光感受性ROS産生蛍光タンパク質を発現する遺伝子改変アデノウイルス製剤を用いた新たな癌の光線力学療法システムの開発

文献情報

• 文献番号: 201220026A
• 報告書区分: 総括
• 研究課題名: 光感受性ROS産生蛍光タンパク質を発現する遺伝子改変アデノウイルス製剤を用いた新たな癌の光線力学療法システムの開発
• 課題番号: H22-3次がん-一般-027
• 研究年度: 平成24(2012)年度
• 研究代表者(所属機関): 藤原 俊義(岡山大学 大学院医歯薬学総合研究科)
• 研究区分: 厚生労働科学研究費補助金 疾病・障害対策研究分野 第３次対がん総合戦略研究
• 研究開始年度: 平成22(2010)年度
• 研究終了予定年度: 平成24(2012)年度
• 研究費: 16,522,000円
• 研究者交替、所属機関変更: -

研究報告書（概要版）

研究目的

テロメライシンは岡山大学で開発された国産の抗癌アデノウイルス製剤であり、テロメラーゼ構成成分であるhTERT遺伝子のプロモーターにより癌細胞のみで選択的に増殖して腫瘍融解を引き起す。本研究では、テロメライシンをベクターとして癌細胞選択的に光感受性蛍光タンパク質KillerRed遺伝子を発現する次世代型武装化アデノウイルス製剤を開発する。腫瘍選択的に光感受性蛍光タンパク質を発現させ、治療用デバイスにて励起光照射することで癌細胞のみで活性酸素（reactive oxygen species：ROS）を産生して細胞死を誘導する新たな癌の光線力学療法を確立する。

研究方法

KillerRedはAnthomedusaeクラゲの発色タンパク質であるanm2CPを改変して開発された新しい赤色蛍光タンパク質であり、540～580nmの緑色光照射によって活性酸素（ROS）を産生して細胞死を誘導することができる。テロメライシンにKillerRed遺伝子を搭載した次世代型武装化アデノウイルス製剤TelomeKillerを作成し、励起光照射用ビデオスコープを試作して大動物におけるKillerRed遺伝子発現ヒト癌細胞の可視化を確認した。

結果と考察

TelomeKillerを感染させ48時間経過したヒト癌細胞に励起光照射することで有意に強い抗腫瘍効果がみられることを確認した。また、ミニブタの開腹下にKillerRed遺伝子発現ヒト癌細胞をリンパ節などに注入し、励起光照射硬性ビデオスコープにて赤色蛍光を検出可能であることを検証した。

本研究では、TelomeKillerウイルス製剤によりKillerRedタンパク質を発現することで、癌細胞に選択的に光感受性を誘導することができ、Telomelysin本来の抗腫瘍効果の増強が可能であることが検証された。しかし、大動物用に試作した励起光照射硬性ビデオスコープからの照射では光強度が十分ではなく、レーザー照射等を検討する必要が示唆された。また、in vivoにおける予備実験では、三次元における励起光照射深度は比較的浅く、対象となる癌組織も表在型のものに限られる可能性が出てきた。今後は、早期病変に標的を絞り、塗布用のDrug Delivery System（DDS）などを応用した技術を開発していきたいと考えている。

結論

緑色励起光によりKillerRed遺伝子発現ヒト癌細胞を選択的に殺傷することができ、光感受性武装化アデノウイルス製剤を用いたKillerRedの光線力学療法への応用の可能性が示唆された。

公開日・更新日

• 公開日: 2013-05-29
• 更新日: -

文献情報

• 文献番号: 201220026B
• 報告書区分: 総合
• 研究課題名: 光感受性ROS産生蛍光タンパク質を発現する遺伝子改変アデノウイルス製剤を用いた新たな癌の光線力学療法システムの開発
• 課題番号: H22-3次がん-一般-027
• 研究年度: 平成24(2012)年度
• 研究代表者(所属機関): 藤原 俊義(岡山大学 大学院医歯薬学総合研究科)
• 研究区分: 厚生労働科学研究費補助金 疾病・障害対策研究分野 第３次対がん総合戦略研究
• 研究開始年度: 平成22(2010)年度
• 研究終了予定年度: 平成24(2012)年度
• 研究者交替、所属機関変更: -

