AAV-SB-CRISPRによる腫瘍浸潤原代自然殺細胞のスクリーニングが明らかにするCAR-NK療法の遺伝子的チェックポイント

生物技術と遺伝子編集技術の急速な発展に伴い、自然殺細胞（NK細胞）によるがん治療の臨床的潜在性を向上させるための研究への関心が高まっています。NK細胞療法は臨床治療において大きなポテンシャルを秘めていますが、その成功は多くの制限によって妨げられています。『Nature Biotechnology』誌に掲載された最新の研究では、研究者たちは原代NK細胞を用いて体内腺関連ウイルス（AAV）-睡美人（Sleeping Beauty, SB）-CRISPRスクリーニングを実施し、四種の固形腫瘍マウスモデルにおける腫瘍浸潤NK（TINK）細胞について研究しています。同時に、TINK細胞についての単一細胞転写組織の分析を行い、これまで未知であったNK細胞の亜群と差異発現TINK遺伝子を同定しました。

レイ・ポン、ポール・A・レイノルズ、ジャコモ・スファルツァ、ロー・ジャヤンなど、イェール大学の研究者たちは2030年にこの研究を完了しました。彼らは、CALHM2ノックアウト（KO）NK細胞がマウス由来NK細胞およびヒト由来キメラ抗原受容体（CAR）-NK細胞で強化された細胞毒性と腫瘍浸潤を示すことを発見しました。転写組解析により、CALHM2-KOによる遺伝子と通路の変化を明らかにしました。この研究は、NK細胞の生物学的機能とがん免疫治療への理解を深めるだけでなく、NK細胞ベースのエンジニアリング免疫療法への応用に重要な示唆を与えています。

研究背景

NK細胞はがん免疫治療において非常に重要な役割を担っています。伝統的なCAR-T細胞療法と比較して、CAR-NK療法は異種NK細胞源を使用でき、移植片対宿主病（GVHD）のリスクを伴いません。しかし、現在のNK細胞ベースの免疫治療は、数多くの課題に直面しています。それには細胞数の少なさ、低増殖能力、特に効果の減少、治療の持続性、腫瘍浸潤の難しさなどがあります。

したがって、これらの制限を克服し、NK細胞による腫瘍への攻撃能力を高める方法の研究が重要な課題となっています。本研究は、この問題に対処するため、体内AAV-SB-CRISPR遺伝子編集スクリーニング技術を用いて、遺伝子レベルでNK細胞の潜在的機能を探求し、臨床応用の可能性を探ることを目的としています。

研究手順及び結果

研究チームは、4種類の腫瘍モデルに対して高密度の単一ガイドRNA（sgRNA）ライブラリを設計し、原代NK細胞に直接体内AAV-SB-CRISPRスクリーニングを行いました。彼らは腫瘍組織と脾臓からNK細胞を抽出し、転写組データを収集しました。これにより、CRISPRレベルの遺伝的修正でNK細胞の内在的な機能抑制因子を同定し、一方で単一細胞転写組分析を通じてTINK細胞内の特定の遺伝子表現の低下現象を明らかにしました。

上述の研究を通じて、研究者たちはCALHM2遺伝子のノックアウトが、NK細胞の体外でのがん細胞に対する殺傷能力および体内での腫瘍浸潤能力を顕著に向上させること、さらには人由来CAR-NK92細胞でのがん細胞殺傷能力も強化させることを実証しました。さらに、通路分析の結果、CALHM2のノックアウトによって多くの通路が変更されたことが示されました。

研究結論及びその意義

レイ・ポン、ポール・A・レイノルズ、および研究チームは、体内NK細胞の遺伝子スクリーニングにより、CALHM2をNK細胞の機能を制限する内在的遺伝的チェックポイントとして同定し検証に成功しました。CALHM2のノックアウトによりNK細胞の機能が顕著に向上され、がん免疫療法に新たなアプローチをもたらしました。この発見は、NK細胞工学に新しい標的を提供し、NK細胞のがん治療への応用において重要な科学的価値と臨床的応用価値を持ちます。

研究のハイライト

• 体内AAV-SB-CRISPRスクリーニング技術を利用して、NK細胞の機能を制限するチェックポイント遺伝子CALHM2を成功裏に同定。
• 単一細胞転写組分析により、TINK細胞の亜グループ分化を明らかにした。
• 特定の遺伝子のノックアウトがNK細胞およびCAR-NK細胞の機能を向上させ、がんと戦う潜在能力を増加することを検証した。
• NK細胞の生物学的機能とがん治療への潜在的なパワーへの包括的な理解を新たな見地から提供。

この研究は、イェール大学（Yale University）のレイ・ポン、ポール・A・レイノルズ、ジャコモ・スファルツァ、ロー・ジャヤン、およびその他の共同研究者によって行われ、2030年5月10日に『Nature Biotechnology』誌で発表されました。包括的な実験設計と革新的な技術の応用を通じて、NK細胞の生物学知識を豊かにし、NK細胞をベースとしたがん治療の新しい戦略およびアプローチを提供し、NK細胞の内在的な機能抑制メカニズムを精確に調節することにより、がんに対するその戦闘能力を効果的に向上させることができます。