＜本研究成果のポイント＞
○ ＮＫＴ細胞から遺伝子再構成が完了したｉＰＳ細胞を作ることに世界で初めて成功
○ ＮＫＴ細胞から作ったｉＰＳ細胞から、ＮＫＴ細胞だけを大量産生
○ マウス実験の成功で、患者の体内にＮＫＴ細胞を戻す、がんの根本治療に確かな道
独立行政法人 理化学研究所（理研、野依 良治 理事長）は、マウスの成熟したリンパ球で、抗がん効果を発揮するナチュラルキラーT（ＮＫＴ）細胞注１）からｉＰＳ細胞注２）を作製し、そのｉＰＳ細胞からＮＫＴ細胞だけを大量に作り出すことに世界で初めて成功しました。理研 免疫・アレルギー科学総合研究センター（谷口 克 センター長）免疫器官形成研究グループの古関 明彦 グループディレクターと免疫制御研究グループの渡会 浩志 上級研究員らによる成果です。
ｉＰＳ細胞は、人工的に作製した、生体内のどのような細胞にでも分化できる「多能性幹細胞」です。従来の技術では、皮膚などから作製したｉＰＳ細胞を用いていましたが、このｉＰＳ細胞からリンパ球を作ると、いろいろな抗原に反応するリンパ球が多数できてしまう、という問題点がありました。これは、リンパ球が細胞分化の過程で遺伝子の再構成注３）を起こすためで、役に立つリンパ球だけを大量に作り出すことは困難でした。
この問題を解決するために研究グループは、成熟したリンパ球からｉＰＳ細胞を作ることを計画し、抗がん効果を持つＮＫＴ細胞からｉＰＳ細胞を作製することにマウスで成功しました。このｉＰＳ細胞は、ＮＫＴ細胞から受け継いだ、すでに再構成を終えた遺伝子群を有しています。従って、ＮＫＴ細胞から作製したｉＰＳ細胞でリンパ球を作ると、すべての細胞にＮＫＴ細胞の遺伝子再構成が伝達されるので、産生してくるリンパ球はすべてＮＫＴ細胞になります。実際に、この方法でｉＰＳ細胞から分化誘導したＮＫＴ細胞が、強力な抗がん効果を発揮することも分かりました。
ＮＫＴ細胞を活性化してがん細胞を攻撃する抗がん治療は、すでに臨床試験段階にあり、顕著な効果が認められています。しかし、３分の２の患者は体内に存在するＮＫＴ細胞の数が少ないため、効果が低い状況となっています。個々の患者から採取したＮＫＴ細胞からｉＰＳ細胞を作製し、そのｉＰＳ細胞から産生したＮＫＴ細胞を体に戻すことで、治療効果の大きな改善が期待できます。
本研究成果は、米国の科学雑誌「Ｔｈｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｌｉｎｉｃａｌ Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ」（２０１０年７月号）に掲載されるのに先立ち、オンライン版（米国東部時間２０１０年６月１日付け：日本時間２０１０年６月２日）に掲載されます。成果の一部は、ＪＳＴ 戦略的創造研究推進事業 チーム型研究（ＣＲＥＳＴ）の「人工多能性幹細胞（ｉＰＳ細胞）作製・制御等の医療基盤技術」研究領域における研究課題「ヒトｉＰＳ細胞の分化能と腫瘍化傾向を反映するマーカー遺伝子群の探索」（研究代表者：古関 明彦）によって得られました。
１．背景
がんによる死亡数は年々上昇し、年間３４万人以上の方々が亡くなり、国内の死因第１位になっています（２００９年厚生労働省「人口動態統計の年間推計」）。中でも肺がんは、部位別のがんの死亡率が男性で１位（４８，６１０人）、女性で２位（１８，２３９人）となっています（２００８年国立がんセンターがん対策情報センター調査）。手術後５０％の患者が再発を引き起こすことが肺がんの特徴で、これは術前にすでにがん細胞が全身の至るところに転移しているためと考えられます。
がんの制圧には、抗がん効果を持つ免疫細胞による療法が有力な手段となります。研究グループは国立大学法人千葉大学と連携し、ナチュラルキラーT（ＮＫＴ）細胞というリンパ球を活性化して、肺のがん細胞を攻撃する新しい治療法を開発しています。ＮＫＴ細胞は、アジュバント作用と呼ばれる強力な免疫増強作用を持ちます。アジュバント作用は、免疫系のほかの細胞も動員してがん細胞を死滅させる作用で、ＮＫＴ細胞を活性化する合成糖脂質（α－ＧａｌＣｅｒ）を取り込ませた樹状細胞を投与する「アジュバント免疫細胞療法」が効果的とされています。
