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悪性脳腫瘍（グリオブラストーマ）に対する免疫チェックポイント阻害剤の効果を飛躍的に高める ‘’ 化学免疫療法 ‘’ を実現するナノミセルの開発

喜納宏昭

Kinoh Hiroaki

１ ナノ医療イノベーションセンターとナノミセル
羽田空港の多摩川対岸に位置し，川崎市キングスカイフロントの中核施設であるナノ医療イノベーションセンターに筆者らの研究室は，ある。筆者らの研究室では，高分子材料の自己組織化により形成される高分子ミセル型 DDS（Drug delivery system）

図1

ブロック共重合体の自己組織化に基づく高分子ミセル型 DDSを世界に先駆けて提唱し，様々な国から集まった研究員によって，世界トップレベルの研究開発を行って完治させることに成功した。特に免疫チェックポている。高分子ミセルは，構成するブロック共重合イント阻害剤（ICI）単独では効果を示さない GBM体の精密設計と分子修飾により，任意の薬剤の搭載（PTEN negative GBM）に対してもナノミセルと併用と放出制御，30〜70 nm での精密な粒径制御，標的することで顕著な抗腫瘍効果を示した。化学免疫療

指向性や環境応答性の賦与といった目的に応じた最法は，腫瘍浸潤 T 細胞（TIL）の数が大幅に増加し，適化と高機能化が可能であることから，リポソームがん細胞を効果的に攻撃するのに対して，免疫反応等の従来の DDS 技術とは大きく異なるナノ DDS 技を妨げる骨髄由来免疫抑制細胞（MDSC）は有意に術減少した。また，再移植に対する拒絶も確認され，

1）であり，3 種類の抗がん剤内包ミセルと核酸医薬搭載ミセルが臨床治験に進んでいる（図 1）。抗再発を防止できることを明らかにした 2）。

がん剤内包ミセルは，高分子薬剤が腫瘍へ集積するEPR（enhanced permeability and retention）効果によってがんへ集積し，がん環境中に応答して，がん細胞

2 pH 応答性エピルビシンミセルへ抗がん剤を放出し，高い抗腫瘍効果を示す。更にエピルビシンは，1975 年にイタリアのファルミ正常細胞への抗がん剤の集積，放出を抑えることにタリア カルロエルバ社の F. Arcamone らによって合よって，副作用を抑えることを可能にしている。

成・開発されたアントラサイクリン系の抗腫瘍性抗今回，グリオブラストーマ（膠芽腫：GBM）を化生物質である。エピルビシンは，DNA に直接結合

学免疫治療（エピルビシンミセルと免疫チェックポして細胞分裂を抑制し，またトポイソメラーゼ II

イント阻害剤（抗 PD-1 抗体）の併用）によってすべの阻害によりがんに対して殺細胞性を持つ抗がん剤ての GBM 脳移植マウスを全身投与（IV 投与）によっで心毒性及び造血器官に対して有害事象を及ぼす。

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2021 年 6 月号

No.775

pH応答結合高分子ポリマー
PEG-b-Poly(Aspartate-HydrazideEpirubicin) copolymer
エピルビシン（Epi)

水中で自己凝集40-60 nmエピルビシンミセル (Epi/m)(NC-6300; Phase I/II clinical trials)
図2

エピルビシンミセル（Epi⊘m）

図2 エピルビシンミセル（Epi/m)

これらの有害事象特に心毒性を回避し，がんへの薬剤の集積を実現するために，筆者らはエピルビシン

3 免疫チェックポイント阻害剤（ICI）のミセル化に成功している。ヒドラゾン結合でエピ

近年の急速な腫瘍免疫研究の進歩により，がん免ルビシンを高分子ポリマーに結合させることによっ

疫逃避機構が明らかになり，T 細胞性免疫を抑制すて，水中で自己凝集し，球状の直径 40〜60 nm のミる 2 つの補助シグナル（免疫チェックポイント）セルを形成する（図 2）。このミセルは，EPR 効果

CTLA-4 及び PD-1 経路を阻害する免疫チェックポによりがんへ集積し，腫瘍の低 pH（pH5.5〜6.5）

イント阻害剤（Immuno-checkpoint inhibitor : ICI）は，でヒドラゾン結合が切断されエピルビシンを放出臨床においてもがんの有力な治療法の 1 つとして確し，高い抗腫瘍効果を示す。エピルビシンミセルは，立されている。ICI は，様々ながん種（メラノーマ，ナノキャリア社によって，臨床治験が行われており，非小細胞肺癌，頭頸部癌，腎癌，悪性中皮腫等）に米国において，軟部肉腫に対してオーファンドラッ

