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

研究背景と開発の必要性（ニーズ）

本研究開発のコンセプト

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

ICB抵抗性を克服する 免疫療法

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〜

個別化治療（高額） 自己血液を利用した細胞療法

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

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

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 個別化医療（高額）

患者毎のがん遺伝子変異解析

多様ながん抗原を同時に標的とする免疫療法

コストを抑えて広く応用 可能な免疫療法

治療抵抗性獲得の問題 標的分子変異による治療抵抗性

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〜

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

汎用性の向上（低コスト）

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

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

熊本大学大学院

1型インターフェロン産生 ミエロイド細胞

コストパフォーマンス

多様な抗原を同時に標的とする

免疫応答を惹起

ICB抵抗性を克服

HLA非依存性の 効果（汎用性）

ニーズ

Day 26-27

pMC-DC Myeloid cell (MC)

Day13-14 Day0 Day 23-24 Day 6-7

OP9 Feeder

Proliferating Myeloid cell (pMC) ESC or iPSC

Passage c-Myc transduction Passage

GM-CSF IL-4 + GM-CSF GM-CSF + M-CSF

ESC or iPSC Mesoderm Myeloid cell

100 mm 100 mm 20 mm

Proliferation factor

20 mm

DC-like cell

IL-4 GM-CSF

Zhang R. et al. Cancer Immunol. Res. 2015

day

pMC

0

0.5

1

1.5

2

2.5

0 1 2 3 4

Num

. of c

ells

（O

.D.5

95）

GM-CSF

Medium

GM-CSF / M-CSF

M-CSF

pMC

A B

C

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

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

0"

1000"

2000"

3000"

4000"

IFN

-α (p

g/m

L)

pMC

IFN-α-pMC IFN-α-pMC

0

0.5

1

1.5

0 1 2 3 4

IFN-α-pMC N

um. o

f cel

ls"

（O

.D.5

95）

GM-CSF

Medium

GM-CSF / M-CSF

M-CSF

Rel

ativ

e ex

p.(×

10-2

)

0

2

4

6

Medium

pMC

IFN-α-pMC Ccl6 Ccl9 Ccl3 Ccl2 Il16 Ccl22 Cx3cl1 Ccl4 Cxcl2 Ccl12 Cxcl9 Ccl5 Cxcl10

A B C

E F

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〜

Rel

ativ

e ex

p.

Cxcl10

0"

50"

100"

150"

200"*

D

GM-CSF非存在下でも 1型IFNを産生

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

1型IFN産生能を賦与したpMC 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

No treatment pMC

IFN-α-pMC

Tum

or v

olum

e (m

m3 )

(Days)

0"

500"

1000"

1500"

2000"

5" 10" 15" 20"

Distant site

0

500

1000

1500

2000

5" 10" 15" 20"

Treatment site

* *

No treatment pMC

IFN-α-pMC

0"

5"

10"

15"

20"

4" 6" 8" 10" 12"0

5

10

15

20

4" 6" 8" 10" 12"Tota

l flux

(×10

8 pho

ton/

sec)

(Days)

* *

0 5 6 7 12 13 14

Tumor Treatment Treatment

day5

day7

day11

Color Scale"Min = 2.44e6"Max = 6.72e7

Mice"C57Bl/6"

"Tumor"

B16-OVA

Mice"C57Bl/6"

"Tumor"

B16-OVA

Mice"C57BL/6"

"Tumor"

B16-OVA

Tum

or v

olum

e (m

m3 )

(Days)

0"

1000"

2000"

3000"

5" 10" 15" 20"0

1000

2000

3000

5" 10" 15" 20"

No treatment IFN-α-pMC

rIFN-α *

n.s.

