2024 年 8 月 23 日

分野：生命科学・医学系
キーワード：膵がん、CKAP4、ヒト化抗体、抗腫瘍免疫膵がん悪性化に関わる CKAP4 を標的とするヒト化抗体の開発に成功～膵がん新規治療法開発の可能性～【研究成果のポイント】◆
抗がん剤開発研究に用いてきた従来のマウス由来抗 CKAP4 抗体をもとに、ヒトへの投与が可能なヒト化抗 CKAP4 抗体の開発に成功した。
◆CKAP4 の過剰発現は膵がんの悪性化に関与することから、ヒト化抗 CKAP4 抗体が膵がんに対する新規治療薬となる可能性が示唆された。
概要
大阪大学感染症総合教育研究拠点の菊池章特任教授（常勤）、大学院医学系研究科医学科教育センターの佐田遼太助教らの研究グループは、独自に見出した、がん細胞の増殖を促進する DKK1-CKAP4 シグナル経路※１を阻害するヒト化抗 CAKP4 抗体を開発することに成功しました。
我が国では、膵臓がん（膵がん）により毎年約 3 万 8 千人が死亡しています。膵がんは診断時に既に進行がんであることが多く、標準薬物療法として古典的抗がん剤による治療が行われるものの、長期的な予後は極めて不良（５年相対生存率（2009～2011 年）：8.5 %です。膵がんに対する分子標的治療薬として EGFR チロシンキナーゼ阻害

図１
DKk1-CKAP4 がんシグナル経路の概要とヒト化
抗 CKAP4 抗体によるがん治療剤エルロチニブが 2011 年に承認されましたが、治療効果は限定的であり、新規分子標的治療薬の開発が長年の社会的要請となっています。
研究グループは、これまでに膵がんにおいて DKK１-CKAP4 シグナル経路が活性化されており、本経路の活性化が膵がんを悪性化することを見出しました。また、独自に開発したマウス抗 CKAP4 モノクローナル抗体が膵がん細胞の増殖を阻害することを、マウスを用いたモデル実験で示してきました。
今回、研究グループはヒトへの投与を可能とするヒト化抗 CKAP4 抗体を新規に作製し、同抗体が単独でマウス膵がんモデルに対して抗腫瘍効果を示すことを明らかにしました。さらに、ヒト化抗 CKAP4 抗体が腫瘍微小環境※２において抗腫瘍免疫※３を増強する可能性を見出し、同抗体が膵がんに対する新たな治療法となる可能性を示唆しました（図１）。
本研究成果は、2024 年 8 月 8 日（木）に「Cancer Science」誌（オンライン）に掲載されました。

研究の背景Dickkopf1(DKK1)は細胞外分泌タンパク質で、種々のがん細胞の増殖を促進することが知られていましたが、長年にわたりその作用機構は不明でした。研究グループは、2016 年に DKK1 の細胞膜受容体として Cytoskeleton-Associated Protein 4 （CKAP4）を同定しました。DKK1 が CKAP4 に結合すると、PI3 キナーゼ-AKT 経路が活性化され、がん細胞増殖が促進される分子機構を明らかにしました。実臨床においても、膵がんと肺がん、食道がん、肝がんにおいて、DKK1-CKAP4 シグナル経路が活性化されている症例は予後不良であることを、臨床データを用いた解析で明らかにしてきました。また、これらの難治がんのマウスモデルに対して、マウス抗 CKAP4 モノクローナル抗体が抗腫瘍効果を有することを示しました。
今回の研究では、マウス抗 CKAP4 抗体をヒト化した抗 CKAP4 抗体を新規に作製して、同抗体の膵がんマウスモデルに対する抗腫瘍効果を検討しました。
研究の内容
今回、研究グループはヒト化抗 CKAP4 抗体を開発するために、まずマウス抗 CKAP4 モノクローナル抗体（3F11-2B10）の塩基配列を決定して、その情報をもとに、定常領域と可変領域のフレームワークをヒト由来のものに置換し、ヒト化抗 CKAP4 抗体(Hv1Lt1)を作製しました。Hv1Lt1 と CKAP4 の細胞外領域との結合親和性を、表面プラズモン共鳴法を用いて測定すると、Hv1Lt1 と CKAP4 の結合親和性は 0.76 nM であり、3F11-2B10 の結合親和性（～10 nM）よりも高いことが判明しました。Hv1Lt1
は、単独で膵がん細胞のスフェア形成能を阻害するとともに、膵がん標準治療薬であるゲムシタビンまたはナノ粒子アルブミン結合パクリタキセル（nab-PTX）と併用することにより相加的な阻害活性を示しました。
膵がん細胞を免疫不全マウス皮下に移植（皮下腫瘍モデル）し、Hv1Lt1 を腹腔内に投与したところ、対照群と比較して腫瘍形成が 30～50％抑制されました。さらに、Hv1Lt1 とゲムシタビンまたは nabPTX の併用により、皮下腫瘍モデルに対して相加的な腫瘍増殖抑制効果が認められました。非担がんの野生型マウスに、Hv1Lt1 を週 2 回、3 か月間腹腔内投与しましたが、投与期間中にマウスの体重減少や行動異常は認められず、主要臓器の肉眼的・組織学的所見並びに血液検査において異常は認められませんでした。
近年、様々ながんにおいて腫瘍微小環境（tumor microenvironment：TME）の抗腫瘍免疫が阻害され、結果として腫瘍形成が促進されることが明らかになっています。Hv1Lt1 による抗腫瘍免疫に対する影響を検討するために、KPC 膵がんモデルマウス（活性型 Ras を発現させ、p53 をヘテロ欠損させた膵がん誘導マウス）由来の膵がんオルガノイド（KPC オルガノイド）を樹立し、同オルガノイドに CKAP4 とDKK1 を 発 現 さ せ た オ ル ガ ノ イ ド （ KPC/CKAP4/DKK1 オ ル ガ ノ イ ド ） を 作 製 し ま し た 。
KPC/CKAP4/DKK1 オルガノイドを野生型マウスの膵同所に移植したところ、ヒト膵がんに類似した組織構造を示す膵腫瘍を形成することが確認されました。同マウス膵がんモデルに対して Hv1Lt1 を投与したところ、対照群と比較して膵腫瘍形成が抑制されました。
切除腫瘍の RNA-seq 解析を行ったところ、階層的クラスタリングと主成分分析により、Hv1Lt1 投与群と対照群は明瞭に別集団として分離され、パスウェイ解析では Hv1Lt1 投与群で免疫応答に関連するシグナル経路の遺伝子発現の変化が認められました。さらに、Hv1Lt1 投与群において腫瘍部への CD8陽性（細胞傷害性）T 細胞の浸潤が増強されました。以上の結果より、Hv1Lt1 は抗腫瘍免疫を促進することが示唆されました。