研究報告書（概要版）

研究目的

テロメライシンは岡山大学で開発された国産の抗癌アデノウイルス製剤であり、テロメラーゼ構成成分であるhTERT遺伝子のプロモーターにより癌細胞のみで選択的に増殖して腫瘍融解を引き起す。本研究では、テロメライシンをベクターとして癌細胞選択的に光感受性蛍光タンパク質KillerRed遺伝子を発現する次世代型武装化アデノウイルス製剤を開発する。腫瘍選択的に光感受性蛍光タンパク質を発現させ、治療用デバイスにて励起光照射することで癌細胞のみで活性酸素（reactive oxygen species：ROS）を産生して細胞死を誘導する新たな癌の光線力学療法を確立する。

研究方法

KillerRedはAnthomedusaeクラゲの発色タンパク質であるanm2CPを改変して開発された新しい赤色蛍光タンパク質であり、540～580nmの緑色光照射によって活性酸素（ROS）を産生して細胞死を誘導することができる。テロメライシンにKillerRed遺伝子を搭載した次世代型武装化アデノウイルス製剤TelomeKillerを作成し、励起光照射用ビデオスコープを試作して大動物におけるKillerRed遺伝子発現ヒト癌細胞の可視化を確認した。

結果と考察

まず、感受性蛍光タンパク質KillerRed遺伝子を発現するプラスミドを作成し、各種培養ヒト癌細胞株に遺伝子導入を行って励起・蛍光スペクトルを確認した。ヒト肺癌、子宮頸癌、骨肉腫細胞においてKillerRed遺伝子を発現させ励起光照射を行ったところ、赤色蛍光は急速に退色し、約1時間以内にKillerRed発現細胞は死滅した。また、励起光照射による細胞死の分子機構について解析し、ROSの産生上昇とアポトーシス誘導を確認した。さらに、テロメライシンのE3領域にKillerRed遺伝子を搭載したTelomeKillerウイルスを作成し、TelomeKillerを感染させ48時間経過したヒト癌細胞に励起光照射することで有意に強い抗腫瘍効果がみられることを明らかにした。大動物実験では、ミニブタの開腹下にKillerRed遺伝子発現ヒト癌細胞をリンパ節などに注入し、励起光照射硬性ビデオスコープにて赤色蛍光を検出可能であることを検証した。

本研究では、TelomeKillerウイルス製剤によりKillerRedタンパク質を発現することで、癌細胞に選択的に光感受性を誘導することができ、Telomelysin本来の抗腫瘍効果の増強が可能であることが検証された。しかし、大動物用に試作した励起光照射硬性ビデオスコープからの照射では光強度が十分ではなく、レーザー照射等を検討する必要が示唆された。また、in vivoにおける予備実験では、三次元における励起光照射深度は比較的浅く、対象となる癌組織も表在型のものに限られる可能性が出てきた。今後は、早期病変に標的を絞り、塗布用のDrug Delivery System（DDS）などを応用した技術を開発していきたいと考えている。

光感受性武装化アデノウイルス製剤は低侵襲な局所制御療法であり、光線力学療法への応用で選択的な抗腫瘍活性を増強することで、集学的治療として癌患者の生活の質（QOL）の向上に貢献する。また、有効な癌治療戦略の一つとなることで、国民の健康増進や医療経済の節減にも役立つと期待される。

結論

緑色励起光によりKillerRed遺伝子発現ヒト癌細胞を選択的に殺傷することができ、光感受性武装化アデノウイルス製剤を用いたKillerRedの光線力学療法への応用の可能性が示唆された。

