名前：師川 紘一【信州大学 医学部小児医学教室】
発表形式：Oral Presentation
Title:
Cord-blood-derived T and natural killer cells engineered via the piggyBac transposon system to express a ligand-based CAR targeting the CD116/CD131 complex
Authors:
Hirokazu Morokawa1, Miyuki Tanaka1,2, Koichi Hirabayashi1, Aiko Hasegawa1, Shoji Saito1,2, Yozo Nakazawa1,2,3
Affiliations:
1. Department of Pediatrics, Shinshu University School of Medicine, Matsumoto, Japan
2. Center for Advanced Research of Gene and Cell Therapy, Shinshu University School of Medicine, Matsumoto, Japan
3. Institute for Biomedical Sciences, Interdisciplinary Cluster for Cutting Edge Research, Shinshu University, Matsumoto, Japan
Abstract:
Background: Chimeric antigen receptor (CAR)-T cell therapy redirected to specific antigens on tumor cells is a promising immunotherapy strategy for various cancers. However, CAR-T cells can induce substantial toxic effects, and it is sometimes difficult to manufacture them because they are produced on an individual-patient basis. Using a non-viral gene delivery, the piggyBac transposon system, we have developed a ligand-based CAR-T cells redirected to the granulocyte-macrophage colony-stimulating factor (GM-CSF) receptor (GMR, CD116/CD131 complex), highly expressed in subtypes of myeloid malignancies. PiggyBac transposon-mediated, peripheral blood-derived GMR CAR-T cells are abundant in a native or stem cell-like memory T cells, showing a persistent antitumor effect in a xenograft mouse model. Cord blood (CB) offers an attractive, allogeneic, off-the shelf source for immunotherapy and is widely used as an alternative source of stem cell for allogeneic hematopoietic stem cell transplantation. Additionally, administration of CAR natural killer (NK) cells has been shown to have antitumor effects without major toxic effects, such as cytokine release syndrome, neurotoxicity, or graft-versus-host disease.
Aims: In this study, we engineered CB-derived GMR CAR-T and CAR-NK cells via the piggyBac transposon system for more effective and safer cellular therapeutics.
Methods: Mononuclear cells from frozen CB were electroporated with both GMR CAR-transposon and piggyBac transposase plasmids. The electroporated cells were cultured in a defined T-cell medium supplemented with recombinant interleukin (IL)-7 and IL-15, or in a NK-cell medium supplemented with recombinant IL-2 and IL-15. The cells were collected after 14 days of culture. The GMR CAR-T and CAR-NK cells were counted, and CAR expression and immunophenotype were characterized. To examine the anti-tumor activity, CAR-T and CAR-NK cells were co-cultured with the human acute myeloid leukemia cell line MV4-11 at an E:T ratio of 1:1, 1:2, or 1:4.
Results: We obtained GMR CAR-T and CAR-NK cells from CB via the piggyBac transposon system. Most CAR-positive T cells exhibited the CD45RA+ CCR7+ phenotype, suggesting that they exhibited the native or stem-cell memory T-cell phenotype. CAR-T and CAR-NK cells eradicated almost all the MV4-11 cells in culture. The results of additional analyses ongoing at the time of the abstract submission will be disclosed at the annual meeting.
Summary/Conclusion: GMR CAR-T and CAR-NK cells can be successfully generated non-virally from CB via the piggyBac transposon system. This approach can greatly improve the limitations of current CAR-T therapies.
The EHA2021 受賞レポート
この度は26th Congress of European Hematology Association (EHA)の参加にあたり、日本血液学会EHA Travel Award に採択いただきまして、誠にありがとうございました。本年はCOVID-19 の影響があり、Web開催となってしまい、現地にいけなかったことは残念ではありましたが、とても貴重な経験となりました。海外での学会参加は2度目となりますが、今回はOral Presentation ということで、非常に緊張しました。何とか発表を終えることができ、また成長した姿でこのような場で発表したいと強く思いました。私のようなものにも、温かく質問してくださいました座長の先生方、スタッフの皆様には感謝申し上げます。
今回私は、臍帯血を用いて、非ウイルス法によるCAR-T、CAR-NK細胞の作製について発表させていただきました。現在CAR-T細胞療法は、再発・難治性腫瘍の治療の切り札として期待され、様々な血液腫瘍や固形腫瘍を対象とした新規CAR-T細胞の開発が進められております。さらに次世代型CAR-T細胞療法として、他家CAR免疫細胞療法の開発が注目されております。既存の自家CAR-T細胞療法では、がん治療中の患者自身の血液からCAR-T細胞を作製するため、製造不良が少なからず発生する、製造に数週間を要する、その結果薬価が超高額になるなどの製造における課題があります。一方、他家CAR免疫細胞療法では、健常ドナーから提供されるため、製造不良が生じにくく、事前に製造・保管しておくことで最適なタイミングで十分量のCAR免疫細胞を投与することが可能になります。 また、NK細胞にCAR遺伝子を導入したCAR-NK細胞は、ヒト白血球型抗原(HLA)不一致でも移植片対宿主病をきたさない、CAR-T細胞療法では高頻度に出現するサイトカイン放出症候群などの重篤な免疫関連合併症が起こりにくいとの報告があり、安全面で優れる可能性があります。
われわれは現在、臍帯血を用いた他家製品の開発を目指しています。臍帯血は造血幹細胞移植と同様に、”off-the-shelf”細胞製剤を実現できる可能性があります。今回、独自の骨髄系腫瘍に対するGM-CSF受容体(GMR)を標的としCARおよび非ウイルス遺伝子改変法（piggyBac法）を用いて、世界で初めてとなる非ウイルス遺伝子改変臍帯血由来CAR-T細胞およびCAR-NK細胞の作製を行いました。臍帯血由来CAR-T細胞、CAR-NK細胞は末梢血を用いた場合と同様の方法で作製できますが、幼若細胞が主なため、細胞増殖を促すためには、サイトカインなど培養法を工夫する必要がありました。一方で、幼若細胞が主であることは、疲弊を起こしにくく、効能面でも優れる可能性が示唆されました。さらに改良を重ね、他家製品の開発を目指したいと思います。
今回の学会を通し、海外の若手研究者の積極的な議論の姿勢が印象的でした。そのためには幅広い知識が必要であり、今後に向けて良い経験となりました。
最後になりますが、今回このような素晴らしい機会をいただき、日本血液学会国際委員会、事務局の皆さまに心より感謝いたします。また、今回の研究にあたり、臍帯血確保にご協力いただきました信州大学産婦人科 塩沢丹里教授、菊地範彦先生をはじめ、同教室の先生方、日々ご指導いただいている中沢洋三教授、田中美幸先生はじめ、お世話になったすべての皆さまにこの場をお借りして厚く御礼申し上げます。