適応が拡大され，高い効果をあげているが，次のよグ指定されている。

うな問題点が指摘されている。（1）単剤での奏効率

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2021 年 6 月号

No.77519は約 10〜30％と低く，多くの患者に対して効果が望な効果が明らかになってきている。殺細胞性抗がない。
（2）
ICI には，免疫関連有害事象（immune-relatedん剤では，がん細胞が死滅してがん抗原が放出されadverse events: irAE）という独特な副作用（間質性ると免疫応答誘導性細胞死（ICD）が誘導され，免肺炎，大腸炎，甲状腺機能低下症，肝障害等）があ

疫応答を惹起して，腫瘍細胞を細胞死に至らせるこる。
（3）薬価が高い。特に高い抗体薬を使用したにとが明らかになっている。ICD とは，殺細胞性抗がもかかわらず，全く効果のない患者が大半であるたん剤や放射線治療によってがん細胞が死ぬことにめ，奏効率の低さを是正するために，化学療法と免よって，1）がん細胞膜表面に，CRT（Calreticulin）疫療法を組み合わせて使う化学免疫療法（Chemo-の表出，2）がん細胞から ATP の細胞外への放出，Immunotherapy: CIT）の臨床治験が多く試みられて

3） が ん 細 胞 か ら の HMGB1（High Mobility Groupいる。しかしながら，現在は，ICI 単独療法が主でBox 1）の放出，4）HSP（Heat shock protein）の細あり，有力な化学免疫療法となる抗がん剤が求めら胞表面への表出及び放出が確認され，そのシグナルれている。

は未成熟な樹状細胞にあるそれぞれの受容体を経由して，成熟した樹状細胞へと誘導する。したがって，

4 グリオブラストーマ 膠芽腫

脳腫瘍に対してエピルビシンミセルと免疫チェックポイント阻害薬を併用することは，エピルビシンミ

Glioblastoma（GBM）は，極めて病勢進行が速く予セルがこの ICD を強く誘導することによって，高後の悪い（5 年生存率：10.1％）脳腫瘍で，複数の化い相乗効果が期待でき，免疫が抑制されている脳腫合物が医薬品候補物質として臨床開発の途上にある瘍に対しても効果が見込めると考えた。

ものの，現時点で生存期間を大きく改善できる薬物療法はない。近年，ICI は，脳腫瘍の新しい治療薬として期待されていたが，GBM 患者に対する早期試験で極めて有望とされた ICI を含めた免疫療法のいく

6 エピルビシンミセルと ICI の化学免疫療法は，飛躍的に抗腫瘍効果を高める

つかは，大規模第 3 相試験では奏効しなかった。そそこで，筆者らは，2 種類のマウス脳腫瘍（GL261のため，膠芽腫腫瘍は特に，免疫応答を巧妙に抑制（PTEN positive）と CT2a（PTEN negative））同所モデすると考えられている。最近の研究において，膠芽ルを作製し，IVIS（in vivo optical imaging system）及腫患者において ICI 耐性の患者は，PTEN（Phosphataseび核磁気共鳴画像法（MRI）で腫瘍の大きさを計測し，and Tensin Homolog Deleted from Chromosome10）が変

エピルビシンミセルと ICI による化学免疫療法の優異もしくは欠失しているという報告が複数なされて位 性 を 検 証 し た 2）。 脳 腫 瘍 患 者 の 報 告 と 同様に，いる。また，PTEN 遺伝子は，子宮内膜癌と並び膠PTEN positive GL261 は，ICI 単独投与（aPD1 群）（◆）

芽腫で変異していることが知られており，膠芽腫患によって効果を示したのに対して（図 3A），PTEN者の 4 割近くに及ぶと報告されている。がん抑制遺negative CT2a モデルでは，
ICI 単独投与（aPD1 群）（◆）

伝子 PTEN は，PI3K/Akt シグナルを抑制制御していに対して治療抵抗性を示した（図 4C）。また，興味る た め， こ の 機 能 が 変 異 も し く は 欠 失 す る と深いことに，GL261 モデルにおいて，ミセル化してPI3K/Akt シグナルが異常に増幅し，がん化や転移をいないエピルビシン投与（Epi）では，全く効果がな促進する。PTEN の欠失は，PD-L1 の発現を誘導し，いのに対して，エピルビシンミセル（Epi/m）投与群

