~ゲノム編集した患者さん由来iPS細胞・ヒトiPS細胞ストックともに成功~ポイントヒトT細胞から作製したiPS細胞(T-iPS細胞)から、ヒトの体内のキラーT細胞により近い再生キラーT細胞注1)を誘導する新たな条件を見出した。再生キラーT細胞を誘導する過程の(DP胸腺細胞注2))の段階において、余計なT細胞受容体(TCR)注3)の再構築が起こり、抗原注4)を特定する能力が低下することが明らかになった。そこで、T-iPS細胞において、遺伝子の機能をゲノム編集で無効にすると(遺伝子ノックアウト)、余計なTCRの再構築をすることもなく、安定的なTCRを備え、がん細胞に対して有効な攻撃をするキラーT細胞を作製することができた。一方で、T細胞に由来しないiPS細胞ストック(HLAホモiPS細胞ストック注5))を用いる場合、抗原情報を備えたTCRを導入するのみで、抗原を特定できる再生キラーT細胞を作製することが出来た。TCRを安定化させて抗原を特定する能力は、副作用の回避にも有用であり、がん免疫療法への実用化が期待される。T-CiRA)らの研究グループは、ヒトT細胞由来iPS細胞を用いてがん細胞を攻撃するキラーT細胞を作製し、その性質を調べました。すると、作製した再生キラーT細胞は生体内のキラーT細胞により近い性質を持つ一方で、DP胸腺細胞という前駆細胞の段階において、生体内での発生同様にT細胞受容体の再構築が起こる、つまり余計な再構築が起こるために本来の抗原を特定する能力が低下することが分かりました。そこで、T細胞受容体再構築を引き起こす遺伝子をヒトT細胞由来iPS細胞においてゲノム編集で除外することにより、余計なT細胞受容体の再構築を防ぐことに成功し、生体内/外においてがん細胞に対して有効な攻撃をしかけるキラーT細胞を誘導できることを確認しました。一方で、T細胞に由来しないiPS細胞であるHLAホモiPS細胞ストックのiPS細胞を用いる場合、抗原情報を備えたT細胞受容体を導入するのみで抗原特異性の安定したキラーT細胞を作製することが出来ました。T細胞受容体を安定化させて抗原特異性を維持することは、治療効果の向上のみならず副作用の回避にも有用です。これらの結果は、iPS細胞由来T細胞を用いたがん免疫療法の実用化に向けた安全性と有効性を示す結果の一つとなります。Cell」でオンライン公開されました。加えて第4の治療法として免疫療法が注目されています。がんの免疫療法ではがん細胞を攻撃するキラーT細胞が要となりますが、キラーT細胞を多数得ることが難しいことと、キラーT細胞ががん細胞に攻撃を続けることによって次第に疲弊してしまうことが課題でした。そこで、患者さんの疲弊したキラーT細胞からiPS細胞を作製し、再びキラーT細胞へ分化させることで、元気に若返らせたキラーT細胞をたくさん作る手法が開発されました。これまでのT細胞の研究から、より質の高いキラーT細胞を誘導するにはDP胸腺細胞というキラーT細胞の前駆細胞を経る必要があることが示唆されていました。本研究で研究グループは先ず、DP胸腺細胞を経て質の高いキラーT細胞を誘導する新たな手法を確立しました。DP胸腺細胞の段階では余計なT細胞受容体の再構築が普遍的におこり、それによってキラーT細胞の抗原特異性の能力が落ちることを見出しました。安全で有効ながん免疫治療法開発には、キラーT細胞のがん細胞への抗原特異性を完全にする必要があるため、その安定性を高めることを目的とした実験を進めました。ヒトT細胞由来iPS細胞から作製した再生キラーT細胞では、DP胸腺細胞の段階において、余計なT細胞受容体の再構築が起こり、抗原を特定する能力が低下することが分かりました。本研究ではまず、以前に報告した手法を用いて、がん患者さんの血液の中にあるキラーT細胞からiPS細胞を作製しました。すると、がん細胞で発現される抗原に反応するキラーT細胞(抗原特異的キラーT細胞)は、本来100%近くであるはずがCD8β注6)が発現しているT細胞のうち68.9%の割合でした(図1a-c)。発現している全てのキラーT細胞の中でみると、約40%が抗原特異性を失っていることが分かりました。キラーT細胞はCD8だけを発現(CD4-CD8)する。DP胸腺細胞は、CD4とCD8を共に発現するので、図中のCD4+CD8α+に分布する細胞はDP胸腺細胞。分化刺激後の図中CD8α+CD8β+に分布する細胞はキラーT細胞。HLA-A*02:01/GPC3144-152はがん細胞で発現される抗原を認識するT細胞受容体に反応する試薬。分化刺激後にこのT細胞受容体を発現し、CD8β+に分布する細胞は抗原特異的なキラーT細胞。CD8β+の分画において68.9%の割合で分布している。RAG2遺伝子をゲノム編集で取り除いた後の遺伝子発現の変化。CD8β+の分画において抗原特異的なキラーT細胞が99.8%の割合にまで上昇した。ヒトT細胞由来iPS細胞をゲノム編集すると、余計なT細胞受容体の再構築をすることもなく、安定的なT細胞受容体を備え、がん細胞に対して有効な攻撃をする再生キラーT細胞を作製することができました。ここまでの実験で、DP胸腺細胞の段階で余計なT細胞受容体が再構築されていることがわかり、T細胞受容体の再構築にはRAG2遺伝子が関わっていることも分かりました。