塩基編集スクリーニング技術の腫瘍免疫治療T細胞研究への応用

免疫細胞療法、例えばT細胞移入療法やCAR T細胞療法は、一部の疾患分野において臨床がん治療の重要なツールとなっています。しかし、大多数のがん患者は細胞療法から恩恵を受けることができず、抵抗性は癌細胞の内在的変化（例えばB2Mの欠失、抗原の欠失またはCD58の欠失やダウンレギュレーション）または免疫抑制性腫瘍微小環境における細胞製品の制御による可能性があります。本研究は、塩基編集スクリーニング技術を用いて、既知または潜在的に臨床関連のある遺伝子部位における数千の変異体を生成し、これらの変異体がT細胞のバイオマーカーに与える影響を探索し、これらの変異体を利用して既存および将来の細胞癌免疫療法を改善する可能性を提案しています。

研究背景

本研究はZachary H. Walsh、Parin Shah、Neeharika Kothapalli、Shivem B. Shahらによって共同で行われ、彼らは異なる研究機関に所属し、深い研究背景と専門能力を有しています。本研究は《Nature Biotechnology》に発表され、DOIは10.1038/s41587-024-02235-xです。この研究では人間のT細胞における大規模並行塩基編集スクリーニングを実現し、抗腫瘍免疫マーカーに影響を与える可能性のある多数の変異体を明らかにしました。

研究プロセス

研究はまず、臨床関連の一塩基変異（SNVs）の編集方法を改良し、遺伝子編集を実現しました。その後、研究者は主要なT細胞機能に関連する102の遺伝子の変異体を生成することを目的とした8142種類のABE sgRNAを含むライブラリ（ClinVarライブラリ）を設計しました。

複数のスクリーニングプログラムを採用し、研究者はT細胞機能マーカーに影響を与える変異体を特定しました。これには、活性化、短期および長期の増殖、ならびにサイトカイン産生が含まれます。

臨床で知られている遺伝子変異の一般化と、研究で発見された新しい変異POI（GOF）およびLOF変異が発掘されました。特に、PIK3CDやPIK3R1などの重要な遺伝子において顕著です。また、LCK、SOS1、AKT1、RHOAなどのT細胞特異的な他の重要な遺伝子も特定されました。

研究結果

このスクリーニング技術により、研究者はT細胞の増殖と機能に影響を与えるGOFおよびLOF変異を特定しただけでなく、これらの変異を有するT細胞が腫瘍細胞モデルとの共培養時に信号伝達、サイトカイン産生、および腫瘍細胞の溶解能力が増強されることを明らかにしました。実験では、スクリーニングで得られたGOF変異体が栄養素特異的な信号伝達、サイトカイン産生、および白血病細胞の殺傷能力を強化できることが示されました。これは、CD58の欠失のように、細胞療法に対して抵抗力を持つとされるシナリオでも強化された抗原特異的活性を示しています。

研究の結論と意義

本研究は、正確な塩基編集スクリーニング技術が、既存および将来の細胞癌免疫療法を改善する可能性のある変異を特定および特徴化するための効果的なツールであることを示しています。最適化されたT細胞は、顕著な利点を持つ変異体を装備し、活性化シグナル、サイトカイン産生、および特定の黒色腫および白血病モデルに対する細胞毒性活性を強化しました。同時に、T細胞の内在的な特性が抗腫瘍能力と臨床的成功率を決定し、スクリーニングされた変異体は将来の細胞治療の改良に利用されることが期待されています。

この研究の方法と発見は、個別化がん治療の発展を潜在的に推進するだけでなく、臨床免疫複合症候群に関連するSNVsを識別および理解するための新しいツールを提供し、この方法は以前に記述されたVUSの再分類に適用される可能性があり、より迅速な臨床診断と意思決定をサポートします。