令和２年７月１６日

感染症の免疫パスポート発行から、がん、免疫疾患の新規診断・治療法の提案
東北大学
加齢医学研究所
教授 小笠原 康悦
immunobiology@grp.tohoku.ac.jp022-717-8579
1

本技術の概要
何に使えるのか・遺伝子群増幅キット（免疫受容体、細菌叢、混合感染、ライブラリー）
・病気の診断や治療法の開発（感染症、がん、アレルギー、自己免疫疾患など）
・健康のモニタリング

免疫パスポート

どんな技術なのか
・混ざっている遺伝子を比率を変えずに正確に増やす・遺伝子の質と量を測定できる （抗体やキラー細胞の質と量を測定）
・遺伝子構造がわかる
・人工抗体や人工キラー細胞をつくる
2

誰が使うのか
対象（顧客）

ニーズ・事業化

健常人

がん

アレルギー
自己免疫

リスク患者

免疫受容体レパートリー解析
製薬企業
ニーズ 健康・保険産業
１. 免疫パスポート

アカデミア １. 抗体医薬

２. 健康食品・機器研究者 ２. ワクチン

３. 保険

医師

健康モニタリング事業

３. 細胞療法

診断・治療開発事業 3

新技術の特徴・従来技術との比較
従来技術
•••
•

遺伝子を選択的に増幅できない
遺伝子増幅には偏りがある
再現性や精度に問題
免疫受容体は検出可、しかし不正確• 免疫受容体遺伝子を提供できない• 実証実験ができない• 人工抗体、キラー細胞がつくれない

新技術
••
•
•
••
•
•

遺伝子を選択的に増幅できる
遺伝子増幅に偏りがない
再現性があり、精度が高い
免疫受容体の変化を正確に把握するシステムを構築
免疫受容体解析アプリケーション開発
免疫受容体遺伝子を提供できる実証実験ができる融合タンパク質、人工抗体作成技術を確立、人工キラー細胞を作成できる

偏りなく、高精度、高速でレパートリーを測る方法を開発

4

免疫レパートリー解析の技術比較
企業名（技術レベル）

東北大学（第3世代）

R社（第2世代）

O社（第2世代）

I社（第2世代）

A社（第2世代）

増幅法

SALT-PCR

AL-PCR

5’RACE（一部PCR）

ARM-PCR(multiplexPCR)

Multiplex PCR

V領域５ 近傍
シークエンス

○△△××

バイアス

非バイアス

バイアスあり不明

バイアスありバイアスあり

非特異的増幅

無ありありあり

あり

定量性

高

半定量

定量性は不明

半定量

半定量

79％

13％

不明

不明

不明

ソフトウェアアサイメント、比較、抽出、
配列予測

アサイメント、比較、抽出、
配列予測

アサイメント、比較
配列予測

アサイメント
配列予測

アサイメント、比較
配列予測

TCRシークエンス
成功率

90%

12％

不明

不明

不明

TCR遺伝子一致率(database90％以上の割合)

偏りなく、高精度、高速でレパートリーを測る方法を開発

5

実施例

免疫受容体レパートリー解析成功率比較
東北大学での比較
overlap
総リード数

マージ数

TCR

成功率(%) 解析リード数

成功数

失敗数

成功率(％)