IFN

-α (p

g / m

L)

0

100

200

300

400

500

0 10 20

IFN-α-pMC

rIFN-α (104 units)

×10 ×40 ×10 ×40 ×10 ×40

Day 1

Day 2

Day 3

Day 4

Day 1

Day 2

Day 3

Day 4

Day 1

Day 2

Day 3

Day 4

Treatment tumor Distant tumor Draining lymph node

1 mm 1 mm 1 mm 200 μm 200 μm 200 μm

A B

C

D

E F

G

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〜

がんの局所に投与すると 遠隔部位のがんまでも制御

リコンビナント1型IFNよりも 優れた効果を発揮する

低レベルの1型IFNを 持続的に産生

投与局所に留まって抗腫瘍効果を発揮

Depletion Ab Control Ab

Treatment site Distant site

Tum

or v

olum

e (m

m3 )

0"500"

1000"1500"2000"2500"

0"200"400"600"800"

1000"* *

0"

4"

8"

12"

16"

Cd3e

Rel

ativ

e ex

p.

Treatment site Distant site

0"5"

10"15"20"25"30"

Cd8

0"50"

100"150"200"250"

Gzmb

** **

** **

** **

Spleen

系列1 系列8

0"1"2"3"

1

3

5

7 9

11

13

15

17

19

21

23

TRBV

TRBJ

Distant site

系列1 系列8

0"3"6"9"

1

3

5

7 9

11

13

15

17

19

21

23

TRBV

TRBJ

Treatment site

系列1 系列8

0"

10"

1

3

5

7 9

11

13

15

17

19

21

23 TRBJ

TRBV

IFN-α-pMC pMC No treatment

Treatment

Distant

CD

8

Rank TRBV TRBJ CDR3 Reads Frequency Left Rank Spleen Rank1 TRBV16 TRBJ2-7 CASSLELGGREQYF 2172 3.87 1 -2 TRBV5 TRBJ2-3 CASSQGLGGAETLYF 1740 3.10 - -3 TRBV5 TRBJ1-6 CASSQDPHSYNSPLYF 1473 2.63 - -4 TRBV5 TRBJ2-7 CASSPPGGKEQYF 1347 2.40 - -5 TRBV13-1 TRBJ1-6 CASRGDNSPLYF 1061 1.89 58 -6 TRBV16 TRBJ2-5 CASSVTVGQDTQYF 1019 1.82 - -7 TRBV20 TRBJ2-4 CGARGAENTLYF 1017 1.81 - -8 TRBV13-3 TRBJ2-7 CASSLGGYEQYF 905 1.61 32 -9 TRBV5 TRBJ2-3 CASSPPGGSETLYF 854 1.52 - -10 TRBV13-2 TRBJ2-1 CASGDGGNYAEQFF 758 1.35 8 411 TRBV20 TRBJ1-2 CGATRGANSDYTF 585 1.04 7 312 TRBV1 TRBJ1-5 CTCSRDNQAPLF 570 1.02 - -13 TRBV2 TRBJ2-5 CASSQVGPDTQYF 565 1.01 - -14 TRBV13-1 TRBJ2-1 CASRDSLAEQFF 562 1.00 46 -15 TRBV26 TRBJ2-1 CASSLPAIDNYAEQFF 416 0.74 - -16 TRBV16 TRBJ2-3 CASSLDNRGAETLYF 408 0.73 61 -17 TRBV4 TRBJ2-3 CASSLGAAETLYF 368 0.66 70 -18 TRBV15 TRBJ1-2 CASSLESSDYTF 361 0.64 36 119 TRBV14 TRBJ1-6 CASSFHRDYNSPLYF 356 0.64 - -20 TRBV5 TRBJ2-5 CASSPPGGEDTQYF 354 0.63 14 -21 TRBV13-3 TRBJ2-3 CASGQGSAETLYF 354 0.63 - -22 TRBV20 TRBJ1-3 CGARDNSGNTLYF 301 0.54 83 5923 TRBV13-2 TRBJ2-2 CASGDVGNTGQLYF 269 0.48 - -24 TRBV13-1 TRBJ1-4 CASQGADERLFF 267 0.48 - -25 TRBV5 TRBJ2-4 CASSQTQGGSQNTLYF 255 0.45 - -26 TRBV2 TRBJ2-7 CASSQEGDNYEQYF 255 0.45 57 -27 TRBV2 TRBJ2-1 CASSQDTGFYAEQFF 247 0.44 - -28 TRBV5 TRBJ2-3 CASSQDYRLGSSAETLYF 241 0.43 - -29 TRBV13-3 TRBJ2-1 CASSGQGNYAEQFF 238 0.42 97 -30 TRBV19 TRBJ2-4 CASSRTGGSQNTLYF 236 0.42 - -

