並列タイトル等Nivolumab オウトウセイ メラノーマ カンジャ マッショウケツ CD8+ Tサイボウ ニ ハツゲンスル インシ ノ カイセキ
Nivolumab ōtōsei meranōma kanja masshōketsu CD8+ Tsaibō ni hatsugensuru inshi no kaiseki
Functional analysis of a factor expressed in peripheral CD8+ T cells from nivolumab responsive melanoma patients
一般注記出版タイプ： VoR
type:text
免疫チェックポイント阻害薬の効果予測を可能とするバイオマーカーの開発が重要な医療課題となっている。当該バイオマーカー探索のために、抗PD1抗体（ニボルマブ）投与悪性黒色腫患者末梢血中CD8陽性T細胞を対象とし、シングルセルRNAシークエンス解析を実施した。最初に９症例（進行4, 部分奏効 3, 長期安定 2）を解析対象とし、投与前および投与後７週で、CD8陽性T細胞を単一細胞として回収し解析した。t-SNE解析によると、最低７個以上の遺伝子クラスターがCD8陽性T細胞中に形成されていることが明らかとなった。それらクラスターの中で、ナイーブおよびTステムセル様のクラスター集団、およびGZMK遺伝子を高発現する疲弊前駆細胞クラスター集団が、それぞれニボルマブ奏効症例で非奏効症例と比較して薬剤投与後増加していた。さらに２症例(完全奏効、長期安定 )を加えて解析したところ、先と同様な傾向を認めた。そこで、奏効症例で高発現し、かつナイーブおよびTステムセル様のクラスター集団に高発現する1因子をNSM-1（Naïve and Stem cell Memory- 1）と命名し、その機能解析を実施した。NSM-1を健常人CD8陽性T細胞にレトロウィルスで過剰発現させたところ、 CD3/CD28 刺激後３週間において、Central memory細胞がコントロールに比べ増加していることが明らかとなった。これに反し、NSM-1shRNAを同様に発現させたところ、Effector memory 細胞集団の増加がコントロールに比べ見出された。これらの結果より、NSM-1はヒトCD8陽性T細胞の分化抑制（もしくは未分化維持）に貢献していることが推察された。また、TCGAデータベースによると、NSM-1/CD8A遺伝子高発現患者の全生存期間が他の群より良いことが明らかとなった。このことは、CD8陽性細胞でのNSM-1の発現制御により、腫瘍免疫に基づいた悪性黒色腫治療が可能であることを示唆している。これらの研究結果により、悪性黒色腫を標的とした、シングルセルRNAシークンエス解析に基づく、バイオマーカー探索および創薬開発の有用性が示された。
Identification of biomarkers for immune checkpoint inhibitors particularly PD-1/PD-L1 Ab has been important to develop effective immunotherapy. In this study, we evaluated peripheral blood CD8+ T cell subsets by using single cell RNA-sequencing (scRNA-seq), which may be correlated with responses to the PD-1 Ab nivolumab. Firstly, scRNA-seq of CD8+ T cells was performed in 9 melanoma patients (PD4, PR3, L-SD 2) at both baseline and 7 weeks following nivolumab treatment. Based on t-SNE analysis, we found at least 7 CD8+ T cell gene clusters in peripheral blood. Among them, a naïve and stem cell memory like CD8+ T cell enriched cluster, and a GZMK-positive pre-exhausted CD8+ T cell cluster were upregulated in the responders to nivolumab at post-treatment. Additionally, we performed scRNA-seq analyses targeting 1 CR and 1 L-SD patient and observed the same trend of upregulation of same clusters in the responders at post-treatment. In the naïve and stem cell memory like CD8+ T cell enriched cluster, we identified a gene (hereafter, Naïve and Stem cell Memory-1, NSM-1), which was also highly expressed in nivolumab responders' CD8+ T cells. We retrovirally over-expressed NSMS1 in healthy donor CD8+ T cells in vitro. After several times of CD3/CD28 stimulation for three weeks, we observed the up regulation of central memory cells compared to control. In contrast, retroviral expression of NSM-1-shRNA in healthy donor CD8+ T cells upregulated the effector memory cells compared to control, indicating that NSM-1 may disturb T cell differentiation in vitro. Intriguingly, CD8A high NSM-1 high gene expressed patients showed longer survival compared to other combination groups in melanoma patients based on TCGA in silico data analysis, showing that development of drugs modulating the NSMS1 expression in CD8+ T cells may be useful for melanoma treatment based on immunotherapy. These results indicate that scRNA-seq analyses of peripheral blood CD8+ T cells may lead to new biomarkers for prediction of PD-1 Ab response and drug discovery in melanoma patients.
連携機関・データベース国立情報学研究所 : 学術機関リポジトリデータベース（IRDB）（機関リポジトリ）