公開日・更新日

• 公開日: 2013-05-29
• 更新日: -

行政効果報告

• 文献番号: 201220026C

成果

• 専門的・学術的観点からの成果: 光感受性蛍光タンパク質KillerRed遺伝子を発現するプラスミドを作成し、各種培養ヒト癌細胞株に遺伝子導入を行って励起・蛍光スペクトルを確認した。ヒト肺癌、子宮頸癌、骨肉腫細胞においてKillerRed遺伝子を発現させ励起光照射を行ったところ、赤色蛍光は急速に退色し、約1時間以内にKillerRed発現細胞は死滅した。また、励起光照射による細胞死の分子機構について解析し、ROSの産生上昇とアポトーシス誘導を確認した。
• 臨床的観点からの成果: テロメライシンのE3領域にKillerRed遺伝子を搭載したTelomeKillerウイルスを作成し、TelomeKillerを感染させ48時間経過したヒト癌細胞に励起光照射することで有意に強い抗腫瘍効果がみられることを明らかにした。大動物実験では、ミニブタの開腹下にKillerRed遺伝子発現ヒト癌細胞をリンパ節などに注入し、励起光照射硬性ビデオスコープにて赤色蛍光を検出可能であることを検証した。
• ガイドライン等の開発: 特に大きく関与はしていない。
• その他行政的観点からの成果: 本研究に用いるウイルス製剤の基本骨格となるテロメラーゼ依存性アデノウイルス製剤Telomelysinの臨床試験は米国で終了しており、その腫瘍内投与の安全性は確立されている。本邦では、平成24年8月、放射線と併用するプロトコールで臨床研究として厚生労働省に承認され、現在、臨床研究の準備中である。
• その他のインパクト: 本研究に用いたアデノウイルス製剤で循環癌細胞が可視化できることが毎日新聞で紹介され（H22/9/25）、また骨軟部腫瘍にも有効であることが地方新聞（山陽新聞、H23/8/25）で取り上げられ、その細胞障害活性にmicro-RNAが関与していることも注目された（山陽新聞、H23/9/22）。放射線とウイルス製剤を併用する臨床研究の実施が厚生労働省から承認され（山陽新聞、H24/8/21）、日本経済新聞でも紹介された（H24/10/4）。

発表件数

• 原著論文（和文）: 0件
• 原著論文（英文等）: 36件
• その他論文(和文): 17件
• その他論文(英文等): 2件
• 学会発表(国内学会): 54件
• 学会発表(国際学会等): 25件
• その他成果(特許の出願): 0件
• その他成果(特許の取得): 0件
• その他成果(施策への反映): 0件
• その他成果(普及・啓発活動): 0件