TRB Ranking Top1-50 Negative"tetramer

OVA"tetramer

CD8α

Tetra

mer

0"20"40"60"80"

100"

E: T ratio

Lysi

s (%

) Ag peptide Medium

(-)

wtAdpgk

mAdpgk

Peptide

EphA2

Num

ber o

f spo

ts

0"500"

1000"1500"

(-)"

wtA

d"m

Ad"

wtR

e"m

Re"

EphA

2 D

b"M

C38"

RMA-S

**

ASMTNRELM"

ASMTNMELM"

A

D E F G

B C

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〜

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 細胞傷害分子Gzmb発現を誘導

CD8+細胞を除去すると 効果が消失＝CD8+T細胞依存性

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 T細胞が存在

ネオアンチゲン反応性 T細胞応答を誘導

0"

1000"

2000"

3000"

4000"

5" 10" 15" 20" 25"0"

1000"

2000"

3000"

4000"

5" 10" 15" 20" 25"

Treatment site Distant site

(Days)

Tum

or v

olum

e (m

m3 ) Mice"

CD11c-DTR → WT

"B16-OVA"

WT

No treatment

IFN-α-pMC

DTx

IFN-α-pMC / DTx

n.s.

0

Tumor

5 6 7

Treatment

DTx

4

DTx

12 13 14 11

Treatment

DTx DTx

CD11c+ XCR1+ DC CD11c+ XCR1- DC CD169+ F4/80- Mφ

0"

500"

1000"

1500"

0"

500"

1000"

1500"

0"

500"

1000"

1500"

MFI"

(αH

2-Kb

/OVA

)

CD11c+ XCR1+ DC CD11c+ XCR1- DC CD169+ F4/80- Mφ

0"

4000"

8000"

12000"

16000"

0"

4000"

8000"

12000"

16000"

0"

4000"

8000"

12000"

16000"

MFI"

(αC

D86

)

A

C D

B E

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

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

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

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〜

NUGC-4(GFP) iPS-ML(PKH-26) GFP発現腫瘍細胞

SCID mouse

赤色蛍光色（PKH26）標識 iPS-MLを腹腔内投与

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）

200μm"

Cancer"

iPS-ML"

肝転移モデル 200 µm �

腹膜播種モデル

Tumor"

Meta"Liver"

Spleen"

Tumor"

Portal region

Cancer"iPS-ML"

Metastases

Spleen　　　

MKN45

がん局所に集積 がん組織内に浸潤

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〜

Day 2 9" 16 23 30

腫瘍増殖率

0  

10  

20  

30  

40  

50  

60  

70  

80  

day2   day9   day16   day22   day30  

control  

IFNb-­‐ML  

     

0 3 0 6 0 9 0 1 2 0 1 5 00

2 0

4 0

6 0

8 0

1 0 0

D a y s   e la p s e d

surv

ival  (%

)c on t ro l

IF Nb-­‐ ML

P<0.0001

Days after cancer cell implantation

Days after cancer cell implantation

治療

   

Con

trol

ML/

IFNβ

Tum

or g

row

th"

surv

ival

(%)

ES-ML/IFNβ"

Control（未治療）

Control（未治療）

ES-ML/IFNβ"

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〜

Con

trol

Day 10 17 24 31 38 45

10 17 24 31 38 45

ML/

IFNβ+γ"

Tum

or g

row

th"

Days after cancer cell implantation

surv

ival

(%)

iPS-ML/IFNβ+γ"

Control（未治療）

Control（未治療）

iPS-ML/IFNβ+γ"

