JP2004149439A - 移植拒絶免疫回避剤 - Google Patents
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Abstract
【課題】腫瘍壊死因子関連アポトーシス誘導リガンド(TRAIL)の発現に基づくその特性を利用した、生体移植手術における拒絶免疫を有効的に回避する移植拒絶免疫回避剤、ならびに移植拒絶免疫(移植片拒絶反応)を回避する方法を提供すること。
【解決手段】TRAIL(TNF−related apoptosis inducing ligand:腫瘍壊死因子関連アポトーシス誘導リガンド)の発現に基づくその特性を利用した、生体移植手術における拒絶免疫を有効的に回避する移植拒絶免疫回避剤、ならびに移植拒絶免疫(移植片拒絶反応)を回避する方法の提供であり、TRAILを有効成分とすることを特徴とする移植拒絶免疫回避剤であり、生体移植術における移植拒絶免疫を回避するために、生体移植組織または該移植組織の周囲組織を、サイトカインまたは癌化学療法剤により刺激し、TRAILを発現させる方法である。
【選択図】 図1
【解決手段】TRAIL(TNF−related apoptosis inducing ligand:腫瘍壊死因子関連アポトーシス誘導リガンド)の発現に基づくその特性を利用した、生体移植手術における拒絶免疫を有効的に回避する移植拒絶免疫回避剤、ならびに移植拒絶免疫(移植片拒絶反応)を回避する方法の提供であり、TRAILを有効成分とすることを特徴とする移植拒絶免疫回避剤であり、生体移植術における移植拒絶免疫を回避するために、生体移植組織または該移植組織の周囲組織を、サイトカインまたは癌化学療法剤により刺激し、TRAILを発現させる方法である。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生体移植手術における拒絶免疫を有効的に回避する移植拒絶免疫回避剤、ならびに移植拒絶免疫(移植片拒絶反応)を回避する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
【特許関連情報】
なし。
【非特許関連情報】
なし。
【0003】
最近の医療技術として、生体移植術が大きな発展をみせている。特に難治性の器官疾患については肝移植、腎移植、心臓移植等の生体移植術が有効な治療手段であり、これまで種々の生体移植術が行なわれてきている。ところで生体移植術にあっては、移植後の組織の拒絶免疫(移植片拒絶反応)が問題になっており、かかる拒絶反応を抑えるために、これまで種々の免疫抑制剤が開発されてきている。これらの薬剤はいずれも抗原非特異的なものであり、拒絶免疫となる免疫応答を抑制するものとしては、理論的には、抗原特異的に抑制するのが最も好ましいものである。
【0004】
抗原特異的に免疫を抑制させるためには、免疫寛容を誘導できるような抗原を選択し、免疫応答の誘導を抗原特異的に抑制すればよいが、いったん免疫が成立しているものを抑制することは極めて困難なことである。したがって、今日における免疫抑制剤は、例えば、B細胞あるいはT細胞のような免疫を担当する細胞の分化分裂を阻害する、非特異的な免疫抑制剤が主流を占めている。
【0005】
本発明者らは、これまで大腸癌をはじめとする悪性腫瘍手術標本、生体標本を精力的に収集し、アポトーシス(細胞死)関連タンパク質の発現、アポトーシスと癌化について研究を続けてきている。アポトーシスは、多細胞生物の細胞数、発生分化、形態および恒常性の維持において、重要な現象であり、この制御の破綻は、細胞の癌化等の原因となるとされている。すなわち、細胞の癌化のプロセスが、アポトーシスに対する耐性能獲得過程でもあると考えられるようになってきている。
【0006】
一方、大腸癌の頻度は近年増大しており、現在では悪性腫瘍による死因の第4位を占めるまでに至っている。一般に、大腸癌は、免疫療法、化学療法および放射線療法によるアポトーシス誘導に対しては耐性を示し、抗腫瘍効果が期待できない。そこで、本発明者らは、大腸癌に対する治療戦略上重要な要素である、癌化に伴うアポトーシス耐性機序を明らかにするべく、鋭意研究を進めてきた。
【0007】
その研究の過程において、本発明者らは、新しい腫瘍壊死因子(TNF:tumor necrosis factor)ファミリーである腫瘍壊死因子関連アポトーシス誘導リガンド(TNF−related apoptosis inducing ligand:以下「TRAIL」と略記する場合もある)の働きに注目した。これまでTRAILは、TNFやFasL(Fas ligand)等の他のTNFファミリーとは異なり正常細胞にはほとんど影響を与えることなく、腫瘍細胞に特異的にアポトーシスを誘導するものであるとされていた。しかしながら本発明者らの知見によれば、大腸癌をはじめとする消化管癌では、TRAILに対しては比較的耐性を示すばかりでなく、癌細胞自体がTRAILを発現することを見出している。
【0008】
その一方、大腸癌のみならず、肝細胞癌細胞(HCC:Hepatocellular carcinoma)がTRAILを発現し、発現されたTRAILによって、リンパ球がアポトーシス(細胞死)されることを新たに見出した。このリンパ球がTRAILの発現によって細胞死に陥ることは、TRAIL自身、あるいはTRAILの発現により、生体のリンパ球(例えば、B細胞、T細胞等)の攻撃を回避できることを示していることに他ならない。
【0009】
すなわち、TRAILの発現による特的なリンパ球の細胞死は、TRAILが特異的な免疫回避剤として作用するものであることを示している。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
したがって本発明は、TRAILの発現に基づくその特性を利用した、生体移植手術における拒絶免疫を有効的に回避する移植拒絶免疫回避剤、ならびに移植拒絶免疫(移植片拒絶反応)を回避する方法を提供することを課題とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
しかして、かかる課題を解決するための本発明の基本的態様は、腫瘍壊死因子関連アポトーシス誘導リガンド(TNF−related apoptosis inducing ligand:TRAIL)を有効成分とすることを特徴とする移植拒絶免疫回避剤である。
【0012】
本発明者らの検討によれば、TRAILの発現は、種々のサイトカインあるいは癌化学療法剤により、生体移植組織または該移植組織の周囲組織の細胞を刺激することでより効果的に行なわれることを確認した。したがって本発明の別の態様は、生体移植術における移植拒絶免疫を回避するために、生体移植組織または該移植組織の周囲組織を、サイトカインまたは癌化学療法剤により刺激し、TRAILを発現させる方法でもある。
【0013】
さらにまた本発明の別の態様は、生体移植組織、または当該生体移植組織の周囲組織にTRAILを発現させることを特徴とする、移植拒絶免疫を回避する方法でもある。
【0014】
この場合にあっても、TRAILの発現は、種々のサイトカインあるいは癌化学療法剤により生体移植組織または該移植組織の周囲組織の細胞を刺激することでより効果的に行なわれる。したがって、上記の発明のより具体的な方法としては、TRAILの発現を、生体移植組織または該移植組織の周囲組織を、サイトカインまたは癌化学療法剤により刺激することにより行なう移植拒絶免疫を回避する方法である。
【0015】
また、本発明にあっては、刺激するサイトカインがTNF−α(腫瘍壊死因子−α)、IL−1(インターロイキン−1)またはIL−18(インターロイキン−18)が特に好ましいものであり、また癌化学療法剤が、アドリアマイシンまたはブレオマイシンがまた特に好ましいものであることが判明した。かかる刺激は、サイトカインまたは癌化学療法剤を投与する手段で行い得る。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を、肝細胞癌細胞(Hepatocellular carcinoma;以下「HCC」と略記する)によるTRAILの発現、発現されたTRAILによるアポトーシス(細胞死)の検出等の実験結果を詳細に説明しながら、詳細に説明する。
【0017】
材料および方法:
1)細胞株および HCC 細胞組織:
Jurkat T細胞(ヒト白血病性T細胞)、ヒトHCC細胞株、HepG2およびHepG3細胞は、ATCC(American Type Culture Collection:Rockvill、MD、USA)より購入した。バーキットリンパ腫(Burkitt lymphoma)細胞株、Raji(JCRB 9012)細胞およびHCC細胞株、Huh7(JCRB 0403)細胞は、Health Science Research Resources Bank(大阪)から購入した。
【0018】
Jurkat T細胞、Raji細胞およびヒトHCC細胞株は、RPMI 1640培地(GIBCO社:BRL、NY)中、37℃で培養した。全培地には、1%ペニシリン/ストレプトマイシン(GIBCO社:BRL)および加熱不活性化した10%牛胎児血清(GIBCO社:BRL)を添加した。ヒトHCC細胞組織は、10名の患者より外科的切除術により採取(採取にあたってはインフォームドコンセントを得ている)し、逆転写PCR(RT−PCR)用の正常肝組織は検死組織より採取して、コントロールとした。切除したそれぞれの組織は、採取後直ちに−80℃にて保存するか、または10%ホルマリン溶液で固定した。
【0019】
2)TRAIL の検出方法:
ヒトHCC細胞株中のTRAILの検出は、ウエスタンブロッティング(Western Blotting)法で行った。すなわち、細胞を採取し、続いて0.1μg/mlのドキソルビシン(アドリアマイシン:Sigma Chemical Company;St. Louis、USA)、100 u/mlの組換えヒトTNF−α(Genzyme社:Cambridge、MA)、10 ng/mLの組換えヒトIL−1β(PeproTech EC社:London,UK)あるいは10 ng/mLの組換えマウスIL−18(MBL社:Nagaya、JP)と共に刺激した。
【0020】
これらの細胞を、氷冷下、lysis緩衝液[50 mM/L Tris−HCl(pH8.0)、150 mM/L NaCl、5 mM/L EDTA、1% NP−40、1 mM phenylmethylsulfonyl fluoride]で洗浄した。遠心分離後、上清を集め、蛋白質の含有量をBio−Rad Protein Assay kit(Bio−Rad Laboratories社:CA)により測定した。14% SDS−ポリアクリルアミドゲルを用いた電気泳動により、各抽出液から等量の蛋白質を分取し、Bio−Rad electrotransfer system(Bio−Rad社)を用いてニトロセルロース製メンブラン(Toyo Roshi社:JP)に転移した。
【0021】
ブロットを、5%ミルク含有−Tris−HCl液(pH 7.5)および0.1%Tween 20中で、室温下2時間インキュベートすることによりブロックし、4℃にてウサギ抗−TRAILポリクローナル抗体(Santa Cruz Biotechnology社:CA)で一夜検索した。抗体は、5%ミルク含有−Tris−HCl液(pH 7.5)および0.1%Tween20により1:1,000に希釈した。