sample21142955

126106

88.2

10000

9838

16298.4

東北大学 sample61219646

193596

88.1

10000

9575

425

95.8

Average

181301159851

88.2

100009707

293

97.1

T11

164995

16370

9.9

10000

8966

1034

89.7

T12416040

24999

6.0

10000

6023

3977

60.2

Average290518

20685

8.0

10000

7495

2505

75.0

X社

Illumina社 NGSの場合
TCRシークエンス成功率=マージ成功率ｘTCR成功率

東北大学:85.6％ ＞＞＞＞＞＞ X社:6.0%

6免疫受容体レパートリー解析とその応用
サンプル収集:採血(10ml）、組織（5mm角)など
免疫受容体
レパートリー解析

サンプル調整非バイアス遺伝子増幅

知財１

次世代シークエンス（NGS)
遺伝子構造解析・免疫受容体解析ソフトウェア
応用

応用

健康モニタリング事業

診断・治療開発事業

技術1

免疫パスポート
免疫受容体分析

人工抗体による傷害促進
感染症、がん知財2

抗体検査キット

人工抗体による阻害
アレルギー、自己免疫疾患

知財3

健康モニタリング7

知財戦略 ライセンスアウト・共同研究
知財１
遺伝子特異的非バイアス増幅法の開発

キット化（ 2017-502372 ） EP指定国登録手続中
試薬会社、受託解析会社、検査会社

技術1
免疫受容体遺伝子構造解析ソフトウェア
免疫解析アプリケーションーWeb版
知財2
Ｔ細胞受容体の認識機構を用いたがん又は感染症の治療及び診断（ 2018-532015 ）欧・米(3極)、審査係属中

健康モニタリング事業
診断・治療開発事業

知財3
抗原特異的MHC発現調節法 (2018-015908)

8

どんなキットか知財１
遺伝子特異的非バイアス増幅法の開発（ 2017-502372 ）EP指定国登録手続中

キット化

試薬会社、受託解析会社、検査会社

ライセンスアウトRNAコピー比率を変えずにシークエンスできる

遺伝子特異的非バイアス増幅法を用いたキット化例

免疫受容体解析キット
RNA seq解析キット
腸内細菌叢、口腔細菌叢の解析キット
Cell free DNA, RNA増幅、解析キット
新型コロナ混合感染検出キット
新型コロナ免疫パスポートキット

9研究開発例
新型コロナウイルス感染症の治療法・診断法の開発支援

免疫受容体解析ツールの無償利用、遺伝子構造解析の支援を開始 （プレスリリース）
共同研究

免疫受容体解析システム

現有設備・組織BCR人工抗体

患者採血NGS

実用化検証
遺伝子特異的非バイアス増幅による診断法

検証実験・医師主導治験
人工抗体2種・TCR-NK治療法

製品化

重症化予防検査キット開発（患者層別化）免疫パスポート検出キット開発
COVID
19

人工キラー細胞作成（TCR-NK)

COVID19に対する
B細胞、T細胞受容体の遺伝子塩基配列決定

サンプル NGS
調整

共同研
究TCR
人工抗体

非臨床試験実施

混合感染判別キット開発

RT-PCR

新規治療法開発（人工抗体）（TCR-NK療法）

10知財応用例:開発戦略１

知財1

遺伝子特異的非バイアス増幅法
コピー比率を変えずに遺伝子増幅可能
製品化イメージ1

混合感染判別キット開発
RT-PCR

新型コロナウイルス混合感染判別キット
・ウイルスの数、S型とL型の比率がわかる。
・混合感染の治療法の指針となる。

混合感染とは?

S型、L型のウイルスの両方に感染している。
新型コロナウイルスと、ほかの感染症（インフルエンザ、肺炎球菌）にも感染している。

現在何が問題か?

重症化が問題。原因となる悪性型ウイルスの存在、その比率不明。

開発予定製品で何がわかるか?

ウイルスの数、悪性化ウイルスの比率がわかる。

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製品イメージ１

新型コロナウイルス混合感染判別キット
新型コロナウイルスには、亜型が存在。変異が認められる。
遺伝子特異的非バイアス増幅法 EP指定国登録手続中
コピー比率を変えずに遺伝子増幅できる開発予定製品は何がよいのか?
新型コロナウイルスの悪性型を検出
患者層別化、重症化対策の治療指針となる例）

