Development and demonstration of a patient tissue-derived 3D tumor-on-a-chip for evaluation of T cell function in cancer immunotherapy

固形がんにおけるがん免疫において、体の局所に存在する腫瘍を特異的に傷害するためには、血液がんのそれとは異なり、免疫細胞が血管を通って遊走し、腫瘍組織への浸潤の後、標的を認識し、活性化と増殖を通して標的を傷害するプロセスが必要である。従って、固形がんにおける免疫T細胞の腫瘍への遊走能力や浸潤能力がいかにして制御されているか、そのメカニズムと細胞傷害性効果との関係を明らかにすることができれば、固形がんにおけるがん免疫療法の抗腫瘍効果を向上させることが可能と考えられる。本研究は、実際のがん患者由来組織、マイクロ流体デバイス技術、iPS細胞技術の３つの要素を組み合わせることによって、がん腫瘍組織を模倣したデバイスの開発を行い、体外でT細胞とがん腫瘍組織の相互作用をイメージング評価可能な in vitro モデル（免疫細胞を評価可能なTumor-on-a-chip）を構築する。それと同時に、このモデルを利用することで初めて検証可能となるT細胞機能評価を行い、その有用性の実証を目指す。本年度は、患者さんごとに事前に免疫細胞や免疫チェックポイント阻害剤の効果を評価できるようにするため、２つのがん患者由来オルガノイドを開発中のシステムに取り入れることを進めた。また、観察ツールとして光学的に血管内皮細胞と他の細胞を区別できるように、iPS細胞の時点で蛍光タンパク質を導入した株を利用し血管内皮細胞を作製、デバイス中で蛍光免疫染色操作を行わずに区別可能にすることに成功した。

固形がんにおけるがん免疫において、体の局所に存在する腫瘍を特異的に傷害するためには、血液がんのそれとは異なり、免疫細胞が血管を通って遊走し、腫瘍組織への浸潤の後、標的を認識し、活性化と増殖を通して標的を傷害するプロセスが必要である。従って、固形がんにおける免疫T細胞の腫瘍への遊走能力や浸潤能力がいかにして制御されているか、そのメカニズムと細胞傷害性効果との関係を明らかにすることができれば、固形がんにおけるがん免疫療法の抗腫瘍効果を向上させることが可能と考えられる。本研究は、実際のがん患者由来組織、マイクロ流体デバイス技術、iPS細胞技術の３つの要素を組み合わせることによって、がん腫瘍組織を模倣したデバイスの開発を行い、体外でT細胞とがん腫瘍組織の相互作用をイメージング評価可能な in vitro モデル（免疫細胞を評価可能なTumor-on-a-chip）を構築する。それと同時に、このモデルを利用することで初めて検証可能となるT細胞機能評価を行い、その有用性の実証を目指す。本年度は、患者さんごとに事前に免疫細胞や免疫チェックポイント阻害剤の効果を評価できるようにするため、２つのがん患者由来オルガノイドを開発中のシステムに取り入れることを進めた。また、観察ツールとして光学的に血管内皮細胞と他の細胞を区別できるように、iPS細胞の時点で蛍光タンパク質を導入した株を利用し血管内皮細胞を作製、デバイス中で蛍光免疫染色操作を行わずに区別可能にすることに成功した。