そこで、研究グループは、CRISPR/Cas9注7)を用いてヒトT細胞由来iPS細胞からRAG2遺伝子を除外して、余計なT細胞受容体の再構築が起こることを防ぎました。ゲノム編集後の遺伝子を解析すると、抗原特異的キラーT細胞の割合がCD8β+の分画において99.8%まで上昇しました(図1d)。次に、培養器内での細胞の機能を確認するため、ゲノム編集後の再生キラーT細胞とがん細胞を共培養すると、再生キラーT細胞がすばやくがん細胞を認識し、死滅させる様子が確認されました(図2)。がんのモデルマウスにゲノム編集後の再生キラーT細胞を2回に分けて投与し観察すると、投与したマウスは、投与しないマウスに比べ寿命が延び、がん腫瘍の大きさの測定結果から、がんの進行も遅くなることが分かりました(図3)。以上の結果から、ヒトT細胞由来iPS細胞のRAG2をゲノム編集で除外すると、生体内/外においてがん細胞に対して有効な攻撃をしかける再生キラーT細胞が作製できることが確認できました。ゲノム編集後の再生キラーT細胞を移植した群)。(b)実験におけるマウスの生存率の推移。iPS細胞ストックを用いて、抗原情報を備えたT細胞受容体を導入することで、抗原を特定できる再生キラーT細胞を作製することが出来た。これまでの研究は患者さん自身の細胞からヒトT細胞由来iPS細胞を作製する自家移植のがん免疫治療法を目指した研究でしたが、今後多くの方にがん免疫治療法をお届けするには、他家移植の再生医療を目指したiPS細胞ストックを用いる方法があります(免疫細胞の再生医療は、HLAホモ接合体注8)を適合した場合、他家移植における拒絶反応のリスクが低いと言われています)。研究グループは、最後に、末梢血(末梢血内の単球)由来iPS細胞ストックを用いた方法で研究を行いました。iPS細胞ストックからキラーT細胞を作製する上で、抗原特異性を持たせるため、抗原情報を持ったT細胞受容体を導入して分化の刺激を加えました。次に、分化させた細胞を遺伝子解析してキラーT細胞に特徴的な遺伝子を確認し、作製した再生キラーT細胞とがん細胞を共培養させて、再生キラーT細胞ががん細胞を攻撃することを確認しました。がんのモデルマウスに再生キラーT細胞を2回に分けて投与し観察すると、投与したマウスは、投与しないマウスや、末梢血から取り出したキラーT細胞(iPS細胞を介さない)に同じT細胞受容体遺伝子を導入して移植したマウスに比べ、寿命が延び、がん腫瘍の大きさの測定結果から、がんの進行も遅くなることが分かりました。以上の結果から、iPS細胞ストックを用いた方法でも、生体内/外においてがん細胞に対して有効な攻撃をしかける再生キラーT細胞が作製できることが確認できました。PBT:末梢血から取り出したキラーT細胞を移植した群(T細胞受容体導入)。大きく期待されています。本研究では、がん免疫療法の一つの課題として、キラーT細胞のがん細胞への抗原特異性の能力が低下してしまうことを見出し、T細胞受容体を安定化させる手法がキラーT細胞の抗原特異性の低下を防ぐことを明らかにしました。本研究では患者さん自身の細胞とiPS細胞ストックの細胞の双方からT細胞受容体が安定した抗原特異的キラーT細胞を作製することに成功しました。本研究の成果は自家移植と他家移植におけるがんの免疫療法の実用化に向けて安全性と有効性を向上させる重要な結果の一つとなります。免疫においてはたらく細胞の一種。ヘルパーT細胞は抗原注4)を認識してその情報を他の免疫細胞に伝えるはたらきをもつ。すると、その抗原に対応するキラーT細胞が活性化し、異物を攻撃して分解する。thymocyte)ヘルパーT細胞とキラーT細胞へ分化できる未成熟なT細胞。胸腺というリンパ器官で分化・成熟する。注3)T細胞受容体T細胞の細胞膜上に発現している抗原受容体分子のことを示す。生体内に入ると免疫系を刺激して、特異的な反応を誘発させる物質の総称。がん細胞も抗原であり、その抗原に結合できるT細胞受容体注3)を持つキラーT細胞だけが、がん細胞の抗原に結合して活性化し、がん細胞を攻撃できる。抗原に合ったT細胞受容体を持たないキラーT細胞は活性化されず、がん細胞を攻撃できない。注5)再生医療用iPS細胞ストックプロジェクトHLAホモ接合体の細胞を有する健康なドナーからiPS細胞を作製し、あらかじめ様々な品質評価を行った上で、再生医療に使用可能と判断できるiPS細胞株を保存するプロジェクト。再生医療用iPS細胞ストックプロジェクト注6)CD4、CD8細胞表面上のマーカー分子。ヘルパーT細胞や樹状細胞、マクロファージなどで発現している。ヘルパーT細胞は、CD4だけを発現(CD4+CD8-)し、キラーT細胞はCD8だけを発現(CD4-CD8+)する。ヘルパーT細胞とキラーT細胞の共通の祖先であるDP胸腺細胞は、CD4とCD8を共に発現していることからDP胸腺細胞(CD4+CD8+)と呼ばれる。Repeat)という塩基配列とCas9というDNA切断酵素と、切断させたい場所へとCas9を誘導するガイドRNAを使うことで、任意の場所のDNAを切断することができる。ゲノム編集技術の一つ。Antigen)の略で、細胞の自他を区別する型。ヒトの免疫に関わる重要な分子として働く。自身の持っている型と異なるHLA型の人から細胞や臓器の移植を受けると、体が「異物」と認識し、免疫拒絶反応が起こる。iPS細胞研究基金お問い合わせ。