【0022】
得られた免疫ブロットを、西洋わさびパーオキシダーゼによる複合抗ウサギIgG(5%ミルク含有−Tris−HCl[pH7.5]で1:2,000に希釈したもの)により検索した。最終洗浄後、シグナルをECL kit(Amerrsham Pharmatica Biotech社: Buckinghamshire、UK)により検出した。
【0023】
TRAIL mRNAの発現が、トータルRNAのRT−PCR反応により確認された。各細胞株のおよそ107個の細胞、または正常ヒト肝組織の100 mgを、1 mlのUltraspec RNA試薬(Biotecx Laboratories社:Houston、TX)およびMini−Beadbeatr(Biospec Products社:Bartville、OK)と共にホモゲナイズし、トータルRNAをプロトコールにしたがって単離した。
【0024】
RT−PCR反応の詳細は以下のとおりである。すなわちcDNAを、(dt)12−18プライマーと200単位のSuperScript II reverse transcriptase(GIBCO社:BRL)を、2μgのトータルRNAと、37℃にて60分混合することによる延長反応で合成した。cDNAに対するPCR反応を、4個のdNTPs(各々、200μM/L)、2.5 mM/L MgCl2, 2.5単位のEx Taq(Takara Shuzo社:Kyoto、JP)および0.4μM/Lのプライマーを含有する50μLの量で行った。
【0025】
増幅サイクルは、94℃で1分間、55℃で1分間、72℃で2分間を、35サイクル繰返した。PCR増幅産物を、エチジウムブロマイドを含む1.0%アガロースゲル上で展開し、UV光線下に観察した。ヒトβ−アクチンの増幅がコントロール群にみられた。
【0026】
重要なプライマーの配列は次のとおりである。
TRAIL センスフ゜ライマー:5’−AGACCTGCGTGCTGATCGTG−3’
TRAILアンチセンスフ゜ライマー:5’−CTCTTGGACTTGGCTGGGAGATGTG−3’
β‐アクチンセンスフ゜ライマー:5’−ATGGATGATGATATCGCCGCG−3’
β‐アクチンアンチセンスフ゜ライマー:5’−CTAGAAGCATTTGCGGTGGACGATGGAGGGGCC−5’
【0027】
TRAIL発現検出のための免疫組織学的染色を、10個の外科的に摘出したHCC組織について行った。すなわち、パラフィン保護しない部分を加圧釜で120℃にて5分間加熱し、抗原を活性化させ、0.3%過酸化水素−メタノール溶液と20分処理し、内因性のパーオキシダーゼ活性を不活化した。各セクションをリン酸緩衝液(PBS)中の正常マウス血清により固定し、1:100(リン酸緩衝液中)に希釈したマウス抗−TRAIL(D−3)モノクローナル抗体(Santa Cruz Biotechnology社)、またはコントロールとして、TRAIL(25−282)コントロール溶融蛋白(Santa Cruz Biotechnology社)と一夜4℃にてインキュベーとした。各セクションをsecond ビオチン化抗体とインキュベーとし、続いて、avidin−biotin−peroxidase complex(Vectastain ABC kit:Vector Laboratories社:Burlingame、CA)により30分間インキュベートした。洗浄後、0.01%の3,3’−diaminobenziden−haydorgen peroxide(DAB)(和光純薬社)含有基質に展開し、ヘマトキシリンと対比染色した。
【0028】
3)フローサイトメトリー分析:
0.1μg/mlのドキソルビシン(アドリアマイシン:Sigma社:St. Louis、USA)、100 u/mlの組換えヒトTNF−α(Genzyme社:Cambridge、MA)、10 ng/mLの組換えIL−1β(PeproTech EC社)、あるいは10 ng/mLの組換えマウスIL−18(MBL社:Nagaya、JP)と共に24時間培養した各細胞株のおよそ106個の細胞を、1%牛胎児血清−リン酸緩衝液(PBS)にて2回洗浄し、氷冷下に、fluorecein isothiocyanate(FITC)−conjugated TRAIL−R2(Alexis社: SanDiego、CA)、あるいはコントロールとなるFITC−conjugatedマウスIgM(Santa Cruz Biotechnology社)と5μg/mL濃度で2時間インキュベートした。PBSで2回洗浄後、細胞をFAC Scanにより、CellQuest software(Becton Dickinson社:Tokyo、JP)を使用し、TRAILの発現を観察した。NF−κB抑制分析の場合には、HepG2細胞をpCMV−IκBαベクター(Clontech社:San Diego、CA)にトランスフェクションし、12時間インキュベートした後、続いて、ドキソルビシンあるいはIL−1βと共に24時間刺激した。
【0029】
4)共培養実験:
HepG2細胞を、1μg/mLのドキソルビシン(sigma社:St. Louis、USA)あるいは、10 ng/mLの組換えヒトIL−1β(PeproTech.)に曝し、細胞を採取し、PBSで2回洗浄し、24−well平板プレート(Nunc社:Roskide、Denmark)に、1×105/mLの密度で、1 mLの新鮮培地上に撒いた。HepG2細胞が、約80%の単層として集合した後、細胞を2%パラホルムアルデヒド−PBSで1時間固定した。HepG2細胞(effector)をPBSで3回洗浄後、Jurkat細胞(target)をHep2G細胞に48時間添加(cell to cell contact法)した。Jurkat細胞に対するFasLを介するアポトーシス、あるいはTRAILを介するアポトーシスの抑制のために、100 ng/mLのFasL中和抗体であるハムスターIgG クローン4H9(MBL社)あるいは組換えヒトTRAIL−R(10 ng/mL R1、0.5 ng/mL R2, 100 ng/mL R3, 10 ng/mL R4): Fc(TRAIL感受性細胞のTRAILを介した溶解防止のため)(Alexis社)をHep2G細胞の上清に加え、2%パラホルムアルデヒドで固定した。その後、非付着生育Jurkat細胞を採取し、アポトーシスの分析を行った。TRAIL溶解型の機能決定のため、cell−cell−contact法により、Jurkat細胞を使用して共培養を、6.5mm Transwellポリカーボネート膜(CORNING社:Cambridge、MA)で行った。
【0030】
5)アポトーシスの検出:
TRAILを発現したHepG2細胞を、48時間培養後、Jurkat細胞核を4,6−ジアミノ−2−フェニルインドール(DAPI)(Sigma社)で染色し、蛍光発色顕微鏡(Zeiss社:Gottingen、Germany)で観察した。生存Jurkat細胞の評価は、3−(4,5−ジメチルチアゾール−2−イル)−2,5−ジフェニルテトラゾリウム ブロマイド(MTT)アッセイ法で行った。Jurkat細胞を、96穴microtiter(微量滴定)プレート(Corning Glass Workers社:Corning、NY)上に置き、各プレートを24時間37℃にて、5%炭酸ガス雰囲気下にインキュベートした。生存細胞数は、Cell Titer 96 Assay kit(Promega社:Madison、WI)を使用し、製品規格にしたがって行った。各wellの570nmにおける吸収を、microtiter plate reader(Bio−Rad Laboratories社)で行った。
【0031】
6)NF− κ B Luciferase Reporter Gene Assay :
pNF−κB−Lucベクター(MercuryTM Pathway Profiling System)をクローニング技術により得た。ヒトHCC細胞(2×105個)を6 well plateにより増殖日前より3倍に生育させた。細胞は、FuGENE 6(Boehringer Mannheim社:Mannheim、Germany)で増殖し、37℃で18時間インキュベートした。培地を除き、細胞をcomplete培地でインキュベートした。細胞を1μg/mLのドキソルビシン(Sigma社)、100 U/mLの組換えヒトTNF−α(Genzyme社)、10 ng/mLの組換えヒトIL−1β(PeproTech EC Ltd.)あるいは10 ng/mL組換えマウスIL−18(MBL社)で、最終的に24時間刺激した。
【0032】
NF−κB抑制測定の場合には、HepG2細胞を、pNF−κB−Lucベクター(Clontech社)と増殖し、pCMV−IκBαベクター(Clontech社)と合わせて12時間インキュベートし、ドキソルビシンまたはIL−1βと、24時間刺激した。Luciferase(発光酵素)活性は、Luciferase assay system(Promega社)およびluminometer(Berthold Analytical Instruments社:Nashua、NH)法を用いた細胞抽出より行った。結果は、刺激を与えない細胞から得られたLuciferase(発光酵素)活性から誘発されたものとして表示した。
【0033】
それぞれの結果は以下のとおりであった。
【0034】
A)HCC 細胞株における TRAIL の発現:
TRAILの転写は、HCC細胞株(Huh7, Hep3B, HepG2)、Raji細胞、および正常肝組織:コントロール群)において、RT−PCR反応で分析した。コントロールとしてヒトβ−アクチンの増幅を、サンプル負荷および完全性を期すために行った。
その結果を図1に示した。図からも判明するように、TRAILの413−bp RT−PCRのフラグメントがヒトHCC細胞株、Raji細胞および正常肝組織で6個観察されており、これはRRAILが発現していることを示している。
【0035】
すなわち、図1は、ヒト肝癌細胞(HCC)細胞株、Raji細胞、および正常肝組織に対するRT−PCR反応による、TRAILの増幅を示す図であるが、413−bpにおけるヒトTRAILシークエンス、および838−bpにおけるβ−アクチンのシークエンスがトータルRNAから増幅され、各細胞株、正常肝組織から単離され、アガロースゲル電気泳動図としてエチジウムブロマイド染色で観察されているのが判明する。
【0036】
B)ヒト HCC 組織での TRAIL の発現:
TRAILのin siteでの発現を確認するため、免疫組織学的な手法により、10個のHCC組織を使用して検討した。
HCC組織では、10個の検討のうち、4個(40%)のケースにおいて、TRAILの染色が観察された。細胞レベルでは、TRAILの発現は、最初、細胞質(cytoplasma)と細胞膜上に生じた(その状態を図2として示した)。これに対して、非腫瘍領域近傍および肝硬変組織では、TRAILの発現は、門脈のリンパ球以外、全く認められなかった。
【0037】
すなわち、図2は、ヒトHCC細胞と、(A)抗−TRAIL抗体、(B)TRAILコントロール熔融タンパク質(当初倍率:400倍)と組合せによる組織学的染色を示した。図の結果からも判明するように、TRAILの染色は、細胞質と、細胞表面に生じていることが理解される。
【0038】
C)ヒト HCC 細胞株でのドキソルビシンにより誘発される TRAIL のアップレグレーション:
TRAILの発現を、Western blotting法により検討した。ドキソルビシン投与の結果、ヒトHCC細胞株(Huh7, Hep3B, HepG2)では、用量依存的にTRAILの発現が増強された。その結果を図3として示した。すなわち、図3は、ヒトHCC細胞株について、ドキソルビシンによる刺激(各 0, 0.01, 0.1, 1μg/mL濃度での刺激)により誘発させたTRAIL(36k−Da)の発現を示したが、細胞溶解物がSDS−PAGE法で分離され、ニトロセルロースに転移されていることが理解される。なお、TRAILのレベルは、Western blotting法で行った。
同様の実験をブレオマイシンによる刺激でも検討したが、ブレオマイシンによる刺激でも、ヒトHCC細胞株は、用量依存的にTRAILの発現を増強していた。
【0039】
以上の結果を踏まえ、ヒトHCC細胞株においては、ドキソルビシンが、特異的に細胞表面でTRAILを発現するものであるかどうかを確認するため、ヒトHCC細胞をドキソルビシンと処理し、TRAILの発現を血液学的に検討した。その結果を図4に示した。図中に示した結果からも判明するように、培地に0.01〜1μg/mLのドキソルビシンを24時間添加した場合には、HCC細胞株では、細胞表面でのTRAILの発現が増強されていることが理解される。
【0040】
すなわち、図4はヒトHCC細胞における、ドキソルビシンで誘発された細胞表面上でのTRAILの発現を示した結果である。HCC細胞を、24時間種々の濃度のドキソルビシンに曝し、TRAILの発現をフローサイトメトリー分析により検討した結果、FITC−conjugated TRAIL−R2を使用したフローサイトメトリー分析(点線のグラフ)あるいはFITC−conjugated mouse IgGを使用したフローサイトメトリー分析(実線の棒グラフ)ともに、細胞表面上でのTRAILの発現が確認された。
【0041】
D)TRAIL− 発現 HCC 細胞の Jurkat T− リンパ球の殺細胞(アポトーシス)効果:
HCC細胞株の細胞表面におけるTRAILの機能的な発現を検討するため、代表的なヒト白血病性T細胞の一種であるJurkat細胞をtarget cellとして使用し、共培養実験を行った。
Effector(HepG2細胞を1μg/mLのドキソルビシンで刺激した):Target cell(Jurkat細胞)を(E:T=4:8)の比率で混合し、48時間、TRAIL発現HepG2細胞と共培養した。Jurkat細胞の生存を、MTT assayおよびDAPI染色で観察した結果、目に見えて細胞死(アポトーシス)が進行していた。
【0042】
図5にMTT assayでの結果を、図6にDAPI染色での結果を示した。
ドキソルビシン(1μg/mL)と24時間処理した後のTRAIL発現HepG2細胞を、Effector(HepG2細胞):Target(Jurkat細胞)で(E:T=4:1)の比率で、100 ng/mLのFasL中和抗体ハムスターIgG クローン4H9、あるいは組換えヒトTRAIL−R(10 ng/mL R1、0.5 ng/mL R2、100 ng/mL R3、10 ng/mL R4):Fc(TRAIL感受性細胞のTRAILを介する溶解の阻害剤)の存在/非存在下で共培養させた。TRAIL発現HepG2細胞と共培養したときのJurkat細胞の生存率を、コントロール細胞に対する生存細胞としてパーセントで示した(図5)。データは、6回の実験の平均値±SDで示した。
【0043】
一方、図6は、Jurkat細胞を、TRAIL発現HepG2細胞と共培養した場合の結果を示したものであるが、典型的なアポトーシスの性質である、DAPI染色による核の凝集化およびフラグメント化を示している。
【0044】
共細胞に際して、Jurkat細胞をヒト組換えTRAIL−R:Fc(TRAIL−を介する細胞溶解の抑制剤)あるいはFasL中和型ハムスターIgG クローン4H9と前処理すると、TRAIL発現HepG2細胞により生じるアポトーシスから、Jurkat細胞が著しく防御されていることが理解される。Jurkat細胞のアポトーシス率(%)は、それぞれ26.6%(ドキソルビシン刺激のみ)、13.4%(ドキソルビシン刺激/FasL中和型IgG)、0.9%(ドキソルビシンの刺激/ヒト組換えTRAIL−R:Fc)、0%(ドキソルビシンの刺激/ヒト組換えTRAIL−R:Fc/FasL中和型IgG)であった。
【0045】
以上の結果から、Hep2G細胞はでドキソルビシンにより、TRAIL pathwayでアポトーシスが主に生じており、Fas/FasL systemではないする仮説が、TRAIL BlockingとFas blocking実験により支持された。FasLの機能的な溶解型は、活性化ヒトT−リンパ球細胞の培養上清に認められた。HepG2処理上清中におけるTRAILの溶解型の機能的な意義を解明するため、transwell polycarobonate膜を使用して、HepG2細胞とJurkat細胞の直接の接触を生じないようにした共培養実験を行った。しかしながら、Jurkat細胞には、1μg/mLのドキソルビシンと処理後、TRAIL発現HepG2細胞と共培養してもアポトーシスは生じなかった。
【0046】
E)ヒト HCC 細胞株での TNF− α , IL−1 βおよび IL−18 により誘発される TRAIL のアップレグレーション:
TNF−α, IL−1βおよびIL−18により刺激されたHCC細胞株(HepG2, Hep3B, Huh7)中におけるサイトカインにより誘導されたTRAILの発現を確認するため、ウエスタンブロティング法の解析を行った。TNF−α(100 U/mL), IL−1β(10 ng/mL)およびIL−18(10 ng/mL)との処理は、ヒトHCC細胞株においてTRAILの発現を増強していた。その結果を図7に示した。
【0047】
図7は、ヒトHCCセルラインにおけるTNF−α(100 U/mL)、IL−β(10 ng/mL)、あるいはIL−18(10 ng/mL)で誘発されたTRAIL(36−kDa)の発現の結果を示した図である。なお、細胞溶解物は、SDS−PAGE法およびニトロセルロースへの転移で取り除き、TRAILレベルは、Western Blotting法により実施した。
【0048】
これらのサイトカイン(TNF−α、IL−β、IL−18)がヒトHCC細胞中で、TRAILの発現を細胞表面上で起こしているかどうかの検討のため、ヒトHCC細胞をTNF−α(100 U/mL), IL−1β(10 ng/mL)およびIL−18(10 ng/mL)と処理し、フローサイトメトリー法で細胞表面上でのTRAILの発現を検討した。その結果を図8に示したが、図中の結果から判明するように、培地にTNF−α、IL−1βおよびIL−18を24時間添加した場合には、HCC細胞株ではTRAILの細胞表面上における発現を、十分に誘発していた。
【0049】
すなわち、図8にヒトHCC細胞上における、TNF−α、IL−1β、あるいはIL−18で誘発したTRAILの細胞表面上での発現を示したが、点線のグラフは、FITC−conjugated TRAIL−R2を使用したフローサイトメトリーassayでの結果であり、実線のグラフは、FITC−conjugatedマウスIgMを使用したフローサイトメトリーassayによる結果である。
【0050】
次いで、ヒトHCC細胞株上でのTRAILの機能的発現を確認するため、Jurkat細胞をtarget細胞として共培養実験を行った。Effector(10 ng/mLのIL−1βで刺激したHepG2細胞):Target(Jurkat細胞)細胞を(E:T=2:1)の比率で混合し、48時間TRAIL発現HepG2と共培養したところ、Jurkat細胞は、MTT assay法で目に見えたアポトーシスが生じていた。その結果を図9に示した。
【0051】
すなわち、24時間IL−β (10 ng/mL)と処理した後のTRAILを発現するHepG2をEffectorとし、TargetとしてJurkat細胞をその混合比率(E:T=2:1)で、48時間、500 ng/mLのFasL中和抗体 クローン4H9、あるいは組換えヒトTRAIL−R(10 ng/mL R1、0.5 ng/mL R2、100 ng/mL R3、10 ng/mL R4):Fc(TRAIL感受性細胞のTRAILを介する溶解の抑制剤)の存在または非存在下に共培養した。その結果、TRAIL発現HepG2と共培養したJurkat細胞の生存率を、コントロール細胞に対する生存細胞としてパーセントで示した。なお、データは、6回実験を行ない、その平均値±SDで示したものである。
【0052】
以上の結果から、Jurkat細胞をヒト組換えTRAIL−R:Fc(10 ng/mL R1、0.5 ng/mL R2、100 ng/mL R3、10 ng/mL R4)、あるいは500 ng/mL FasL中和型抗体ハムスターIgG クローン4H9との前処理した場合、共培養では、TRAIL発現HepG2細胞により生じるアポトーシスからJurkat細胞を防御していた。Jurkat細胞のアポトーシス率(%)は、それぞれ17.1%(IL−1β刺激のみ)、8.4%(IL−1β/FasL中和型IgG)、7.2%(IL−1β/ヒト組換えTRAIL−R:Fc)、0.1%(IL−1β/ヒト組換えTRAIL−R:Fc/FasL中和型IgG)であった。
【0053】
F)HCC 細胞株における NF− κ B と TRAIL 発現の関係:
TNF−α、IL−1βおよびIL−18は、NF−κBのタンパクアクチベータであると報告されているので、発光酵素ルシフェラーゼ遺伝子分析を、24時間TNF−α、IL−1βおよびIL−18と刺激したHCC細胞で行った。100 U/mLのTNF−αのfold induction(平均値±S.D.)は、6.1±0.1(HepG2)、5.0±0.4(Hep3B)、7.5±0.4(Huh7)であった。10 ng/mLのIL−βでは、8.0±0.4(HepG2)、7.1±0.4(Hep3B)、18.2±0.1(Huh7)であった。10 ng/mLのIL−18では、5.5±0.3(HepG2)、4.4±0.4(Hep3B)、7.1±0.1(Huh7)であった。
【0054】
以上の実験結果からは、これらのサイトカインの刺激によるHCCのフローサイトメトリーおよびウエスタンブロティング法によるNF−κB誘発とTRAIL発現の間に有意な関係があることが確認された。NF−κBの誘発によるTRAIL発現のアップレグレーションを確認するため、NF−κB−luciferase reporter gene assayを検討した。すなわち、pCMV−IκBaベクターにトランスフェクションしたHep2G2細胞を、ドキソルビシン(1μg/mL)あるいはIL−1β(10 ng/mL)と24時間インキュベートした。さらに、Hep2G細胞においドキソルビシンまたはIL−1で誘発させたNF−κB活性は、pCMV−IκBaベクターとの共トランスフェクションで、実質的に阻害されることを確認した。その結果を図10に示した。
【0055】
IκBの、HepG2細胞におけるNF−κBの活性化の抑制を示したが、NF−κBの活性化は、NF−κB−発光酵素(luciferase)reporter Gene assay法を使用して行なった。結果は、ドキソルビシン(1μg/mL)あるいはIL−1β(10 ng/mL)で24時間刺激したHepG2細胞を組み込んだpCMV−IκBベクター中で観察された発光酵素活性のfold inductionとして示したものであり、3回の実験の平均値±SDで示してある。