良性型ウイルス

悪性型ウイルス

あり

なし
経過観察
対症療法
（解熱薬）

肺炎球菌ほか

あり
肺炎治療
重症化対策
入院あり

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製品イメージ２

免疫パスポート発行

技術1
免疫受容体遺伝子構造解析ソフトウェア
免疫解析アプリケーションーWeb版

健康モニタリング事業
共同研究

免疫受容体レパートリー解析

ー特異的B細胞受容体（BCR）、T細胞受容体（TCR)の割合を示す

新型コロナウイルスに対するBCR、TCRの割合が判明

抗体キット解析（免疫パスポート検出キット）
ー感染歴を示す

ウイルスに結合できる抗体の存在を示す

レパートリー解析と抗体キット解析の結果を併せて評価

免疫パスポート発行

13健康モニタリング事業 共同研究
BCR,TCRから、健康状態、記憶を測れる
例）はしかにかかったらはしかに対するT細胞（受容体）ができる
はしかに対するT細胞（受容体）は、記憶細胞として残る
病気の既往が、免疫受容体のレパートリーとして残る

ビッグデータ化で 問診がなくても病歴が把握できる
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知財2

知財応用例:開発戦略２

Ｔ細胞受容体の認識機構を用いたがん又は感染症の治療及び診断（ 2018-532015 ）欧・米(3極)、審査係属中

共同研究

製品化イメージ３
①人工抗体
（BCR）

②人工抗体 ③人工キラー細胞 新型コロナウイルスに対する特異的BCR、TCRを特定（TCR）（TCR-NK)
BCR、TCRの遺伝子情報から特異的人工抗体、人工キラー細胞を作成

開発優先順位 ①＞②＞③
BCR、TCRとは?
B細胞受容体（B cell receptor)、T細胞受容体（T cell receptor)の略称。
病原体に対して、ぴったり適合する（特異的）受容体が、身体の中で作られる。
BCRの分泌型は抗体と呼ぶ。キラー細胞や抗体ができるとウイルスを排除できる。
キラー細胞とは?
標的細胞を殺して排除することができる免疫細胞。
この免疫細胞は、T細胞やNK細胞である。
ウイルス感染において、抗体では排除できない場合、キラー細胞が必要である。

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製品イメージ３
知財2

新型コロナウイルス診断・治療法の開発

Ｔ細胞受容体の認識機構を用いたがん又は感染症の治療及び診断（ 2018-532015 ）欧・米(3極)、審査係属中
患者採血

B／T細胞受容体解析システム
NGS

サンプル
調整

共同研究

COVID19に対するBCR、TCRの遺伝子塩基配列決定

NGS:次世代シークエンサー（Next Generation Sequencer)

BCR塩基配列①人工抗体（BCR）

TCR塩基配列②人工抗体（TCR）③人工キラー細胞（TCR-NK)

新型コロナウイルス感染におけるヒトBCR、TCRを高精度特定
新規診断法・治療法の開発

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①人工抗体（BCR）の作成１
ーヒトBCRの特定ー

新型コロナウイルス
感染時に利用するタンパク質
Spike protein(ウイルス側)ACE2受容体(ヒト側)

Spike に対する抗体はウイルスの細胞結合を防ぐ可能性

しかし真の治療標的となる分子は、Spikeではない可能性も高い

患者サンプルから、特異的抗体を特定する必要がある
新技術メソッドによるBCR特定

17

①人工抗体（BCR）の作成２
患者サンプルから、特異的BCRを特定特異的BCR配列から人工抗体作成
重症化予防検査キット開発（患者層別化）

新規治療法開発（人工抗体）

COVID
1918

②人工抗体（TCR）の作成
患者サンプルから、特異的TCRを特定
TCR部分
抗体部分

人工融合抗体を作る

メリット:TCRの特異性と抗体のハイブリッド機能①人工抗体（BCR）と比較し効果がある方を市場へ
重症化予防検査キット開発（患者層別化）

新規治療法開発（人工抗体）

COVID
1919

知財２の特許性・有用性
標的細胞:がん、感染細胞
1. MHCが発現している標的細胞
2. MHCが消失した標的細胞
MHCI
Loss of MHCI
T cellNK cell
Tumor cell

