がん治療の予後を予測する新たなCD4特異的ミニボディ

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‍Pezzana ら CD4+細胞の非侵襲的PETイメージングおよびがん免疫療法への反応予測を目的とした、ヒトおよびマウス由来のCD4特異的ミニボディの詳細な交差検証, 『Theranostics』, 2024年

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^{CD4+細胞の}動態をリアルタイムで観察するための、CD4を標的とする新しいミニボディが開発された。このツールは、がん治療の転帰を予測し、免疫療法によって^{誘発されるCD4+}T細胞の抗腫瘍反応を理解するのに役立つ。これらのミニボディの^{ヒトCD4+細胞}に対する特異性は、genOway社が開発したヒト化CD4マウスモデルを用いて検証された。 

T細胞療法、T細胞エンゲージャー、免疫チェックポイント阻害剤（ICI）など、現在ではいくつかのがん治療法が利用可能となっているが、それらの奏効率にはばらつきがあり、信頼性の高い予測^{バイオマーカーも}不足している1^,2。 さらに、抗腫瘍反応における細胞傷害性^CD8+T細胞の役割に加え、^CD4+T細胞も効果的な^{抗腫瘍免疫の}獲得と維持に重要な役割を果たすことが現在では明らかになっている^³,⁴。こうした背景から、Pezzanaらは、^CD4+T細胞をバイオマーカーとして用いて、がん治療の有効性を評価し、これらの細胞が^{抗腫瘍反応}に果たす役割を解明することを目的とした^⁵。

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CD4ミニボディは特異性が高く、生物学的に不活性である

著者らはまず、^{89Zrで放射性標識したミニボディ}の特異的結合をin vitroで検証した。ヒトミニボディと^{マウスCD4+}T細胞の間、およびその逆においても交差反応は認められず、その特異性が確認された。重要なことに、ヒトCD4ミニボディはPBMCの活性化や増殖を誘導しなかった。これは、この構築体が生物学的に不活性であり、^CD4+細胞に影響を与えないことを示しており、^これは以前の^{報告⁶でも示されている通りである}。

ヒトCD4ミニボディの特異的結合を解析するために in vivoにおいてヒトCD4ミニボディの特異的結合を解析するため、Pezzanaらは、CD4発現が陽性（HPB-ALL白血病）または陰性（HDL B細胞リンパ腫）であるヒト腫瘍を移植した免疫不全マウスを使用した。^CD4+HBP-ALL腫瘍を移植したマウスの腫瘍において、はるかに高いトレーサー取り込みが観察され、ヒトCD4ミニボディトレーサーの特異性が確認された。 

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PETイメージングによる^CD4+T細胞の動態のモニタリング

抗腫瘍免疫における^CD4+T細胞の重要性を踏まえ、腫瘍移植および腫瘍治療時のヒト^CD4+細胞の全身における動態を解析した。著者らは、genOway社が開発したヒト化CD4（hCD4-KI）を有する免疫能を有するマウスモデルを用いた。 野生型（WT）およびhCD4-KIマウスに乳腺PyMT腫瘍を移植した後、腫瘍内のT細胞密度を高めるために、αPD-1およびα4-1BBの併用^{免疫療法7,8}を実施した。 トレーサーの分布および取り込みの解析により、種特異的な様式でリンパ系臓器においてより高いシグナルの蓄積が認められた。重要なことに、WTマウスと比較してhCD4-KIマウスの腫瘍微小環境（TME）においてもシグナルの増加が検出された（下図参照）。これは、これらのトレーサー^{がCD4+細胞}集団の空間的動態を理解する上で有用なツールであることを示している。

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論文の図4 – hCD4-KIおよびWT PyMT乳がん移植マウスにおける、腫瘍浸潤性内因性^CD4+細胞の非侵襲的可視化。 代表的な in vivoPET/MR画像。腫瘍は白い円で囲まれている。図はPezzanaら（²⁰²⁴⁵）より転載。

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免疫療法の転帰を予測するためのhCD4ミニボディ

続いて、TMEにおける^CD4+T細胞の密度変化を検出すること、および免疫療法の転帰を予測することに対する、このマウスミニボディの感度を評価した。マウス結腸直腸癌を移植した野生型（WT）マウスに対し、αPD-L1／αLag-3モノクローナル抗体の併用療法を行った。フローサイトメトリー解析の結果、治療に反応したマウス（レスポンダー）と反応しなかったマウス（ノンレスポンダー）が確認された。 治療の結果、レスポンダーのTMEでは、ノンレスポンダーと比較してシグナルが増加し、未治療のマウスよりも高い値を示した。これは、このトレーサー^がCD4+T細胞密度の変化を検出できることを実証している。免疫蛍光分析により、反応を示した腫瘍において^CD4+T細胞の浸潤が増加していることが確認され、治療効果をモニタリングする上でこのトレーサーが有する潜在的な有用性が浮き彫りとなった。

総じて、このデータは、ミニボディと非侵襲的なPETイメージングを組み合わせることで、がん患者の治療に対する反応や病状の進行を綿密に追跡するための強力なツールとなり得ることを示している。重要な点として、このツールを用いることで、治療に反応しない患者を特定し、命に関わる結果を回避するのに役立つことが示された。 さらに、この技術は、腫瘍微小環境における^CD4+T細胞の役割を理解する上でも役立ちます。本研究で示されたように、genOway社が開発したhCD4マウスモデルは、^CD4+T細胞の動員動態の理解を促進するだけでなく、hCD4を標的とする化合物の有効性および安全性を評価するための有用なモデルでもあります。

hCD4マウスモデルは、免疫腫瘍学、代謝、心血管疾患、神経科学など、複数の研究分野における数多くの前臨床モデルを設計・提供しているgenOway社から、既製品として入手可能です。

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参考文献

1. Zahavi, D. & Weiner, L. 「がん治療におけるモノクローナル抗体」。『Antibodies』9, 34 (2020)。
2. Sterner, R. C. & Sterner, R. M. CAR-T細胞療法：現在の限界と今後の戦略。Blood Cancer J. 11, 69 (2021).
3. Raskov, H., Orhan, A., Christensen, J. P. & Gögenur, I. 「がんおよびがん免疫療法における細胞傷害性CD8+ T細胞」。Br. J. Cancer 124, 359–367 (2021).
4. Tay, R. E., Richardson, E. K. & Toh, H. C. 「がん免疫療法におけるCD4+ T細胞の役割の再検討――従来のパラダイムに対する新たな知見」。Cancer Gene Ther. 28, 5–17 (2021).
5. Pezzana, S. ほか.CD4+ 細胞の非侵襲的 PET イメージングおよびがん免疫療法に対する反応予測を目的とした、ヒトおよびマウス由来の CD4 特異的ミニボディの詳細な交差検証.Theranostics 14, 4582–4597 (2024).
6. Nagle, V. L. et al. 「ヒト化マウスにおけるCD4+ T細胞の非侵襲的イメージング」。Mol. Cancer Ther. 21, 658–666 (2022).
7. Wang, Y. et al.4-1BBおよびPD-L1を標的とすることで、B細胞リンパ腫において強力かつ持続的な抗腫瘍免疫が誘導される。Front. Immunol. 13, 1004475 (2022).
8. Singh, R., Kim, Y.-H., Lee, S.-J., Eom, H.-S. & Choi, B. K. 「4-1BB免疫療法：進展と課題」。Exp. Mol. Med. 56, 32–39 (2024).