【0056】
さらに、NF−κBの可能性のある役割を確認するために、HCC細胞の表面上に発現したTRAILを、フローサイトメトリー法で分析した。pCMV−IκBaベクターでトランスフェクションしたHep2G細胞を24時間、ドキソルビシン(1μg/mL)あるいはIL−1βとインキュベートした。その結果を図11に示した。
【0057】
図11に示すように、IκBのHepG2細胞とのトランスフェクションは、ドキソルビシンあるいはIL−1βとの刺激により、HCCセルラインにおけるTRAILの細胞表面でのTRAILの発現のダウンレグレーションを誘発している。
【0058】
すなわち、図11にはヒトHCC細胞における、IκBのトランスフェクションが、細胞表面上でのTRAILの発現を抑制している結果を示した。pCMV−IκBベクターにトランスフェクションしたHepG2細胞をドキソルビシン(1μg/mL)あるいはIL−1β(10 ng/mL)と共に24時間インキュベートした。TRAILの発現をフローサイトメトリーanalysisで確認した。各グラフにおいて、細いラインはコントロールのFITC−conjugatedマウスIgM(コントロール群)との染色を、太いラインは、FITC−conjugatedTRAIL−R2との陽性細胞染色を、また点線は、IκBをトランスフェクションした後のFITC−conjugatedTRAIL−R2との陽性細胞染色を示したものである。
【0059】
以上の各実験結果から、ドキソルビシン(アドリアマイシン)あるいはブレオマイシンの処理では、ヒトHCCにおける、細胞表面でのTRAILの発現を増強していることが理解される。さらに、NF−κB誘発サイトカイン(TNF−α、IL−1β、IL−18)の処理は、ヒトHCC細胞株においても、細胞表面でのTRAILの発現を増強しているものであった。
【0060】
新生細胞は、T細胞の免疫応答を種々の手段により防止しているものであった。その手段は、MHCクラスI分子のdawn−regulation、B7のようなcostimatoryシグナルの欠如、TGF−βのような免疫抑制タンパク質の分泌、腫瘍浸潤リンパ球からζシグナル形質導入チェインの消失、および新生細胞のCTLA−4受容体の相互作用であると思われる。
【0061】
ところで、FasLは、T細胞の免疫応答防止因子の一つである。免疫系−免疫学的寛容部位、例えば目の虹彩細胞および精巣のセルトリ細胞においては、FasLの発現は、FasLが免疫寛容の保持に重要なものであることを示している。さらに、数多くのFasL発現の研究が、ヒトの多様化した腫瘍(メラノーマ黒色腫、肺、結腸、肝、脾臓、食道、子房、星状細胞腫)で行なわれており、腫瘍における免疫寛容に寄与していることが知られている。
【0062】
一方、HCCでは、HCCにおける免疫逃避が、主にFas発現の消失によるものであり、FasLの発現には関係なく調節されるとする発表もある(Nagao et al.)。さらに、HCC細胞株でのFasLの発現は、in vitro実験で、リンパ球との共培養により、Fas−mediatedアポトーシスを誘発するとの発表もある(strand et al.)。また、FasLは、腫瘍を防御する免疫寛容あるいは細胞の免疫的攻撃の保護を調整するとの報告もある(O’Connell et al.)。その一方で、FasLは、免疫寛容あるいは腫瘍免疫回避よりも、むしろ炎症のメディエーターであることを示唆する報告もある(Restifo et al.)。したがって、FasLが、免疫攻撃から組織あるいは腫瘍を防御することによる免疫寛容をメディエートするのかは議論の分かれるところである。
【0063】
これに対してTRAILは、TNFのファミリーの一つであり、種々の形質転換細胞にアポトーシスを生じさせるものであることが最近判明してきている。TRAILが、ある種の癌細胞の観察から回避に重要な役割を演じており、またこれらの癌の転移に著しい寄与していることは明らかである。本発明者らの研究では、免疫組織学的な染色で、HCC組織では膜と細胞質にTRAILに特異的な染色が示された(10ケースのうち4ケース)。さらに、化学療法剤(ドキソルビシン、ブレオマイシン)がHCCセルラインで細胞表面TRAIL発現を増強させていた。
【0064】
活性化T細胞は、腫瘍に対する免疫学的な防御の重要な作動物質である。FasLとFasの相互作用は、TハイブリドーマおよびTリンパ球のactivation−induced cell death(AICD)を誘発し、細胞免疫応答のdown−modulationをコントロールする。TNF/TNFRシステムは、また、成熟T細胞のAICDに重要な役割を演じている。悪性細胞の排除は、FasLの経由するアポトーシスの誘導である。FasLにより誘発されるアポトーシスは正常および成熟細胞で認められる。TRAILのためには、Masterらは、試験管実験で、IL−2の存在下で活性化された単核細胞では、TRAILにより誘発される23%の特異的アポトーシスが生じたと報告している。我々の実験では、HepG2細胞表面で、ドキソルビシンで誘発されたTRAILが共培養したJurkat細胞のアポトーシスを生じさせていた。
【0065】
さらに、ドキソルビシンは共培養実験では、TRAIL中和抗体よりFasL中和抗体と一緒に培養したJurkat細胞にアポトーシスを生じさせていた。我々の実験結果は、腫瘍細胞は、FasL−Fasの相互作用よりも、むしろTRAIL−TRAIL受容体の相互作用を経由する腫瘍−反応T細胞クローンの末梢消失を生じさせていることを強く示唆していた。Mullarらの報告では、ブレオマイシン処理後のFasリガンドは、p53wtおよびp53不完全HCCセルラインで生じており、突然変異p53のセルラインでは生じていないとされている。しかしながら、我々のデータは、TRAILの発現とp53の状態の明確な関係は明らかにされなかった。TRAILは、p53野生型(HepG2)、p53突然変異型(Huh7)およびp53欠如型(Hep3B)HCC細胞で同じように誘発されていた。
【0066】
いずれにしても、TRAILの発現は、アポトーシスに深く関連性があることとより、本発明者らは、本発明の目的であるHCC細胞表面でのTRAILの発現を検討した。IL−18は、メラノーマ細胞でFasLを発現する一定の因子である。IL−18は、TNF−αおよびIL−1βのような初期の炎症性サイトカインの速効的な産生を通して恒久的な炎症のカスケードを生じさせる。TNF−α、IL−1βおよびIL−18は、NF−κBを含むサイトカインであると知られている。NF−κBは、種々のサイトカインの転写を調整し、炎症および免疫応答を調整し、特異的細胞遺伝子の発現を増加させることで細胞生育特性をもっている。これらは、少なくとも27個の異なったサイトカインおよびケモカインをコードする遺伝子を含み、MHC膜のような免疫認識を含み、タンパク質は抗原提示を含み、受容体は、好中球粘着および移動を必要とする。
【0067】
NF−κBは、また、細胞死応答の抑制に重要な役割を果たし、NF−κBの活性化は、抗細胞死の閾値を増加させ、TNFのような細胞毒性サイトカインに、caspase8の活性化を発現させることにより組織を暴露させる。したがって、サイトカイン(TNF−α、IL−1βおよびIL−18)−誘発NF−κBの活性化は、HCC細胞表面でTRAILを発現するものとの仮説がされる。これに関連して、我々の結果は、サイトカイン(TNF−α、IL−1βおよびIL−18)−誘発NF−κBの活性化は、IκBで阻害され、HCC細胞表面でTRAILを発現していた。
【0068】
以上の事実と、前記した実験結果をまとめると、(1):細胞表面でのTRAILの発現は、化学療法剤、およびNF−κB−誘発サイトカイン(TNF−α、IL−1βおよびIL−18等)で刺激されたHCCで広く生じているものであり、(2):HCC細胞は、TRAILのアップレグレーションを示し、細胞毒性のT細胞を死滅させることにより、移植側の免疫システムに腫瘍細胞を回避させることを許しているものであろう。
【0069】
この、TRAILの発現はT細胞における特異的なアポトーシスを誘導するばかりでなく、また、免疫を担当するT細胞あるいはB細胞の分化分裂を阻害する。したがって、TRAILが非特異的な免疫抑制剤となり、生体移植における免疫拒絶に対して有効な免疫拒絶回避剤となることを示しているものである。
【0070】
【発明の効果】
以上記載のように、本発明により、TRAILの発現に基づくその特性を利用した生体移植手術における拒絶免疫を有効的に回避する移植拒絶免疫回避剤、ならびに移植拒絶免疫(移植片拒絶反応)を回避する方法が提供され、今後の移植医療の発展に対して多大の光明を与えるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、ヒト肝癌細胞(HCC)セルライン、Raji細胞、および正常肝組織に対するRT−PCR反応による、TRAILの増幅を示す図である。
【図2】図2は、ヒトHCC細胞と、(A)抗−TRAIL抗体、(B)TRAILコントロール熔融タンパク質(当初倍率400倍)との組織学的染色を示した。
【図3】図3は、ヒトHCCセルラインについて、ドキソルビシン(0, 0.01, 0.1, 1μg/mL)により誘発させたTRAIL(36kDa)の発現を示した結果である。
【図4】図4は、ヒトHCC細胞における、ドキソルビシンで誘発された細胞表面のTRAILの発現を示した図である。点線で示したグラフはFITC−conjugated TRAIL−R2を使用したフローサイトメトリー分析結果であり、実線で示したグラフは、FITC−conjugated mouse IgG を使用したフローサイトメトリー分析結果である。
【図5】図5は、TRAIL発現HepG2細胞を、effector(HepG2):target(Jurkat)と共培養し、さらに、FasL中和抗体ハムスターIgG, クローン4H9、あるいは組換えヒトTRAIL−R:Fcを存在/非存在下にさせで共培養した時のTRAILの発現を示した図である。
【図6】図6は、Jurkat細胞における、TRAIL−発現HepG2細胞が誘発したアポトーシスの結果を示した図である。
【図7】図7は、ヒトHCCセルラインにおけるTNF−α(100 U/mL)、IL−β(10 ng/mL)、あるいはIL−18(10 ng/mL)で誘発されたTRAIL(36−kDa)の発現を示した図である。
【図8】図8は、ヒトHCCセルラインにおける、TNF−α、IL−1β、あるいはIL−18で誘発したTRAILの細胞表面での発現を示した図である。点線で示したグラフは、FITC−conjugated TRAIL−R2を使用したフローサイトメトリーassay結果であり、実線で示したグラフは、FITC−conjugatedマウスIgMを使用したフローサイトメトリーassayの結果である。
【図9】図9は、TRAIL発現HepG2とJurkat細胞を共培養し、Jurkat細胞の生存の結果を示した図である。
【図10】図10は、IκBの、HepG2細胞におけるNF−κBの活性化の抑制を示した図である。