これまでに１７名の進行性肺がん注４）患者（第IIIB、IV期）あるいは再発肺がんの症例に対して、第I、II相の臨床試験注５）を終了しました。このうち、標準治療後の平均余命が６ヵ月といわれる進行性肺がん、あるいは再発肺がんの症例では、初回治療だけで、すべての症例で生存期間の延長（平均１９ヵ月）が認められました。このうち、この治療法によく反応した６０％の患者の生存期間の中央値は、３１．９ヵ月と長期生存が確認できています（図１）。治療効果の高かった患者は、生体内に存在するＮＫＴ細胞の数が多いことも明らかとなりました。この結果から、治療前に患者の体内に存在するＮＫＴ細胞を増やすことができると、より効果的な治療法となることが期待されます。しかし、目的にかなったタイプのリンパ球だけを作製したり、体内で大量に増やすことは、技術的に困難とされてきました。そこで、研究グループはｉＰＳ細胞を使って、治療に必要なリンパ球だけを手に入れる技術を開発することに挑みました。
２．研究手法と成果
従来の皮膚などからｉＰＳ細胞を作製する手法では、治療に必要なリンパ球だけを作るのは難しいとされてきました。これは、リンパ球には細胞分化の過程で遺伝子を再構成してしまう性質があるため、いろいろな抗原に反応するリンパ球ができてしまうことが原因です（図２）。この問題を解決し、目的のリンパ球だけを得るために、研究グループは、すでに遺伝子の再構成を終えた成熟したリンパ球からｉＰＳ細胞を作製することを計画しました。ＮＫＴ細胞からｉＰＳ細胞を作ることができると、そのｉＰＳ細胞はＮＫＴ細胞から受け継いだ遺伝子再構成を伝達し、ＮＫＴ細胞だけに分化誘導されると予想できます。
研究グループは、マウスの脾臓（ひぞう）に存在するＮＫＴ細胞を分離し、国立大学法人 京都大学の山中 伸弥 教授らが開発したｉＰＳ細胞誘導技術を活用して、ＮＫＴ細胞由来のｉＰＳ細胞を作製することに世界で初めて成功しました（図３）。さらにＮＫＴ細胞から作ったｉＰＳ細胞を試験管内で分化誘導する手法を開発し、分化誘導したリンパ球をほぼすべてＮＫＴ細胞に分化させることにも成功しました（図４）。
マウスにメラノーマ（黒色腫）というマウスのがん細胞を注射すると１週間で肝臓に無数のがんが転移します。この時点で、α－ＧａｌＣｅｒを取り込ませた樹状細胞を投与する治療実験を実施すると、ＮＫＴ細胞が活性化し、転移したがんが完全に消失します。ＮＫＴ細胞がないマウスにｉＰＳ細胞から作製したＮＫＴ細胞を戻し、α－ＧａｌＣｅｒを取り込ませた樹状細胞を投与すると、同様に移植したがんの転移や再発を抑えることが分かりました。このようなメラノーマの抑制効果は、ｉＰＳ細胞から作ったＮＫＴ細胞を戻さなかったマウスでは見られませんでした。これにより、ｉＰＳ細胞から作ったＮＫＴ細胞は、生体内に存在するＮＫＴ細胞と同等の抗がん効果を有していることが証明できました（図４）。
３．今後の期待
ＮＫＴ細胞は、がん細胞を殺す働きがあることが知られています。そしてＮＫＴ細胞を活性化する治療法が、肺がん治療に有効であることが示されています。しかし、ＮＫＴ細胞が少ない患者には効果がありませんでした。今回のマウスでの研究成果は、次に掲げる方法で患者のＮＫＴ細胞を増やすことが可能であることを証明しました。
患者のＮＫＴ細胞を採取する。
ＮＫＴ細胞からｉＰＳ細胞を作製する（保存可能）。
そのｉＰＳ細胞から患者のＮＫＴ細胞を大量に作製する。
ｉＰＳ細胞から作った患者のＮＫＴ細胞を患者に戻す。
研究グループが現在、千葉大学と連携して行っているヒトのＮＫＴ細胞を用いた臨床研究の中で、ヒトへの応用を目指していきます（図５）。
＜参考図＞
図１ 肺がん患者におけるＮＫＴ細胞療法結果
わずか１回の処置で、がんの増大が抑制される。
図２ 役立つリンパ球だけを作り出す新しい技術
通常の体細胞から山中因子で誘導したｉＰＳ細胞を用いて分化誘導を行うと、「多様な」リンパ球へと分化する。がん細胞を標的として攻撃できるのは、ごく一部のリンパ球に限られる。成熟リンパ球から「目的の」リンパ球を取り出し、ｉＰＳ細胞を作って分化誘導を行うと、「欲しい」リンパ球だけに分化させることができる。がん細胞を攻撃できるリンパ球からｉＰＳ細胞を作ると、分化誘導されたほぼすべてのリンパ球はがん細胞を攻撃する作用を持ちました。
図３ ＮＫＴ細胞から作ったｉＰＳ細胞の様子
ＮＫＴ細胞から作ったｉＰＳ細胞は、皮膚から作ったｉＰＳ細胞と同じ形態を取っている。
図４ ｉＰＳ細胞から作ったＮＫＴ細胞は抗がん効果を発揮する
ＮＫＴ細胞から作ったｉＰＳ細胞から、リンパ球分化を行うと、ほぼすべてＮＫＴ細胞に分化できる。ＮＫＴ細胞を欠損したマウスにｉＰＳ細胞から分化させたＮＫＴ細胞を移入して、α－ＧａｌＣｅｒで活性化すると、移入したメラノーマがん細胞を排除できた。
図５ 抗がん治療に有効なＮＫＴ細胞療法モデル
患者のＮＫＴ細胞を採取し、ｉＰＳ細胞を作製する。ｉＰＳ細胞から大量にＮＫＴ細胞を誘導する。患者体内にｉＰＳ細胞から作ったＮＫＴ細胞を戻すことで、効果的な抗がん治療が見込まれる。