更 に PD-L1 の 過 剰 発 現 は，T 細 胞 を 疲 弊（T cellは，高い抗腫瘍効果を示す（図 3A）。同所移植脳腫瘍ehausion）させる。そのため，悪性膠芽腫に対して，へのエピルビシンのがんへの集積を調べてみると，ICI は，効果を示さないと考えられている。

エピルビシンミセルは，エピルビシン単体を投与した場合と比べて 160 倍腫瘍組織への集積し，正常な5 免疫応答誘導性細胞死（immunogenic cell death；ICD）

脳組織と腫瘍組織で AUC を比較すると，67 倍腫瘍

従来の殺細胞性抗がん剤や放射線治療（RT）の性が GBM 組織で顕著に高いことが分かった。次に免疫応答のメカニズムが解明されつつあり，その有エピルビシンミセルを用いた化学免疫療法を試みた。

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2021 年 6 月号

No.775組織の方が高く，ナノミセルのエピルビシン脳移行BA

Day 20+Epi/m

MRIPBS

Anti-PD1
antibody (aPD1)

Epi*
**

*

aPD1

Epi/m
Epi/m+ aPD1
Epi+ aPD1

図3 GL261脳腫瘍同所モデルに対するエピルビシンミセル(Epi/m)とICI(aPD1)の併用の抗腫瘍効果 (A) 生存曲線 併用
療法は癌を完全に殺傷した （B)移植20日目の各群のMRI画像

GL261 脳腫瘍同所モデルに対するエピルビシンミセル（Epi/m）と ICI（aPD1）の併用の抗腫瘍効果

AstrocyteA併用療法はがんを完全に殺傷した。（B）移植 20 日目の各群の MRI 画像

CDCT-2A rechallenge

CT2A（A）生存曲線

GL261

図3Control
Epi/m+PD1
4/41/6(tumor developed mice / total mice)

PTEN
GAPDH

B

**

**

**

GliomaPTEN欠失CT2A
脳腫瘍同所モデルに対するエピルビシンミセル(Epi/m)とICI(aPD1)の併用の抗腫瘍効果(A)CT2Aは
図 4図4PTEN
欠失 CT2A 脳腫瘍同所モデルに対するエピルビシンミセル（Epi⊘m）とICI（aPD1）の併用の抗腫瘍効果

PTEN欠失細胞株（B)PTEN欠失CT2Aは、PD-L1の高い発現が確認される。(D)CT2Aは、ICD(aPD1)耐性(◆)だがEpi/mとの併用（A）CT2A
は PTEN 欠失細胞株，（B）PTEN 欠失 CT2A は，PD-L1 の高い発現が確認される，（D）CT2A
は，ICD（aPD1）耐性（◆）だが Epi/m とによって飛躍的にその効果を増強（■）(D) 生存したマウスへの再移植の拒絶の併用によって飛躍的にその効果を増強（■），（D）生存したマウスへの再移植の拒絶

GL261 同所移植モデルにおいて，Epi/m 5 mg/kg＋抗（CT2A-luc）を移植したモデルでは，同一の併用投与

PD1 抗体 5 mg/kg の同時投与（■）によりすべての量では十分な生存の延長ができなかったが，エピルマウスが 70 日以上生存し，エピルビシンミセルとビシンミセルの投与量を 3 倍増やし Epi/m 15 mg/kg

ICI の併用によって顕著な生存期間の延長が観察され＋抗 PD1 5 mg/kg（■）で生存期間を評価すると，た（図 3A）。また，図 3B の MRI 像が示すように移90％が 70 日以上生存できるようになり ICI 耐性がん植 20 日目には，Epi/m＋aPD1 の治療マウスの白い脳に対しても顕著な延命効果を確認できた（図 4C）。

腫瘍の領域がほとんどなくなっていることが確認で長期生存しているマウスに更に CT2a を再移植する

き た。 こ れ に 対 し，PTEN が 欠 損 し た GBM 細 胞と有意に生着の拒絶が確認された（図 4D）。抗腫瘍

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2021 年 6 月号

No.77521

CD8+ T cells

AH&E

CD8+T cells

M1 MΦ
(iNOS)

DCs(CD11c)

B

**

N.S.

CD8/T-reg ratio
N.S.

**

**

**

PBS
EpiaPD-1
M1 Macrophages

Epi/m**

Epi/m+ aPD1***Mature DCs
N.S.