【図11】図11は、ヒトHCC細胞における、IκBの組込みが細胞表面のTRAILの発現を抑制している結果を示した図である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、生体移植手術における拒絶免疫を有効的に回避する移植拒絶免疫回避剤、ならびに移植拒絶免疫(移植片拒絶反応)を回避する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
【特許関連情報】
なし。
【非特許関連情報】
なし。
【0003】
最近の医療技術として、生体移植術が大きな発展をみせている。特に難治性の器官疾患については肝移植、腎移植、心臓移植等の生体移植術が有効な治療手段であり、これまで種々の生体移植術が行なわれてきている。ところで生体移植術にあっては、移植後の組織の拒絶免疫(移植片拒絶反応)が問題になっており、かかる拒絶反応を抑えるために、これまで種々の免疫抑制剤が開発されてきている。これらの薬剤はいずれも抗原非特異的なものであり、拒絶免疫となる免疫応答を抑制するものとしては、理論的には、抗原特異的に抑制するのが最も好ましいものである。
【0004】
抗原特異的に免疫を抑制させるためには、免疫寛容を誘導できるような抗原を選択し、免疫応答の誘導を抗原特異的に抑制すればよいが、いったん免疫が成立しているものを抑制することは極めて困難なことである。したがって、今日における免疫抑制剤は、例えば、B細胞あるいはT細胞のような免疫を担当する細胞の分化分裂を阻害する、非特異的な免疫抑制剤が主流を占めている。
【0005】
本発明者らは、これまで大腸癌をはじめとする悪性腫瘍手術標本、生体標本を精力的に収集し、アポトーシス(細胞死)関連タンパク質の発現、アポトーシスと癌化について研究を続けてきている。アポトーシスは、多細胞生物の細胞数、発生分化、形態および恒常性の維持において、重要な現象であり、この制御の破綻は、細胞の癌化等の原因となるとされている。すなわち、細胞の癌化のプロセスが、アポトーシスに対する耐性能獲得過程でもあると考えられるようになってきている。
【0006】
一方、大腸癌の頻度は近年増大しており、現在では悪性腫瘍による死因の第4位を占めるまでに至っている。一般に、大腸癌は、免疫療法、化学療法および放射線療法によるアポトーシス誘導に対しては耐性を示し、抗腫瘍効果が期待できない。そこで、本発明者らは、大腸癌に対する治療戦略上重要な要素である、癌化に伴うアポトーシス耐性機序を明らかにするべく、鋭意研究を進めてきた。
【0007】
その研究の過程において、本発明者らは、新しい腫瘍壊死因子(TNF:tumor necrosis factor)ファミリーである腫瘍壊死因子関連アポトーシス誘導リガンド(TNF−related apoptosis inducing ligand:以下「TRAIL」と略記する場合もある)の働きに注目した。これまでTRAILは、TNFやFasL(Fas ligand)等の他のTNFファミリーとは異なり正常細胞にはほとんど影響を与えることなく、腫瘍細胞に特異的にアポトーシスを誘導するものであるとされていた。しかしながら本発明者らの知見によれば、大腸癌をはじめとする消化管癌では、TRAILに対しては比較的耐性を示すばかりでなく、癌細胞自体がTRAILを発現することを見出している。
【0008】
その一方、大腸癌のみならず、肝細胞癌細胞(HCC:Hepatocellular carcinoma)がTRAILを発現し、発現されたTRAILによって、リンパ球がアポトーシス(細胞死)されることを新たに見出した。このリンパ球がTRAILの発現によって細胞死に陥ることは、TRAIL自身、あるいはTRAILの発現により、生体のリンパ球(例えば、B細胞、T細胞等)の攻撃を回避できることを示していることに他ならない。
【0009】
すなわち、TRAILの発現による特的なリンパ球の細胞死は、TRAILが特異的な免疫回避剤として作用するものであることを示している。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
したがって本発明は、TRAILの発現に基づくその特性を利用した、生体移植手術における拒絶免疫を有効的に回避する移植拒絶免疫回避剤、ならびに移植拒絶免疫(移植片拒絶反応)を回避する方法を提供することを課題とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
しかして、かかる課題を解決するための本発明の基本的態様は、腫瘍壊死因子関連アポトーシス誘導リガンド(TNF−related apoptosis inducing ligand:TRAIL)を有効成分とすることを特徴とする移植拒絶免疫回避剤である。
【0012】
本発明者らの検討によれば、TRAILの発現は、種々のサイトカインあるいは癌化学療法剤により、生体移植組織または該移植組織の周囲組織の細胞を刺激することでより効果的に行なわれることを確認した。したがって本発明の別の態様は、生体移植術における移植拒絶免疫を回避するために、生体移植組織または該移植組織の周囲組織を、サイトカインまたは癌化学療法剤により刺激し、TRAILを発現させる方法でもある。
【0013】
さらにまた本発明の別の態様は、生体移植組織、または当該生体移植組織の周囲組織にTRAILを発現させることを特徴とする、移植拒絶免疫を回避する方法でもある。
【0014】
この場合にあっても、TRAILの発現は、種々のサイトカインあるいは癌化学療法剤により生体移植組織または該移植組織の周囲組織の細胞を刺激することでより効果的に行なわれる。したがって、上記の発明のより具体的な方法としては、TRAILの発現を、生体移植組織または該移植組織の周囲組織を、サイトカインまたは癌化学療法剤により刺激することにより行なう移植拒絶免疫を回避する方法である。
【0015】
また、本発明にあっては、刺激するサイトカインがTNF−α(腫瘍壊死因子−α)、IL−1(インターロイキン−1)またはIL−18(インターロイキン−18)が特に好ましいものであり、また癌化学療法剤が、アドリアマイシンまたはブレオマイシンがまた特に好ましいものであることが判明した。かかる刺激は、サイトカインまたは癌化学療法剤を投与する手段で行い得る。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を、肝細胞癌細胞(Hepatocellular carcinoma;以下「HCC」と略記する)によるTRAILの発現、発現されたTRAILによるアポトーシス(細胞死)の検出等の実験結果を詳細に説明しながら、詳細に説明する。
【0017】
材料および方法:
1)細胞株および HCC 細胞組織:
Jurkat T細胞(ヒト白血病性T細胞)、ヒトHCC細胞株、HepG2およびHepG3細胞は、ATCC(American Type Culture Collection:Rockvill、MD、USA)より購入した。バーキットリンパ腫(Burkitt lymphoma)細胞株、Raji(JCRB 9012)細胞およびHCC細胞株、Huh7(JCRB 0403)細胞は、Health Science Research Resources Bank(大阪)から購入した。
【0018】
Jurkat T細胞、Raji細胞およびヒトHCC細胞株は、RPMI 1640培地(GIBCO社:BRL、NY)中、37℃で培養した。全培地には、1%ペニシリン/ストレプトマイシン(GIBCO社:BRL)および加熱不活性化した10%牛胎児血清(GIBCO社:BRL)を添加した。ヒトHCC細胞組織は、10名の患者より外科的切除術により採取(採取にあたってはインフォームドコンセントを得ている)し、逆転写PCR(RT−PCR)用の正常肝組織は検死組織より採取して、コントロールとした。切除したそれぞれの組織は、採取後直ちに−80℃にて保存するか、または10%ホルマリン溶液で固定した。
【0019】
2)TRAIL の検出方法:
ヒトHCC細胞株中のTRAILの検出は、ウエスタンブロッティング(Western Blotting)法で行った。すなわち、細胞を採取し、続いて0.1μg/mlのドキソルビシン(アドリアマイシン:Sigma Chemical Company;St. Louis、USA)、100 u/mlの組換えヒトTNF−α(Genzyme社:Cambridge、MA)、10 ng/mLの組換えヒトIL−1β(PeproTech EC社:London,UK)あるいは10 ng/mLの組換えマウスIL−18(MBL社:Nagaya、JP)と共に刺激した。
【0020】
これらの細胞を、氷冷下、lysis緩衝液[50 mM/L Tris−HCl(pH8.0)、150 mM/L NaCl、5 mM/L EDTA、1% NP−40、1 mM phenylmethylsulfonyl fluoride]で洗浄した。遠心分離後、上清を集め、蛋白質の含有量をBio−Rad Protein Assay kit(Bio−Rad Laboratories社:CA)により測定した。14% SDS−ポリアクリルアミドゲルを用いた電気泳動により、各抽出液から等量の蛋白質を分取し、Bio−Rad electrotransfer system(Bio−Rad社)を用いてニトロセルロース製メンブラン(Toyo Roshi社:JP)に転移した。
【0021】
ブロットを、5%ミルク含有−Tris−HCl液(pH 7.5)および0.1%Tween 20中で、室温下2時間インキュベートすることによりブロックし、4℃にてウサギ抗−TRAILポリクローナル抗体(Santa Cruz Biotechnology社:CA)で一夜検索した。抗体は、5%ミルク含有−Tris−HCl液(pH 7.5)および0.1%Tween20により1:1,000に希釈した。
【0022】
得られた免疫ブロットを、西洋わさびパーオキシダーゼによる複合抗ウサギIgG(5%ミルク含有−Tris−HCl[pH7.5]で1:2,000に希釈したもの)により検索した。最終洗浄後、シグナルをECL kit(Amerrsham Pharmatica Biotech社: Buckinghamshire、UK)により検出した。
【0023】
TRAIL mRNAの発現が、トータルRNAのRT−PCR反応により確認された。各細胞株のおよそ107個の細胞、または正常ヒト肝組織の100 mgを、1 mlのUltraspec RNA試薬(Biotecx Laboratories社:Houston、TX)およびMini−Beadbeatr(Biospec Products社:Bartville、OK)と共にホモゲナイズし、トータルRNAをプロトコールにしたがって単離した。
【0024】
RT−PCR反応の詳細は以下のとおりである。すなわちcDNAを、(dt)12−18プライマーと200単位のSuperScript II reverse transcriptase(GIBCO社:BRL)を、2μgのトータルRNAと、37℃にて60分混合することによる延長反応で合成した。cDNAに対するPCR反応を、4個のdNTPs(各々、200μM/L)、2.5 mM/L MgCl2, 2.5単位のEx Taq(Takara Shuzo社:Kyoto、JP)および0.4μM/Lのプライマーを含有する50μLの量で行った。
【0025】
増幅サイクルは、94℃で1分間、55℃で1分間、72℃で2分間を、35サイクル繰返した。PCR増幅産物を、エチジウムブロマイドを含む1.0%アガロースゲル上で展開し、UV光線下に観察した。ヒトβ−アクチンの増幅がコントロール群にみられた。