＜補足説明＞
- 注１） ナチュラルキラーT（ＮＫＴ）細胞
- １９８６年に谷口センター長（当時：千葉大学 教授）らが発見した、Ｔ細胞、Ｂ細胞、ＮＫ細胞に続く第４のリンパ球。免疫の制御や、がんの免疫学的監視などのさまざまな役割を担う。
- 注２） ｉＰＳ細胞
- 人工的に作製した、どんな細胞にも分化できる「多能性幹細胞」。自分の皮膚から作ったｉＰＳ細胞を使って自分の体の傷んだところを修復する、といった夢のような再生医療を可能にすることが期待されている。
- 注３） 遺伝子の再構成
- Ｔ細胞やＢ細胞の抗原受容体は、たくさんの部品でできている。これらの細胞が作られる過程で、抗原受容体の遺伝子の中では、部品同士でいろいろな切り貼りが起きる。このように遺伝子の中で起こる切り貼りを遺伝子の再構成といい、細胞ごとに異なる切り貼りが起こって、いろいろな種類の抗原受容体遺伝子が作られるので、何千万種類ものそれぞれ異なる抗原受容体をもつ細胞が生み出される。１９７６年に利根川 進 博士（現 脳科学総合研究センター センター長）らは、Ｂ細胞の産生する免疫グロブリンの遺伝子再構成という現象を発見し、この抗体の多様性に関する遺伝子レベルの謎を解き明かした実績により、ノーベル医学生理学賞を受賞した。
- 注４） 進行性肺がん
- 肺がんの病気の進行度合いにより、I、II、III、IVの４段階に分けられる。ステージIは肺内にがんが限局しており、リンパ節に転移がない段階。ステージIIは肺内にがんが限局しており、肺内のリンパ節にだけ転移があるか、リンパ節に転移はないが、がんが直接肺外の切除できる周囲に広がっている段階。ステージIIIは、ほかの臓器に転移はしていないが、ステージIIより進行した状態、ステージIVはほかの臓器に転移している段階を指す。各ステージはその進行度合いにあわせて、ＡとＢに細分化される。再発肺がんは、転移があることを意味するため、ステージIIIＢあるいはIVに相当すると考えられる。
- 注５） 臨床試験
- 医薬品もしくは医療機器の製造販売の承認申請をするために行われ、治験とも呼ばれる。動物を使用した非臨床試験（前臨床試験）により薬の候補物質もしくは医療機器の安全性および有効性を検討し、安全で有効な医薬品もしくは医療機器となり得ることが期待される場合に実施される。臨床試験は第I相から第IV相までの４段階で行われることが多い。このうち、第I相試験は、自由意思に基づき志願した健常成人を対象とし、被験薬を少量から段階的に増量し、被験薬の薬物動態（吸収、分布、代謝、排泄）や安全性（有害事象、副作用）について検討することを主な目的とした探索的試験で、次相で用いる用法・用量の限界を検討することも重要な目的となる。第II相試験は第I相の結果をうけて、比較的軽度な少数例の患者を対象に、有効性・安全性・薬物動態などの検討を行う試験である。第III相試験は、上市後に実際にその化合物を使用するであろう患者を対象に、有効性の検証や安全性の検討を主な目的として、より大きな規模で行われる。第I相から第III相までの試験成績をまとめ、医薬品の製造販売承認申請が行われる。医薬品医療機器総合機構による審査を受けて承認されると医薬品としての販売が可能となる。第IV相試験は、製造販売後臨床試験と呼ばれ、実際に市販した後に広く使用されることにより、第III相まででは検出できなかった予期せぬ有害事象や副作用を検出するのが主な目的で、市販直後調査および市販後調査によって行われるのが通例である。
＜お問い合わせ先＞
＜研究に関すること＞
古関 明彦（コセキ ハルヒコ）
独立行政法人 理化学研究所 免疫アレルギー科学総合研究センター 免疫器官形成研究グループ グループディレクター
Tel：045-503-9689 Fax：045-503-9688
渡会 浩志（ワタライ ヒロシ）
独立行政法人 理化学研究所 免疫アレルギー科学総合研究センター 免疫制御研究グループ 上級研究員
Tel：045-503-7008 Fax：045-503-7006
独立行政法人 理化学研究所 横浜研究推進部 企画課
Tel：045-503-9117 Fax：045-503-9113
＜ＪＳＴの事業に関すること＞
河村 昌哉（カワムラ マサヤ）
独立行政法人 科学技術振興機構 イノベーション推進本部 研究領域総合運営部
Tel：03-3512-3531 Fax：03-3222-2066
＜報道担当＞
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