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免疫療法を試験するためのヒト化マウスNPC-PDXモデルの確立と特性評価
Establishment and Characterization of Humanized Mouse NPC-PDX Model for Testing Immunotherapy.
PMID: 32331230 PMCID: PMC7225949. DOI: 10.3390/cancers12041025.
抄録
免疫チェックポイント阻害薬（ICB）単剤療法は、患者の上咽頭癌（NPC）の治療に早期に有望であることが示されている。それにもかかわらず、代表的なNPCモデルが限られているため、新規ICBや併用レジメンの有効性を評価するための前臨床研究が妨げられている。本研究では、非肥満糖尿病重症複合免疫不全インターロイキン-2受容体γ鎖ヌル（NSG）マウスにNPC生検を行い、ヒト化マウスNPC患者由来異種移植マウス（NPC-PDX）モデルを確立した。エプスタインバーウイルスは、NSGマウス、ヒト化マウスともにNPCから検出され、エプスタインバーウイルスエンコード小RNA（EBER）in situハイブリダイゼーション（ISH）および免疫組織化学的染色（IHC）により明らかになった。NPCを担持したヒト化マウスでは、腫瘍浸潤性CD8細胞傷害性T細胞の割合が低下し、T細胞は血中よりもプログラムされた細胞死タンパク質1（PD-1）や細胞傷害性Tリンパ球関連タンパク質4（CTLA-4）などの様々な阻害性受容体を高レベルで発現していた。その後、マウスにニボルマブとイピリムマブを投与し、免疫療法の併用による抗腫瘍効果を検討した。その結果、NPC-PDXでは腫瘍負担の点で治療効果は認められなかったが、ヒト化マウスでは免疫調節効果が認められた。その結果、ヒトの炎症性サイトカインであるインターフェロン-γ（IFN-γ）やインターロイキン-6（IL-6）が血漿中で有意に増加していた。治療後、NPC-PDXではCD4/CD8比の低下が見られ、これは対応するドナーからの体腔内CD4/CD8プロファイルの変調をシミュレートしたものでもありました。さらに、腫瘍浸潤T細胞は再活性化され、ex vivo刺激に向けてより多くのIFN-γを分泌することから、可溶性メディエーターや腫瘍微小環境の代謝環境を含む他の因子がICB治療の効果を打ち消し、マウスの腫瘍進行に寄与することが示唆された。以上のことから、我々は、新規のヒト化マウスNPC-PDXモデルを確立し、その特徴を明らかにした。このモデルは、免疫療法の有効性を検証するための強固なプラットフォームとなり、NPC患者の臨床転帰を予測する可能性がある。
Immune checkpoint blockade (ICB) monotherapy shows early promise for the treatment of nasopharyngeal carcinoma (NPC) in patients. Nevertheless, limited representative NPC models hamper preclinical studies to evaluate the efficacy of novel ICB and combination regimens. In the present study, we engrafted NPC biopsies in non-obese diabetic-severe combined immunodeficiency interleukin-2 receptor gamma chain-null (NSG) mice and established humanized mouse NPC-patient-derived xenograft (NPC-PDX) model successfully. Epstein-Barr virus was detected in the NPC in both NSG and humanized mice as revealed by Epstein-Barr virus-encoded small RNA (EBER) in situ hybridization (ISH) and immunohistochemical (IHC) staining. In the NPC-bearing humanized mice, the percentage of tumor-infiltrating CD8 cytotoxic T cells was lowered, and the T cells expressed higher levels of various inhibitory receptors, such as programmed cell death protein 1 (PD-1) and cytotoxic T-lymphocyte-associated protein 4 (CTLA-4) than those in blood. The mice were then treated with nivolumab and ipilimumab, and the anti-tumor efficacy of combination immunotherapy was examined. In line with paired clinical data, the NPC-PDX did not respond to the treatment in terms of tumor burden, whilst an immunomodulatory response was elicited in the humanized mice. From our results, human proinflammatory cytokines, such as interferon-gamma (IFN-γ) and interleukin-6 (IL-6) were significantly upregulated in plasma. After treatment, there was a decrease in CD4/CD8 ratio in the NPC-PDX, which also simulated the modulation of intratumoral CD4/CD8 profile from the corresponding donor. In addition, tumor-infiltrating T cells were re-activated and secreted more IFN-γ towards ex vivo stimulation, suggesting that other factors, including soluble mediators and metabolic milieu in tumor microenvironment may counteract the effect of ICB treatment and contribute to the tumor progression in the mice. Taken together, we have established and characterized a novel humanized mouse NPC-PDX model, which plausibly serves as a robust platform to test for the efficacy of immunotherapy and may predict clinical outcomes in NPC patients.