【0026】
重要なプライマーの配列は次のとおりである。
TRAIL センスフ゜ライマー:5’−AGACCTGCGTGCTGATCGTG−3’
TRAILアンチセンスフ゜ライマー:5’−CTCTTGGACTTGGCTGGGAGATGTG−3’
β‐アクチンセンスフ゜ライマー:5’−ATGGATGATGATATCGCCGCG−3’
β‐アクチンアンチセンスフ゜ライマー:5’−CTAGAAGCATTTGCGGTGGACGATGGAGGGGCC−5’
【0027】
TRAIL発現検出のための免疫組織学的染色を、10個の外科的に摘出したHCC組織について行った。すなわち、パラフィン保護しない部分を加圧釜で120℃にて5分間加熱し、抗原を活性化させ、0.3%過酸化水素−メタノール溶液と20分処理し、内因性のパーオキシダーゼ活性を不活化した。各セクションをリン酸緩衝液(PBS)中の正常マウス血清により固定し、1:100(リン酸緩衝液中)に希釈したマウス抗−TRAIL(D−3)モノクローナル抗体(Santa Cruz Biotechnology社)、またはコントロールとして、TRAIL(25−282)コントロール溶融蛋白(Santa Cruz Biotechnology社)と一夜4℃にてインキュベーとした。各セクションをsecond ビオチン化抗体とインキュベーとし、続いて、avidin−biotin−peroxidase complex(Vectastain ABC kit:Vector Laboratories社:Burlingame、CA)により30分間インキュベートした。洗浄後、0.01%の3,3’−diaminobenziden−haydorgen peroxide(DAB)(和光純薬社)含有基質に展開し、ヘマトキシリンと対比染色した。
【0028】
3)フローサイトメトリー分析:
0.1μg/mlのドキソルビシン(アドリアマイシン:Sigma社:St. Louis、USA)、100 u/mlの組換えヒトTNF−α(Genzyme社:Cambridge、MA)、10 ng/mLの組換えIL−1β(PeproTech EC社)、あるいは10 ng/mLの組換えマウスIL−18(MBL社:Nagaya、JP)と共に24時間培養した各細胞株のおよそ106個の細胞を、1%牛胎児血清−リン酸緩衝液(PBS)にて2回洗浄し、氷冷下に、fluorecein isothiocyanate(FITC)−conjugated TRAIL−R2(Alexis社: SanDiego、CA)、あるいはコントロールとなるFITC−conjugatedマウスIgM(Santa Cruz Biotechnology社)と5μg/mL濃度で2時間インキュベートした。PBSで2回洗浄後、細胞をFAC Scanにより、CellQuest software(Becton Dickinson社:Tokyo、JP)を使用し、TRAILの発現を観察した。NF−κB抑制分析の場合には、HepG2細胞をpCMV−IκBαベクター(Clontech社:San Diego、CA)にトランスフェクションし、12時間インキュベートした後、続いて、ドキソルビシンあるいはIL−1βと共に24時間刺激した。
【0029】
4)共培養実験:
HepG2細胞を、1μg/mLのドキソルビシン(sigma社:St. Louis、USA)あるいは、10 ng/mLの組換えヒトIL−1β(PeproTech.)に曝し、細胞を採取し、PBSで2回洗浄し、24−well平板プレート(Nunc社:Roskide、Denmark)に、1×105/mLの密度で、1 mLの新鮮培地上に撒いた。HepG2細胞が、約80%の単層として集合した後、細胞を2%パラホルムアルデヒド−PBSで1時間固定した。HepG2細胞(effector)をPBSで3回洗浄後、Jurkat細胞(target)をHep2G細胞に48時間添加(cell to cell contact法)した。Jurkat細胞に対するFasLを介するアポトーシス、あるいはTRAILを介するアポトーシスの抑制のために、100 ng/mLのFasL中和抗体であるハムスターIgG クローン4H9(MBL社)あるいは組換えヒトTRAIL−R(10 ng/mL R1、0.5 ng/mL R2, 100 ng/mL R3, 10 ng/mL R4): Fc(TRAIL感受性細胞のTRAILを介した溶解防止のため)(Alexis社)をHep2G細胞の上清に加え、2%パラホルムアルデヒドで固定した。その後、非付着生育Jurkat細胞を採取し、アポトーシスの分析を行った。TRAIL溶解型の機能決定のため、cell−cell−contact法により、Jurkat細胞を使用して共培養を、6.5mm Transwellポリカーボネート膜(CORNING社:Cambridge、MA)で行った。
【0030】
5)アポトーシスの検出:
TRAILを発現したHepG2細胞を、48時間培養後、Jurkat細胞核を4,6−ジアミノ−2−フェニルインドール(DAPI)(Sigma社)で染色し、蛍光発色顕微鏡(Zeiss社:Gottingen、Germany)で観察した。生存Jurkat細胞の評価は、3−(4,5−ジメチルチアゾール−2−イル)−2,5−ジフェニルテトラゾリウム ブロマイド(MTT)アッセイ法で行った。Jurkat細胞を、96穴microtiter(微量滴定)プレート(Corning Glass Workers社:Corning、NY)上に置き、各プレートを24時間37℃にて、5%炭酸ガス雰囲気下にインキュベートした。生存細胞数は、Cell Titer 96 Assay kit(Promega社:Madison、WI)を使用し、製品規格にしたがって行った。各wellの570nmにおける吸収を、microtiter plate reader(Bio−Rad Laboratories社)で行った。
【0031】
6)NF− κ B Luciferase Reporter Gene Assay :
pNF−κB−Lucベクター(MercuryTM Pathway Profiling System)をクローニング技術により得た。ヒトHCC細胞(2×105個)を6 well plateにより増殖日前より3倍に生育させた。細胞は、FuGENE 6(Boehringer Mannheim社:Mannheim、Germany)で増殖し、37℃で18時間インキュベートした。培地を除き、細胞をcomplete培地でインキュベートした。細胞を1μg/mLのドキソルビシン(Sigma社)、100 U/mLの組換えヒトTNF−α(Genzyme社)、10 ng/mLの組換えヒトIL−1β(PeproTech EC Ltd.)あるいは10 ng/mL組換えマウスIL−18(MBL社)で、最終的に24時間刺激した。
【0032】
NF−κB抑制測定の場合には、HepG2細胞を、pNF−κB−Lucベクター(Clontech社)と増殖し、pCMV−IκBαベクター(Clontech社)と合わせて12時間インキュベートし、ドキソルビシンまたはIL−1βと、24時間刺激した。Luciferase(発光酵素)活性は、Luciferase assay system(Promega社)およびluminometer(Berthold Analytical Instruments社:Nashua、NH)法を用いた細胞抽出より行った。結果は、刺激を与えない細胞から得られたLuciferase(発光酵素)活性から誘発されたものとして表示した。
【0033】
それぞれの結果は以下のとおりであった。
【0034】
A)HCC 細胞株における TRAIL の発現:
TRAILの転写は、HCC細胞株(Huh7, Hep3B, HepG2)、Raji細胞、および正常肝組織:コントロール群)において、RT−PCR反応で分析した。コントロールとしてヒトβ−アクチンの増幅を、サンプル負荷および完全性を期すために行った。
その結果を図1に示した。図からも判明するように、TRAILの413−bp RT−PCRのフラグメントがヒトHCC細胞株、Raji細胞および正常肝組織で6個観察されており、これはRRAILが発現していることを示している。
【0035】
すなわち、図1は、ヒト肝癌細胞(HCC)細胞株、Raji細胞、および正常肝組織に対するRT−PCR反応による、TRAILの増幅を示す図であるが、413−bpにおけるヒトTRAILシークエンス、および838−bpにおけるβ−アクチンのシークエンスがトータルRNAから増幅され、各細胞株、正常肝組織から単離され、アガロースゲル電気泳動図としてエチジウムブロマイド染色で観察されているのが判明する。
【0036】
B)ヒト HCC 組織での TRAIL の発現:
TRAILのin siteでの発現を確認するため、免疫組織学的な手法により、10個のHCC組織を使用して検討した。
HCC組織では、10個の検討のうち、4個(40%)のケースにおいて、TRAILの染色が観察された。細胞レベルでは、TRAILの発現は、最初、細胞質(cytoplasma)と細胞膜上に生じた(その状態を図2として示した)。これに対して、非腫瘍領域近傍および肝硬変組織では、TRAILの発現は、門脈のリンパ球以外、全く認められなかった。
【0037】
すなわち、図2は、ヒトHCC細胞と、(A)抗−TRAIL抗体、(B)TRAILコントロール熔融タンパク質(当初倍率:400倍)と組合せによる組織学的染色を示した。図の結果からも判明するように、TRAILの染色は、細胞質と、細胞表面に生じていることが理解される。
【0038】
C)ヒト HCC 細胞株でのドキソルビシンにより誘発される TRAIL のアップレグレーション:
TRAILの発現を、Western blotting法により検討した。ドキソルビシン投与の結果、ヒトHCC細胞株(Huh7, Hep3B, HepG2)では、用量依存的にTRAILの発現が増強された。その結果を図3として示した。すなわち、図3は、ヒトHCC細胞株について、ドキソルビシンによる刺激(各 0, 0.01, 0.1, 1μg/mL濃度での刺激)により誘発させたTRAIL(36k−Da)の発現を示したが、細胞溶解物がSDS−PAGE法で分離され、ニトロセルロースに転移されていることが理解される。なお、TRAILのレベルは、Western blotting法で行った。
同様の実験をブレオマイシンによる刺激でも検討したが、ブレオマイシンによる刺激でも、ヒトHCC細胞株は、用量依存的にTRAILの発現を増強していた。
【0039】
以上の結果を踏まえ、ヒトHCC細胞株においては、ドキソルビシンが、特異的に細胞表面でTRAILを発現するものであるかどうかを確認するため、ヒトHCC細胞をドキソルビシンと処理し、TRAILの発現を血液学的に検討した。その結果を図4に示した。図中に示した結果からも判明するように、培地に0.01〜1μg/mLのドキソルビシンを24時間添加した場合には、HCC細胞株では、細胞表面でのTRAILの発現が増強されていることが理解される。
【0040】
すなわち、図4はヒトHCC細胞における、ドキソルビシンで誘発された細胞表面上でのTRAILの発現を示した結果である。HCC細胞を、24時間種々の濃度のドキソルビシンに曝し、TRAILの発現をフローサイトメトリー分析により検討した結果、FITC−conjugated TRAIL−R2を使用したフローサイトメトリー分析(点線のグラフ)あるいはFITC−conjugated mouse IgGを使用したフローサイトメトリー分析(実線の棒グラフ)ともに、細胞表面上でのTRAILの発現が確認された。