本研究成果が社会に与える影響（本研究成果の意義）
本研究成果により、新規に開発したヒト化抗 CKAP4 抗体 Hv1Lt1 が膵がん前臨床モデルに対する抗腫瘍作用を有することが示されました。マウス抗体からヒト化抗体を作製する際に、その薬効が減少したり、消失したりすることがしばしば起こりますが、Hv1Lt1 はオリジナル抗体であるマウス 3F11-2B10 よりも CKAP4 への結合親和性が高く、同等の薬効を示しました。また、Hv1Lt1 を既存の膵がん標準治療薬と併用することで相加的な抗腫瘍効果を認めたことから、Hv1Lt1 抗体併用化学療法が既存薬の投与量を減量し、有害事象を抑制する等の新たな治療戦略に繋がる成果と考えられます。さらに、Hv1Lt1 投与により CD8 陽性 T 細胞の腫瘍部への浸潤が増強したことは、DKK1-CKAP4 シグナル経路が腫瘍微小環境において抗腫瘍免疫応答を制御していることを支持する重要な知見であり、同シグナル経路の非細胞自律的な分子機構の解明に繋がる研究成果と考えられます。膵がんは抗腫瘍免疫応答に乏しく、がん免疫療法が奏功しない”immune cold”ながんの代表として知られています。膵がんの新規治療法の開発と臨床応用は喫緊の社会的課題であり、本研究成果がその端緒となることが期待されます。
特記事項
本研究成果は、2024 年 8 月 8 日（木）に「Cancer Science」誌（オンライン）に掲載されました。
タイトル“Newly developed humanized anti-CKAP4 antibody suppresses pancreaticcancer growth by inhibiting DKK1-CKAP4 signaling”
著者名
Ryota Sada, Hideki Yamamoto, Shinji Matsumoto, Akikazu Harada, and AkiraKikuchi
DOI:10.1111/cas.16278
なお、本研究は、日本医療研究開発機構（AMED）橋渡し研究の一環として行われました。
用語説明※1 DKK1-CKAP4 がんシグナル経路
2016 年に菊池章特任教授（常勤）らの研究グループが見出した新規がんシグナル経路。細胞外分泌タンパク質 DKK1 が細胞膜受容体 CKAP４に結合すると、PI３キナーゼ-AKT 経路が活性化され、がん細胞の増殖を促進します。膵がんと肺がん、食道がん、肝がんで DKK1 と CKAP4 の両タンパク質が高発現している症例は予後不良であることが判明しています。今回、DKK1-CKAP4 がんシグナル経路を遮断するヒト化抗 CKAP4 抗体の開発に成功しました。
※2 腫瘍微小環境
腫瘍組織において、腫瘍細胞周囲の存在する炎症細胞や免疫細胞、血管・リンパ管の構成細胞、線維芽細胞、線維組織等の集合体を意味します。腫瘍細胞の増殖、生存、浸潤、転移を制御して、がん幹細胞のニッチとしても機能します。
※3 抗腫瘍免疫
腫瘍細胞は遺伝子変異の蓄積により形成されることから、免疫系がこれらの遺伝子変異に由来するタンパク質を非自己として認識することにより、腫瘍細胞の進展を阻止する仕組みを指します。近年、この宿主の悪性腫瘍に対する免疫応答を活性化するがん免疫療法が進展しています。