**

**

Epi+ aPD1

図5脳腫瘍同所モデルに対するエピルビシンミセル(Epi/m)とICI(aPD1)の併用の抗腫瘍効果
図 5 脳腫瘍同所モデルに対するエピルビシンミセル（Epi⊘m）とICI（aPD1）の併用の抗腫瘍効果(A)それぞれのマーカー
CTL(CD8),
M1macrophage(iNOS), DC (CD11c) 担癌マウス脳の免疫組織染色像（A）それぞれのマーカー
CTL
（CD8）
，M1macrophage（iNOS），DC（CD11c）担癌マウス脳の免疫組織染色像，（B）それぞれの薬剤を投与後，8日目のがんを取り出し，Flow cytometry 解析したれの薬剤を投与後、8日目のがんを取り出し、Flowcytometry解析した効果において，がん内部へ免疫担当細胞が浸潤するをモデルによって証明できた。

ことが重要であることが報告されている。そこで，
この化学免疫療法による腫瘍浸潤 T 細胞（TIL）の割合を免疫組織化学及び Flow cytometry によって確

7 最後に認した（図 5）。Epi/m と ICI（aPD1）の組合せによっ

筆者らの研究室では，エピルビシンミセルの他にて，がんの内部への浸潤している T 細胞及び M1

も，脳腫瘍に適応のあるビンブラスチンのミセル 3）

macrophage（活性化型 macrophage），樹状細胞（DC）

リリース速度の異なるエピジェノム阻害剤 JQ1 ミの数が大幅に増加し（図 5A, B），反対に，骨髄由来セルの開発に成功している 4）。また，血液脳関門免疫抑制細胞（MDSC）の細胞が減少していること（Blood brain barrier）を越えて脳へ移行可能なリガが分かった。また，難治がんでは高発現する PD-L1 が，ンドミセル 5），Triple negative 乳癌に対する治験が進

CTL を T 細胞の疲弊によって不活性化する。エピル行中である Unit Poly Ion complex（uPIC）siRNA ミビシンミセルは，このがんの PD-L1 の発現を抑制し，セル 6）の成功や，新型コロナワクチンとなる mRNA

T 細胞の疲弊を抑制する。更にミセル化は，脾臓やミセルの開発に取り組んでいる。筆者らのセンター胸腺等への毒性を軽減する（図 6）ことによって，では，常に実用化を目指し，知財の確保やベンチャーCTL 等の活性を維持し，高い免疫の効果によって腫会社や製薬会社への導出等，より早く患者の元へ届瘍の攻撃を加速することができる。このエピルビシ

けられるように体制を整えている。

ンミセルを使用した化学免疫療法は，ICI の効果のある患者の割合を上げるのみでなく，ICI の適応のなかった脳腫瘍においても優れた相乗効果があること

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2021 年 6 月号

No.775

謝辞
本研究は，COI プロジェクト / スマートライフケ(B) それぞB**
Thymus Weight (mg)

**

N.S.
*

**N.S.

Spleen Weight (mg)

AC

図 6図6
エピルビシンミセルはエピルビシンの副作用を抑制するエピルビシンミセルはエピルビシンの副作用を抑PBS 5 mg/kg Epi, 5 mg/kg Epi/m 投与後の胸腺（A）脾臓（B）の重量と HE 染色像 ミセ制する。PBS 5mg/kg Epi, 5mg/kg Epi/m 投与後の 胸ル化によって免疫担当器官である胸腺，脾臓の副作用の軽減がみられる腺(A) 脾臓(B) の重量 とHE 染色像 ミセル化によって免疫担当器官である胸腺、脾臓の副作用の軽減がみられる
ア社会への変革を先導するものづくりオープンイノ
参 考 文 献ベーション拠点（JPMJCE1305）の支援を受けたものである。本研究において，常に有効な議論及び指導していただいたナノ医療イノベーションセンター
センター長
研究科

片岡一則先生，東京大学大学院工学系

カブラル先生，ナノ医療イノベーションセンターの片岡・喜納ラボの研究員，技術員の皆様に感謝申し上げます。

1） Cabral, et al., Chem. Rev., 118, 6844（2018）
2） Kinoh, et al., ACS Nano.,14（8）, 10127-10140（2020）3） Quader, et al., Biomaterials, 267, 120463（2021）
4） Shibasaki, Kinoh, et al., ACSnano, in press（2021）
5） Anraku, et al.,Nat. Commun., 8, 1001（2017）6） Watanabe, et al., Nat. Commun., 10, 1894（2019）（（公財）川崎市産業振興財団 ナノ医療イノベーションセンター）

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2021 年 6 月号

No.77523