Tumor cell

3. 癌に対する抗体がある標的細胞
NK cell
FcR
Tumor cell
AbADCC
Loss of MHCI

Tumor cell

4. Danger Signalを発現する標的細胞

NK cell

NK cell
Tumor cell
NKG2D
FcR
TCR-IgFc

NKG2D ligand

MHCI
Tumor cell

全てのがんや感染細胞に対応できる新規治療法

20

人工抗体（TCR)による
NK細胞傷害活性の増強

実施例

(%)

2501102015105mTCR-Fc (ug/ml)

0
1:1

10:1

NK cell
Loss of MHCI

Tumor cell

FcR
MHCI
TCR-IgFc

Tumor cell

NK細胞によって、がんや感染細胞を効率よく排除できる 21

③人工キラー細胞（TCR-NK)の作成
ー個別化治療ー

感染細胞

キラーT細胞キラーT細胞受容体を決定

キラーT細胞受容体の遺伝子をNK細胞に組み込む

TCR-NK療法（細胞療法）
T細胞受容体をNK細胞に遺伝子導入して人工キラー細胞を作る

抗体で排除できない場合に有効な治療法
TCR-T療法（がん）ー実績蓄積中（GAPFREE2分担研究者）
22

知財応用例:開発戦略３診断・治療
抗原特異的MHC発現調節法 (2018-015908) 開発事業

知財3共同研究

疾患特異的TCRを特定
構造:TCRとIgFcの融合

J
IgG抗体
Fc領域

V
TCR鎖
CDR3 細胞外領域

発明の内容:抗原特異的MHC発現調節
優位性:MHCペプチド複合体を認識
全ての抗原に対応可能(新規TCR解析が効果的ツール供給)
方法:抗原特異的MHCに反応するTCRを特定、そのTCRとの融合タンパク質を作製する。

治療:MHC発現低下法
T細胞機能低下法

診断:標的細胞の検出

アレルギー、自己免疫疾患の新規診断・治療法開発

23

疾患感受性と関連するMHC多型

背景

自己免疫疾患などの疾患は、MHCと相関があり、MHCと結合するT細胞が病気の原因-log10 P value
15HLA

15-log10 P value

170（Nat. Genet., 2013a）

統合失調症（Nat. Genet., 2013b）

HLA

Chromosome

Chromosome

薬剤アレルギーナルコレプシー（J. Allergy.
（J. Allergy.
Clin.
Clin.
Immunol.
MHCImmunol.,HLA 2015）
2015）

Chromosome-log10 P value-log10 P value

180

若年性関節リウマチ（Nat. Genet., 2010）

HLA

Chromosome

MHCとT細胞の結合を阻害できれば、治療に役立つ?

24

実施例

抗原特異的MHCの発現低下
MHC I(H-2KbDb)

0 hr
mTCR-Fc＋MHC I

6 hr

mTCR-Fc＋MHC I

MHC分子に結合したTCR融合タンパク質は、細胞内に取り込まれる25

アレルギー治療実験

実施例

例:金属アレルギーmm

感作: PdCl2 10 mM, LPS 10 ug/ml
惹起: PdCl2 10 mM

2感作① 感作②

惹起 アレルギー発症-14days -7days

0cont

TRAV7-Fc72hrs
OLP

1.510.500244872hrs

抗原特異的MHC発現調節法による治療効果26

実用化に向けた課題・事業構想

事業化に必要な研究開発
産学連携で売れるものにする

共同研究開発・資金調達（アイデア） （開発費）
キット化
免疫受容体マーカーの共同知財化
協調、協働で進めたい27

お問い合わせ先
東北大学
産学連携機構 総合連携推進部
ＴＥＬ ０２２－７９５ － ５２７４
ＦＡＸ ０２２－７９５ － ５２８６
問い合わせ専用URL
http://www.rpip.tohoku.ac.jp/jp/information/gijutsu/
e-mail liaison@rpip.tohoku.ac.jp