【0041】
D)TRAIL− 発現 HCC 細胞の Jurkat T− リンパ球の殺細胞(アポトーシス)効果:
HCC細胞株の細胞表面におけるTRAILの機能的な発現を検討するため、代表的なヒト白血病性T細胞の一種であるJurkat細胞をtarget cellとして使用し、共培養実験を行った。
Effector(HepG2細胞を1μg/mLのドキソルビシンで刺激した):Target cell(Jurkat細胞)を(E:T=4:8)の比率で混合し、48時間、TRAIL発現HepG2細胞と共培養した。Jurkat細胞の生存を、MTT assayおよびDAPI染色で観察した結果、目に見えて細胞死(アポトーシス)が進行していた。
【0042】
図5にMTT assayでの結果を、図6にDAPI染色での結果を示した。
ドキソルビシン(1μg/mL)と24時間処理した後のTRAIL発現HepG2細胞を、Effector(HepG2細胞):Target(Jurkat細胞)で(E:T=4:1)の比率で、100 ng/mLのFasL中和抗体ハムスターIgG クローン4H9、あるいは組換えヒトTRAIL−R(10 ng/mL R1、0.5 ng/mL R2、100 ng/mL R3、10 ng/mL R4):Fc(TRAIL感受性細胞のTRAILを介する溶解の阻害剤)の存在/非存在下で共培養させた。TRAIL発現HepG2細胞と共培養したときのJurkat細胞の生存率を、コントロール細胞に対する生存細胞としてパーセントで示した(図5)。データは、6回の実験の平均値±SDで示した。
【0043】
一方、図6は、Jurkat細胞を、TRAIL発現HepG2細胞と共培養した場合の結果を示したものであるが、典型的なアポトーシスの性質である、DAPI染色による核の凝集化およびフラグメント化を示している。
【0044】
共細胞に際して、Jurkat細胞をヒト組換えTRAIL−R:Fc(TRAIL−を介する細胞溶解の抑制剤)あるいはFasL中和型ハムスターIgG クローン4H9と前処理すると、TRAIL発現HepG2細胞により生じるアポトーシスから、Jurkat細胞が著しく防御されていることが理解される。Jurkat細胞のアポトーシス率(%)は、それぞれ26.6%(ドキソルビシン刺激のみ)、13.4%(ドキソルビシン刺激/FasL中和型IgG)、0.9%(ドキソルビシンの刺激/ヒト組換えTRAIL−R:Fc)、0%(ドキソルビシンの刺激/ヒト組換えTRAIL−R:Fc/FasL中和型IgG)であった。
【0045】
以上の結果から、Hep2G細胞はでドキソルビシンにより、TRAIL pathwayでアポトーシスが主に生じており、Fas/FasL systemではないする仮説が、TRAIL BlockingとFas blocking実験により支持された。FasLの機能的な溶解型は、活性化ヒトT−リンパ球細胞の培養上清に認められた。HepG2処理上清中におけるTRAILの溶解型の機能的な意義を解明するため、transwell polycarobonate膜を使用して、HepG2細胞とJurkat細胞の直接の接触を生じないようにした共培養実験を行った。しかしながら、Jurkat細胞には、1μg/mLのドキソルビシンと処理後、TRAIL発現HepG2細胞と共培養してもアポトーシスは生じなかった。
【0046】
E)ヒト HCC 細胞株での TNF− α , IL−1 βおよび IL−18 により誘発される TRAIL のアップレグレーション:
TNF−α, IL−1βおよびIL−18により刺激されたHCC細胞株(HepG2, Hep3B, Huh7)中におけるサイトカインにより誘導されたTRAILの発現を確認するため、ウエスタンブロティング法の解析を行った。TNF−α(100 U/mL), IL−1β(10 ng/mL)およびIL−18(10 ng/mL)との処理は、ヒトHCC細胞株においてTRAILの発現を増強していた。その結果を図7に示した。
【0047】
図7は、ヒトHCCセルラインにおけるTNF−α(100 U/mL)、IL−β(10 ng/mL)、あるいはIL−18(10 ng/mL)で誘発されたTRAIL(36−kDa)の発現の結果を示した図である。なお、細胞溶解物は、SDS−PAGE法およびニトロセルロースへの転移で取り除き、TRAILレベルは、Western Blotting法により実施した。
【0048】
これらのサイトカイン(TNF−α、IL−β、IL−18)がヒトHCC細胞中で、TRAILの発現を細胞表面上で起こしているかどうかの検討のため、ヒトHCC細胞をTNF−α(100 U/mL), IL−1β(10 ng/mL)およびIL−18(10 ng/mL)と処理し、フローサイトメトリー法で細胞表面上でのTRAILの発現を検討した。その結果を図8に示したが、図中の結果から判明するように、培地にTNF−α、IL−1βおよびIL−18を24時間添加した場合には、HCC細胞株ではTRAILの細胞表面上における発現を、十分に誘発していた。
【0049】
すなわち、図8にヒトHCC細胞上における、TNF−α、IL−1β、あるいはIL−18で誘発したTRAILの細胞表面上での発現を示したが、点線のグラフは、FITC−conjugated TRAIL−R2を使用したフローサイトメトリーassayでの結果であり、実線のグラフは、FITC−conjugatedマウスIgMを使用したフローサイトメトリーassayによる結果である。
【0050】
次いで、ヒトHCC細胞株上でのTRAILの機能的発現を確認するため、Jurkat細胞をtarget細胞として共培養実験を行った。Effector(10 ng/mLのIL−1βで刺激したHepG2細胞):Target(Jurkat細胞)細胞を(E:T=2:1)の比率で混合し、48時間TRAIL発現HepG2と共培養したところ、Jurkat細胞は、MTT assay法で目に見えたアポトーシスが生じていた。その結果を図9に示した。
【0051】
すなわち、24時間IL−β (10 ng/mL)と処理した後のTRAILを発現するHepG2をEffectorとし、TargetとしてJurkat細胞をその混合比率(E:T=2:1)で、48時間、500 ng/mLのFasL中和抗体 クローン4H9、あるいは組換えヒトTRAIL−R(10 ng/mL R1、0.5 ng/mL R2、100 ng/mL R3、10 ng/mL R4):Fc(TRAIL感受性細胞のTRAILを介する溶解の抑制剤)の存在または非存在下に共培養した。その結果、TRAIL発現HepG2と共培養したJurkat細胞の生存率を、コントロール細胞に対する生存細胞としてパーセントで示した。なお、データは、6回実験を行ない、その平均値±SDで示したものである。
【0052】
以上の結果から、Jurkat細胞をヒト組換えTRAIL−R:Fc(10 ng/mL R1、0.5 ng/mL R2、100 ng/mL R3、10 ng/mL R4)、あるいは500 ng/mL FasL中和型抗体ハムスターIgG クローン4H9との前処理した場合、共培養では、TRAIL発現HepG2細胞により生じるアポトーシスからJurkat細胞を防御していた。Jurkat細胞のアポトーシス率(%)は、それぞれ17.1%(IL−1β刺激のみ)、8.4%(IL−1β/FasL中和型IgG)、7.2%(IL−1β/ヒト組換えTRAIL−R:Fc)、0.1%(IL−1β/ヒト組換えTRAIL−R:Fc/FasL中和型IgG)であった。
【0053】
F)HCC 細胞株における NF− κ B と TRAIL 発現の関係:
TNF−α、IL−1βおよびIL−18は、NF−κBのタンパクアクチベータであると報告されているので、発光酵素ルシフェラーゼ遺伝子分析を、24時間TNF−α、IL−1βおよびIL−18と刺激したHCC細胞で行った。100 U/mLのTNF−αのfold induction(平均値±S.D.)は、6.1±0.1(HepG2)、5.0±0.4(Hep3B)、7.5±0.4(Huh7)であった。10 ng/mLのIL−βでは、8.0±0.4(HepG2)、7.1±0.4(Hep3B)、18.2±0.1(Huh7)であった。10 ng/mLのIL−18では、5.5±0.3(HepG2)、4.4±0.4(Hep3B)、7.1±0.1(Huh7)であった。
【0054】
以上の実験結果からは、これらのサイトカインの刺激によるHCCのフローサイトメトリーおよびウエスタンブロティング法によるNF−κB誘発とTRAIL発現の間に有意な関係があることが確認された。NF−κBの誘発によるTRAIL発現のアップレグレーションを確認するため、NF−κB−luciferase reporter gene assayを検討した。すなわち、pCMV−IκBaベクターにトランスフェクションしたHep2G2細胞を、ドキソルビシン(1μg/mL)あるいはIL−1β(10 ng/mL)と24時間インキュベートした。さらに、Hep2G細胞においドキソルビシンまたはIL−1で誘発させたNF−κB活性は、pCMV−IκBaベクターとの共トランスフェクションで、実質的に阻害されることを確認した。その結果を図10に示した。
【0055】
IκBの、HepG2細胞におけるNF−κBの活性化の抑制を示したが、NF−κBの活性化は、NF−κB−発光酵素(luciferase)reporter Gene assay法を使用して行なった。結果は、ドキソルビシン(1μg/mL)あるいはIL−1β(10 ng/mL)で24時間刺激したHepG2細胞を組み込んだpCMV−IκBベクター中で観察された発光酵素活性のfold inductionとして示したものであり、3回の実験の平均値±SDで示してある。
【0056】
さらに、NF−κBの可能性のある役割を確認するために、HCC細胞の表面上に発現したTRAILを、フローサイトメトリー法で分析した。pCMV−IκBaベクターでトランスフェクションしたHep2G細胞を24時間、ドキソルビシン(1μg/mL)あるいはIL−1βとインキュベートした。その結果を図11に示した。
【0057】
図11に示すように、IκBのHepG2細胞とのトランスフェクションは、ドキソルビシンあるいはIL−1βとの刺激により、HCCセルラインにおけるTRAILの細胞表面でのTRAILの発現のダウンレグレーションを誘発している。
【0058】
すなわち、図11にはヒトHCC細胞における、IκBのトランスフェクションが、細胞表面上でのTRAILの発現を抑制している結果を示した。pCMV−IκBベクターにトランスフェクションしたHepG2細胞をドキソルビシン(1μg/mL)あるいはIL−1β(10 ng/mL)と共に24時間インキュベートした。TRAILの発現をフローサイトメトリーanalysisで確認した。各グラフにおいて、細いラインはコントロールのFITC−conjugatedマウスIgM(コントロール群)との染色を、太いラインは、FITC−conjugatedTRAIL−R2との陽性細胞染色を、また点線は、IκBをトランスフェクションした後のFITC−conjugatedTRAIL−R2との陽性細胞染色を示したものである。
【0059】