主な原著論文20編（論文に厚生労働科学研究費の補助を受けたことが明記された論文に限る）

• 原著論文1: Nemunaitis, J., Tong, A. W., Nemunaitis, M., Senzer, N.,et al ; A phase I study of telomerase-specific replication competent oncolytic adenovirus (telomelysin) for various solid tumors. ; Mol. Ther. , 18 , 429-434 (2010)
• 原著論文2: Watanabe, Y., Kojima, T., Kagawa, S., Uno, F., et al; A novel translational approach for human malignant pleural mesothelioma: heparanase-assisted dual virotherapy. ; Oncogene , 29 , 1145-1154 (2010)
• 原著論文3: Kojima, T., Watanabe, Y., Hashimoto, Y., Kuroda, S., et al; In vivo biological purging for lymph node metastasis of human colorectal cancer by telomerase-specific oncolytic virotherapy.; Ann. Surg. , 251 , 1079-1089 (2010)
• 原著論文4: Sakai, R., Kagawa, S., Yamasaki, Y., Kojima, T., et al; Preclinical evaluation of differentially targeting dual virotherapy for human solid cancer. ; Mol. Cancer Ther. , 9 , 1884-1893 (2010)
• 原著論文5: Kuroda, S., Fujiwara, T., Shirakawa, Y., Yamasaki, Y., et al; Telomerase-dependent oncolytic adenovirus sensitizes human cancer cells to ionizing radiation via inhibition of DNA repair machinery. ; Cancer Res. , 70 , 9339-9348 (2010)
• 原著論文6: Sasaki, T., Tazawa, H., Hasei, J., Kunisada, T., et al; Preclinical evaluation of telomerase-specific oncolytic virotherapy for human bone and soft tissue sarcomas.; Clin. Cancer Res. , 17 , 1828-1838 (2011)
• 原著論文7: Sugio, K., Sakurai, F., Katayama, K., Tashiro, K., et al; Enhanced safety profiles of the telomerase-specific replication-competent adenovirus by incorporation of normal cell-specific microRNA-targeted sequences. ; Clin. Cancer Res. , 17 , 2807-2818 (2011)
• 原著論文8: Li, G., Kawashima, H., Ogose, A., Ariizumi, T., et al; Efficient virotherapy for osteosarcoma by telomerase-specific oncolytic adenovirus.; J. Cancer Res. Clin. Oncol. , 137 , 1037-1051 (2011)
• 原著論文9: Ohara, T., Takaoka, M., Toyooka, S., Tomono, Y., et al; Inhibition of mTOR by temsirolimus contributes to prolonged survival of mice with pleural dissemination of non-small-cell lung cancer cells.; Cancer Sci. , 102 , 1344-1349 (2011)
• 原著論文10: Kishimoto, H., Aki, R., Urata, Y., Bouvet, M., et al; Tumor-selective, adenoviral-mediated GFP genetic labeling of human cancer in the live mouse reports future recurrence after resection. ; Cell Cycle , 10 , 2737-2741 (2011)
• 原著論文11: Nobuoka, D., Motomura, Y., Shirakawa, H., Yoshikawa, T., et al; Radiofrequency ablation for hepatocellular carcinoma induces glypican-3 peptide-specific cytotoxic T lymphocytes.; Int. J. Oncol. , 40 , 63-70 (2012)
• 原著論文12: Yamasaki, Y., Tazawa, H., Hashimoto, Y., Kojima, T., et al; A novel apoptotic mechanism of genetically engineered adenovirus-mediated tumour-specific p53 overexpression through E1A-dependent p21 and MDM2 suppression.; Eur. J. Cancer , 48 , 2282-2291 (2012)
• 原著論文13: Tazawa, H., Yano, S., Yoshida, R., Yamasaki, Y., et al; Genetically engineered oncolytic adenovirus induces autophagic cell death through an E2F1-microRNA-7-epidermal growth factor receptor axis. ; Int. J. Cancer , 131 , 2939-2950 (2012)
• 原著論文14: Yoshida, R., Tazawa, H., Hashimoto, Y., Yano, S., O; Mechanism of resistance to trastuzumab and molecular sensitization via ADCC activation by exogenous expression of HER2-extracellular domain in human cancer cells. ; Cancer Immuno. Immunother. , 61 , 1905-1916 (2012)
• 原著論文15: Watanabe, Y., Hashimoto, Y., Kagawa, S., Kawamura, H., et al; Enhanced antitumor efficacy of telomerase-specific oncolytic adenovirus with valproic acid against human cancer cells. ; Cancer Gene Ther. , 19 , 767-772 (2012)
• 原著論文16: Sasaki, T., Tazawa, H., Hasei, J., Osaki, S., et al; A simple detection system for adenovirus receptor expression using a telomerase-specific replication-competent adenovirus.; Gene Ther. , 20 , 112-118 (2013)
• 原著論文17: Hasei, J., Sasaki, T., Tazawa, H., Osaki, S., et al; Dual programmed cell death pathways induced by p53 transactivation overcome resistance to oncolytic adenovirus in human osteosarcoma cells. ; Mol. Cancer Ther. , 12 , 314-325 (2013)
• 原著論文18: Ohara, T., Noma, K., Urano, S., Watanabe, S., et al; A novel synergistic effect of iron depletion on anti-angiogenic cancer therapy. ; Int. J. Cancer , 132 , 2705-2713 (2013)
• 原著論文19: Shigeyasu, K., Kagawa, S., Uno, F., Nishizaki, M., et al; Multicenter phase II study of S-1 and docetaxel combination chemotherapy for advanced or recurrent gastric cancer patients with peritoneal dissemination.; Cancer Chemother. Pharmacol. , 71 , 937-943 (2013)
• 原著論文20: Takehara, K., Tazawa, H., Okada, N., et al. ; Targeted photodynamic virotherapy armed with a genetically encoded photosensitizer.; Mol. Cancer Ther. , 15 , 199-208 (2016)

公開日・更新日

• 公開日: 2015-04-28
• 更新日: 2017-05-25

収支報告書

• 文献番号: 201220026Z