EGFR標的融合糖タンパク質および薬剤制御IL-12を発現する溶瘤性サイトメガロウイルス
EGFRリダイレクト融合糖タンパク質複合体および薬物制御可能なIL-12を発現する溶解性サイトメガロウイルスによる癌免疫治療の可能性
背景と研究目的
近年、腫瘍ウイルス免疫療法（Cancer Viroimmunotherapy）は癌治療の分野で注目される研究テーマとなっています。この療法では、ウイルスを利用して腫瘍細胞を感染させ、腫瘍の免疫抑制環境を再構築し、全身性の抗腫瘍免疫反応を活性化します。この分野では、HSV（単純ヘルペスウイルス）ベースの溶解性ウイルス療法が、進行期または転移性黒色腫（Advanced or Metastatic Melanoma）の治療に成功しており、例えばTalimogene laherparepvec (T-VEC) がその一例です。しかし、このアプローチを他の癌種へ拡大することは依然として大きな課題です。これに対し、サイトメガロウイルス（Cytomegalovirus, CMV）は、腫瘍関連髄系細胞や膠芽腫（Glioblastoma, GBM）細胞を含む幅広い細胞に感染する特徴から、癌免疫治療における可能性が注目されています。
これまでの臨床観察により、CMVの再活性化やそれに関連する免疫応答が一部患者の長期生存と関連している可能性が示唆されています。しかし、現在までCMVを基盤とする体系的な溶解性ウイルスプラットフォームの開発は行われていません。そのため、本研究では、CMVゲノムを再構築し、毒性の軽減、腫瘍特異性の向上、免疫活性化効果を兼ね備えた溶解性ウイルスを開発し、その膠芽腫（GBM）における治療効果を検証することを目的としました。
研究出典と著者情報
本研究は、以下の研究者チームによって実施されました：Haifei Jiang、Rebecca Nace、Coryn Ferguson、Lianwen Zhang、Kah Whye Peng、Stephen J. Russell。これらの研究者はアメリカのMayo ClinicおよびVyriad Incに所属しています。本研究成果は、2025年1月21日付で《Cell Reports Medicine》第6巻に掲載されました。
研究手法とプロセス
本研究はオリジナルな研究であり、以下の手順で進められました：
1. ゲノム工学と再構成溶解性CMVの構築：
研究チームはAD169R株に基づき溶解性CMVを合成しました。同時に五量体糖タンパク質複合体（Pentamer Complex, PC）の機能を修復し、UL1-UL20およびUL/b’領域を削除することでウイルスの毒性をさらに低下させました。ウイルスの腫瘍標的能力を向上させるため、表皮成長因子受容体（EGFR, Epidermal Growth Factor Receptor）にリダイレクトされた融合糖タンパク質複合体をウイルスゲノムに挿入し、さらにTet-Off制御可能な単鎖IL-12（Single-Chain IL-12）遺伝子モジュールを追加しました。
2. 細胞内試験：
U87およびU251膠芽腫細胞系を材料として、ウイルスの感染能、溶解性効果、およびウイルス複製効率を実験により検証しました。同時に、Western Blot法およびフローサイトメトリーを用いて、新規融合タンパク質（MeV H/F複合体など）の発現および関連する生物学的効果を確認しました。
3. マウス異種移植GBMモデル：
免疫不全マウスを用いてU87およびU251異種移植モデルを構築し、腫瘍内に直接注射されたウイルスの腫瘍成長抑制効果および腫瘍内でのウイルス拡散を評価しました。さらに、Tet-Offシステムを用いたIL-12発現の調節効果を検証しました。
4. 同系腫瘍マウスモデルにおける免疫研究：
免疫システムが健全なマウスモデルを使用し、溶解性CMVによる全身性免疫応答を研究しました。特に、CD4+ T細胞、CD8+ T細胞、および未分類T細胞（CD4-/CD8- T細胞）に対するウイルス感染の影響を重点的に分析しました。
研究結果と主な発見
1. CMVゲノムの改変と融合タンパク質の効果：
PC機能を修復した結果、溶解性CMVの感染範囲が著しく拡大しました。特に、U251細胞における感染能が顕著に向上しました。さらに、EGFRリダイレクトされた融合糖タンパク質H/Fは、膠芽腫細胞における溶解性効果を顕著に強化し、ウイルスの持続的な複製を抑えることで安全性が向上しました。
2. IL-12の制御可能な発現と免疫活性化：
Tet-Offシステムを利用することでIL-12の発現量を精密に調整できました。免疫不全マウスモデルでは、IL-12の効果は明確に確認できませんでしたが、免疫健全なマウスでは、T細胞活性の向上により顕著な抗腫瘍効果が示されました。
3. 動物モデルにおける抗腫瘍効果：
U87およびU251移植モデルでは、H/F融合タンパク質を含むCMVウイルスが治療後早期（治療12日目）に腫瘍内のウイルス拡散を促進し、腫瘍体積の増加を抑制しました。これにより、マウスの生存期間が有意に延長されました。また、IL-12を発現する溶解性ウイルスは、同系腫瘍モデルにおいて全身性免疫応答を強化し、未注射腫瘍に対する抑制効果が特に顕著でした。
研究結論と意義
本研究では以下の特徴を備えた新しい溶解性CMVプラットフォームを確立しました。
- 毒性の削減： UL1-UL20およびUL/b’領域の削除によりウイルス毒性を低減。
- 腫瘍特異性向上： EGFRリダイレクト融合タンパク質により膠芽腫腫瘍に対する溶解性効果を顕著に向上。
- 免疫応答の増強： Tet-Off制御を介したIL-12発現が全身性免疫反応を強化。
この研究は新たな溶解性ウイルス治療の開発における重要な戦略を提供するとともに、CMVが癌免疫治療において極めて高い応用可能性を有することを示しました。特に、T細胞活性を誘導し腫瘍微小環境を改善する能力により、膠芽腫の治療に適用される可能性が高いと考えられます。
研究の注目点と価値
- 革新的なゲノム工学： UL1-UL20およびUL/b’領域の削除とPC機能の修復により、CMVウイルスの安全性と感染範囲が向上。
- 融合タンパク質技術： 初めてEGFRリダイレクトMeVまたはCDV H/Fタンパク質をCMVに導入し、腫瘍細胞に対する特異的毒性を強化。
- 免疫活性化効果： Tet-Off制御によるIL-12発現が全身性抗腫瘍T細胞応答を強化し、遠隔の未注射腫瘍に対する抑制効果を示す。
将来的な研究では、MHC適合性腫瘍モデルにおける溶解性CMV免疫影響の探求や、膠芽腫患者における臨床試験による応用可能性の検証が必要であると考えられます。