以上の各実験結果から、ドキソルビシン(アドリアマイシン)あるいはブレオマイシンの処理では、ヒトHCCにおける、細胞表面でのTRAILの発現を増強していることが理解される。さらに、NF−κB誘発サイトカイン(TNF−α、IL−1β、IL−18)の処理は、ヒトHCC細胞株においても、細胞表面でのTRAILの発現を増強しているものであった。
【0060】
新生細胞は、T細胞の免疫応答を種々の手段により防止しているものであった。その手段は、MHCクラスI分子のdawn−regulation、B7のようなcostimatoryシグナルの欠如、TGF−βのような免疫抑制タンパク質の分泌、腫瘍浸潤リンパ球からζシグナル形質導入チェインの消失、および新生細胞のCTLA−4受容体の相互作用であると思われる。
【0061】
ところで、FasLは、T細胞の免疫応答防止因子の一つである。免疫系−免疫学的寛容部位、例えば目の虹彩細胞および精巣のセルトリ細胞においては、FasLの発現は、FasLが免疫寛容の保持に重要なものであることを示している。さらに、数多くのFasL発現の研究が、ヒトの多様化した腫瘍(メラノーマ黒色腫、肺、結腸、肝、脾臓、食道、子房、星状細胞腫)で行なわれており、腫瘍における免疫寛容に寄与していることが知られている。
【0062】
一方、HCCでは、HCCにおける免疫逃避が、主にFas発現の消失によるものであり、FasLの発現には関係なく調節されるとする発表もある(Nagao et al.)。さらに、HCC細胞株でのFasLの発現は、in vitro実験で、リンパ球との共培養により、Fas−mediatedアポトーシスを誘発するとの発表もある(strand et al.)。また、FasLは、腫瘍を防御する免疫寛容あるいは細胞の免疫的攻撃の保護を調整するとの報告もある(O’Connell et al.)。その一方で、FasLは、免疫寛容あるいは腫瘍免疫回避よりも、むしろ炎症のメディエーターであることを示唆する報告もある(Restifo et al.)。したがって、FasLが、免疫攻撃から組織あるいは腫瘍を防御することによる免疫寛容をメディエートするのかは議論の分かれるところである。
【0063】
これに対してTRAILは、TNFのファミリーの一つであり、種々の形質転換細胞にアポトーシスを生じさせるものであることが最近判明してきている。TRAILが、ある種の癌細胞の観察から回避に重要な役割を演じており、またこれらの癌の転移に著しい寄与していることは明らかである。本発明者らの研究では、免疫組織学的な染色で、HCC組織では膜と細胞質にTRAILに特異的な染色が示された(10ケースのうち4ケース)。さらに、化学療法剤(ドキソルビシン、ブレオマイシン)がHCCセルラインで細胞表面TRAIL発現を増強させていた。
【0064】
活性化T細胞は、腫瘍に対する免疫学的な防御の重要な作動物質である。FasLとFasの相互作用は、TハイブリドーマおよびTリンパ球のactivation−induced cell death(AICD)を誘発し、細胞免疫応答のdown−modulationをコントロールする。TNF/TNFRシステムは、また、成熟T細胞のAICDに重要な役割を演じている。悪性細胞の排除は、FasLの経由するアポトーシスの誘導である。FasLにより誘発されるアポトーシスは正常および成熟細胞で認められる。TRAILのためには、Masterらは、試験管実験で、IL−2の存在下で活性化された単核細胞では、TRAILにより誘発される23%の特異的アポトーシスが生じたと報告している。我々の実験では、HepG2細胞表面で、ドキソルビシンで誘発されたTRAILが共培養したJurkat細胞のアポトーシスを生じさせていた。
【0065】
さらに、ドキソルビシンは共培養実験では、TRAIL中和抗体よりFasL中和抗体と一緒に培養したJurkat細胞にアポトーシスを生じさせていた。我々の実験結果は、腫瘍細胞は、FasL−Fasの相互作用よりも、むしろTRAIL−TRAIL受容体の相互作用を経由する腫瘍−反応T細胞クローンの末梢消失を生じさせていることを強く示唆していた。Mullarらの報告では、ブレオマイシン処理後のFasリガンドは、p53wtおよびp53不完全HCCセルラインで生じており、突然変異p53のセルラインでは生じていないとされている。しかしながら、我々のデータは、TRAILの発現とp53の状態の明確な関係は明らかにされなかった。TRAILは、p53野生型(HepG2)、p53突然変異型(Huh7)およびp53欠如型(Hep3B)HCC細胞で同じように誘発されていた。
【0066】
いずれにしても、TRAILの発現は、アポトーシスに深く関連性があることとより、本発明者らは、本発明の目的であるHCC細胞表面でのTRAILの発現を検討した。IL−18は、メラノーマ細胞でFasLを発現する一定の因子である。IL−18は、TNF−αおよびIL−1βのような初期の炎症性サイトカインの速効的な産生を通して恒久的な炎症のカスケードを生じさせる。TNF−α、IL−1βおよびIL−18は、NF−κBを含むサイトカインであると知られている。NF−κBは、種々のサイトカインの転写を調整し、炎症および免疫応答を調整し、特異的細胞遺伝子の発現を増加させることで細胞生育特性をもっている。これらは、少なくとも27個の異なったサイトカインおよびケモカインをコードする遺伝子を含み、MHC膜のような免疫認識を含み、タンパク質は抗原提示を含み、受容体は、好中球粘着および移動を必要とする。
【0067】
NF−κBは、また、細胞死応答の抑制に重要な役割を果たし、NF−κBの活性化は、抗細胞死の閾値を増加させ、TNFのような細胞毒性サイトカインに、caspase8の活性化を発現させることにより組織を暴露させる。したがって、サイトカイン(TNF−α、IL−1βおよびIL−18)−誘発NF−κBの活性化は、HCC細胞表面でTRAILを発現するものとの仮説がされる。これに関連して、我々の結果は、サイトカイン(TNF−α、IL−1βおよびIL−18)−誘発NF−κBの活性化は、IκBで阻害され、HCC細胞表面でTRAILを発現していた。
【0068】
以上の事実と、前記した実験結果をまとめると、(1):細胞表面でのTRAILの発現は、化学療法剤、およびNF−κB−誘発サイトカイン(TNF−α、IL−1βおよびIL−18等)で刺激されたHCCで広く生じているものであり、(2):HCC細胞は、TRAILのアップレグレーションを示し、細胞毒性のT細胞を死滅させることにより、移植側の免疫システムに腫瘍細胞を回避させることを許しているものであろう。
【0069】
この、TRAILの発現はT細胞における特異的なアポトーシスを誘導するばかりでなく、また、免疫を担当するT細胞あるいはB細胞の分化分裂を阻害する。したがって、TRAILが非特異的な免疫抑制剤となり、生体移植における免疫拒絶に対して有効な免疫拒絶回避剤となることを示しているものである。
【0070】
【発明の効果】
以上記載のように、本発明により、TRAILの発現に基づくその特性を利用した生体移植手術における拒絶免疫を有効的に回避する移植拒絶免疫回避剤、ならびに移植拒絶免疫(移植片拒絶反応)を回避する方法が提供され、今後の移植医療の発展に対して多大の光明を与えるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、ヒト肝癌細胞(HCC)セルライン、Raji細胞、および正常肝組織に対するRT−PCR反応による、TRAILの増幅を示す図である。
【図2】図2は、ヒトHCC細胞と、(A)抗−TRAIL抗体、(B)TRAILコントロール熔融タンパク質(当初倍率400倍)との組織学的染色を示した。
【図3】図3は、ヒトHCCセルラインについて、ドキソルビシン(0, 0.01, 0.1, 1μg/mL)により誘発させたTRAIL(36kDa)の発現を示した結果である。
【図4】図4は、ヒトHCC細胞における、ドキソルビシンで誘発された細胞表面のTRAILの発現を示した図である。点線で示したグラフはFITC−conjugated TRAIL−R2を使用したフローサイトメトリー分析結果であり、実線で示したグラフは、FITC−conjugated mouse IgG を使用したフローサイトメトリー分析結果である。
【図5】図5は、TRAIL発現HepG2細胞を、effector(HepG2):target(Jurkat)と共培養し、さらに、FasL中和抗体ハムスターIgG, クローン4H9、あるいは組換えヒトTRAIL−R:Fcを存在/非存在下にさせで共培養した時のTRAILの発現を示した図である。
【図6】図6は、Jurkat細胞における、TRAIL−発現HepG2細胞が誘発したアポトーシスの結果を示した図である。
【図7】図7は、ヒトHCCセルラインにおけるTNF−α(100 U/mL)、IL−β(10 ng/mL)、あるいはIL−18(10 ng/mL)で誘発されたTRAIL(36−kDa)の発現を示した図である。
【図8】図8は、ヒトHCCセルラインにおける、TNF−α、IL−1β、あるいはIL−18で誘発したTRAILの細胞表面での発現を示した図である。点線で示したグラフは、FITC−conjugated TRAIL−R2を使用したフローサイトメトリーassay結果であり、実線で示したグラフは、FITC−conjugatedマウスIgMを使用したフローサイトメトリーassayの結果である。
【図9】図9は、TRAIL発現HepG2とJurkat細胞を共培養し、Jurkat細胞の生存の結果を示した図である。
【図10】図10は、IκBの、HepG2細胞におけるNF−κBの活性化の抑制を示した図である。
【図11】図11は、ヒトHCC細胞における、IκBの組込みが細胞表面のTRAILの発現を抑制している結果を示した図である。
Claims (6)
- 腫瘍壊死因子関連アポトーシス誘導リガンド(TNF−related apoptosis inducing ligand:TRAIL)を有効成分とすることを特徴とする移植拒絶免疫回避剤。
- 生体移植術における移植拒絶免疫を回避するために、生体移植組織または該移植組織の周囲組織を、サイトカインまたは癌化学療法剤により刺激し、腫瘍壊死因子関連アポトーシス誘導リガンド(TNF−related apoptosis inducing ligand:TRAIL)を発現させる方法。
- 生体移植組織、または当該生体移植組織の周囲組織に腫瘍壊死因子関連アポトーシス誘導リガンド(TNF−related apoptosis inducing ligand:TRAIL)を発現させることを特徴とする、移植拒絶免疫を回避する方法。
- 腫瘍壊死因子関連アポトーシス誘導リガンド(TNF−related apoptosis inducing ligand:TRAIL)の発現を、生体移植組織または該移植組織の周囲組織を、サイトカインまたは癌化学療法剤により刺激することにより行なう請求項3に記載の方法。
- 生体移植組織または該移植組織の周囲組織を刺激するサイトカインがTNF−α(腫瘍壊死因子−α)、IL−1(インターロイキン−1)またはIL−18(インターロイキン−18)である請求項2または4に記載の方法。
- 生体移植組織または該移植組織の周囲組織を刺激する癌化学療法剤が、アドリアマイシンまたはブレオマイシンである請求項2または4に記載の方法。
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