する知的財産権

発明の名称 : 細胞傷害性T細胞の誘導方法、細胞傷害性 T細胞の誘導剤、およびそれを用いた医薬組成物およびワクチン 出願番号 : WO/2009/066462 出願人 : 日本電気株式会社、高知大学 発明者 : 宮川知也、宇高恵子

発明の名称 : 癌の治療薬 出願番号 : WO/2008/096831 出願人 : (財)阪大微研会、高知大学 発明者 : 石橋正英、宇高恵子 発明の名称 : ヘルパーT細胞誘導性ポリペプチドの改変 出願番号 : 特願2011-273922 出願人 : 高知大学 発明者 : 宇高恵子

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想定される技術移転

1.固形悪性腫瘍に対する免疫療法薬の開発 製薬化を目指した臨床試験 2.造血器悪性腫瘍に対する免疫療法薬の開発 製薬化を目指した臨床試験 3.ペプチドのMHC class II 分子への結合活性測定法を利用した a. ペプチド免疫療法適格患者のスクリーニング法の開発 b. 任意の抗原に対するTh誘導性ペプチドの開発研究 4.アレルギーあるいは自己免疫疾患の治療薬の開発 抗原特異的制御性T細胞誘導法の開発

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お問い合わせ先 〒783-8505 高知県南国市岡豊町小蓮 高知大・医・免疫 宇高恵子 TEL: 088-880-2317 FAX: 088-880-2320 [email protected]