Day  10〜  週2回  ×  4週間  腹腔内投与  

0"10"20"30"40"50"60"70"80"90"

0"10"20"30"40"50"60"70"80"90"

100"

0" 20" 40" 60" 80" 100" 120"SK-Hep-1 > SCID

閉鎖式自動細胞培養装置 WAVE-25

Cell Processing Center�（熊本大学生命科学研究部 総合研究棟 ８F）

Air outlet filter

Inoculation/harvest lines

Optional tubing

Cellbag rod

Air inlet filter

Optical pH sensorembeddedin bag

Optional tubing

Optional tubing

Optical DO sensorembeddedin bag

Needlelesssampling port

6 29-0566-95 AA

Regulatory readinessThe ReadyToProcess WAVE 25 system is suitable for biomanufacturing of regulated products under various Quality Management Systems. The use of UNICORN software in a 21 CFR Part 11 and GAMP 5 compliant manner enables use of the system in a regulated environment. Individual user access permissions can be set and individual users are password-protected. Active processes can be locked to enable unattended operations without the risk of unauthorized interference. All records are stored in a single, unalterable database, including results and extended run documentation. Additional validation support includes comprehensive documentation on control system validation as well as IQ/OQ services. Available validation support documentation includes:

• Detailed description of the development model used for UNICORN software

• 21 CFR Part 11 system assessment in checklist format

• Audit report and 21 CFR Part 11 conclusion on functionality by an external, independent expert

Networking capabilitiesUNICORN software operates in Windows XP® and Windows® 7 environments and the network ability allows real-time control from a remote or local computer. Communication is Ethernet-based and each instrument is controlled by a dedicated instrument server. One database can be connected to 32 systems and up to three instruments can be controlled simultaneously from one UNICORN client.Results are saved locally, in the rocker, during the run and then stored on the database server. Because results and instructions are saved locally on the embedded drives, a run can continue even in the event of a network communication failure.

UNICORN software can be integrated in a supervisory control and data acquisition (SCADA) system such as the Emerson DeltaV™ control system using the UNICORN OPC server.

Fig 8. Presentation of typical Cellbag bioreactor fittings.

Table 2. Selection of Cellbag bioreactor sizes

Cellbag bioreactor* Working volumeCellbag 2 L 300† mL to 1 L

Cellbag 10 L 500 mL to 5 L

Cellbag 20 L 1 to 10 L

Cellbag 22 L 1 to 10 L

Cellbag 50 L 5 to 25 L

* All Cellbag bioreactor sizes are available with internal perfusion filter for perfusion cultures and/or can be equipped with single use optical pH (pHOPT) and DO (DOOPT II) sensors.

† Cellbag bioreactors with optical sensors require 300 mL minimal working volume. Depending on application and configuration, it might be possible to cultivate below the recommended minimum volume. However, it is highly recommended to stay above this volume for applications that require high agitation and pH and DO control. The temperature, pH, and DO sensors need to be submerged in liquid throughout the complete rocking cycle to function correctly.

Cellbag bioreactors Cellbag bioreactors are single-use bags for the noninvasive mixing of culture medium and cells during cultivation (Fig 8). Cellbag bioreactors require no sterilization or cleaning steps. The disposable bioreactors provide a suitable environment for cell growth while minimizing the cross-contamination risk. The bags are manufactured from multilayer, laminated, clear USP Class VI plastics and are easily connected to the full suite of ReadyToProcess cell culture, purification, and fluid handling products. The selection of Cellbag bioreactors is listed in Table 2. For more information about Cellbag bioreactors, see data file 28-9511-36.

冷凍 冷蔵

培

安キ

安キ

遠心

冷凍

冷

凍

冷蔵

冷蔵 加温

WAVE PRO

Sealer

顕微

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

閉鎖式細胞 プロセシング装置

培

冷凍

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

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。

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。

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

1型IFN iPSC-pMC

T細胞活性化

T細胞浸潤を誘導するケモカイン

DC

直接抑制効果

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  

ヒトiPSC由来ミエロイド細胞を用いたがん治療