COVID-19関連追加(2021529日)

PD1抗体投与下におけるmRNAワクチン接種後のサイトカイン放出症候群

【免疫チェックポイントPD1抗体投与下におけるmRNAワクチン接種後の

サイトカイン放出症候群】

Au, L., Fendler, A., Shepherd, S.T.C. et al. Cytokine release syndrome in a patient with colorectal cancer after vaccination with BNT162b2. Nat Med (2021).

https://doi.org/10.1038/s41591-021-01387-6.

Abstract

現在,mRNAワクチンを含むCOVID-19の予防接種プログラムでは,世界的にがん患者が優先的に接種されている.サイトカイン放出症候群(CRS: cytokine release syndrome)は,mRNAワクチンでは報告されておらず,免疫チェックポイント阻害薬の極めて稀な免疫関連有害事象である.今回は,長期にわたり抗PD-1単剤療法を受けていた大腸がん患者に,Pfizer-BioNTech社のmRNAワクチンであるBTN162b2tozinameran)を接種した5日後に発症したCRS症例を紹介する.CRSは,炎症性マーカーの上昇,血小板減少,サイトカインレベルの上昇(IFN-γ/IL-2R/IL-18/IL-16/IL-10),ステロイド反応性によって証明された.この症例では,ワクチン接種とCRSの診断が時間的に密接に関連していることから,CRSはワクチン関連有害事象であり,抗PD1遮断(anti-PD1 blockade)がその一因である可能性が示唆された.全体として,がん患者におけるさらなるプロスペクティブなファーマコビジランスデータが必要だが,ベネフィットとリスクのプロファイルは,この集団におけるCOVID-19ワクチン接種を強く支持する.

Main

CRS/サイトカイン・ストームは,サイトカインの過剰放出(すなわち,INF-γ,IL-6IL-10IL-2Rの上昇)を特徴とする全身性の炎症反応である1)CRSは,感染症(COVID-19を含む)の後に発症することもあれば,医原性の原因,すなわち多くはキメラ抗原受容体T細胞(CAR-T: chimeric antigen receptor T cell)療法や,頻度は低いものの細胞傷害性化学療法,幹細胞移植などによって発症することがある1)2)3).ごくまれに,免疫チェックポイント阻害薬(ICI: immune checkpoint inhibitor)治療後に発症することがある1)4).また我々の知る限り,ワクチン接種後に発症したという報告はない.ここでは,COVID-19mRNAワクチンであるBNT162b2tozinameran)接種後にCRSを発症した症例を報告する.

58歳の男性が,腸間膜と直腸筋に転移したミスマッチ修復欠損結腸直腸がん(MMRd CRC: mismatch repair-deficient colorectal cancer)の治療のため,20192月に抗PD-1単剤療法(進行中の介入臨床試験内の治験ICI; NCT02715284)を開始した(Figure 1a).治療開始から2ヶ月後,原因不明の既往症である脊髄小脳失調症を背景に,失調症の悪化(グレード1からグレード2,磁気共鳴画像では錐体,延髄,小脳に変化)を伴う神経学的免疫関連有害事象(irAE: immune-related adverse event)が発生した.ICIを中止し,プレドニゾロン1mg/kgの投与を開始(1ヶ月かけて漸減)したところ,運動失調はグレード1(ベースライン)に戻った.immune-related Response Evaluation Criteria in Solid Tumorsに準じて病勢が安定し,20196月に抗PD-1療法を再開始した(Figure 1a).20203月(ICI開始から13ヶ月後),内分泌系irAE(副腎皮質刺激ホルモン欠乏症によるグレード1の副腎皮質機能低下症; Figure 1a)を発症し,生理的な副腎皮質ホルモンの補充を開始した(プレドニゾロン,3mg/日).疾患コントロールは維持され,最後のICI投与は”BNT162b2接種の27日前”202012月に行われた

Figure 1: Clinical course from cancer diagnosis and inflammatory markers during CRS.

a, Clinical timeline from diagnosis of metastatic MMRd CRC to CRS after one dose of BNT162b2 vaccine. Created with BioRender.com. b, CRP, LDH, platelet count and ferritin levels during the course of admission. Normal ranges are indicated in green. Treatment with IVMP is indicated in red.

Fig. 1

 

患者はSARS-CoV-2感染の既往はなく,20206月と10月のSARS-CoV-2血清検査は陰性であった.彼は,20201229日にBNT162b2ワクチンの1回目接種を受けたが(Figure 1a),接種部位にグレード1の炎症が生じた以外は,即時に有害事象は生じなかったその5日後(最後の抗PD-1投与から32日後),筋肉痛,2日間の下痢歴(グレード1),解熱剤(イブプロフェン)を使用したにもかかわらず1日間の発熱(38.4℃)を呈した.入院時のバイタルサインは,酸素飽和度100%,呼吸数18/分,血圧111/71mmHg,心拍数86/分、体温36.7℃であった.臨床検査では,CRP125mg/Lnormal, < 6mg/L),LDH)が184U/Lnormal range, 120-246U/L),血小板減少(68×109cells/L)(normal range, 150410 cells/L)が認められた(Figure 1b).ブロードスペクトラムの抗菌薬静脈内投与によるエンピリカル治療を開始した; しかし,血液と尿の培養は陰性であり,鼻咽頭スワブによるSARS-CoV-2RT-PCRも陰性であった(Figure 1a).入院中および経過観察中に血栓症を疑うような臨床症状は見られなかった.胸部,腹部,骨盤のコンピュータ断層撮影では,感染症の病巣や血栓症は認められず,がんに関しても安定した状態であった.この患者にはヘパリンは投与されなかった.その後5日間,39.8℃までの発熱が続き,血小板減少(28×109cells/L)が悪化し,炎症マーカー(CRP, 317mg/L; LDH, 849U/L)が増加し,フェリチンの有意な上昇(6,010µg/L)( normal range, 18464µg/L)も見られた(Figure 1b).この時点(入院5日後)でCRSが疑われ(グレード3),メチルプレドニゾロン(IVMP1mg/kgの静脈内投与が開始され,3日後に抗菌薬の投与が中止された.生化学的および血液学的指標はIVMP投与開始後7日以内に正常化し(Figure 1b),副腎皮質ステロイドを減量して自宅に退院したときには発熱もなく,無症候性であった.その後も順調に経過し,202128日(初診から36日後)に抗PD-1剤の再投与を受けたが,有害事象は認められなかった(Figure 1a.彼はBNT162b22回目の接種を受けなかった.

我々は,患者の病態の特徴を探るため,IVMPの前後で縦断的サイトカイン解析を行った.1型ヘルパーT細胞(Th1)反応の亢進CRSの頻度の高い特徴であり1)初期プロファイル(入院3日目; Figure 2a)では,Th1細胞の活性化(MIGIL-2RIL-16IFN-γIL-18の上昇)とマクロファージの活性化(MCP-1MIPIL-8IL-18MIGの上昇)が示されたIL-10は炎症促進性サイトカインを抑制し,過剰な(exuberant)炎症反応の亢進を抑える働きがあり2),入院38日目にはIL-10の上昇が観察されたが,この症例では明らかに炎症亢進を抑えることができなかった.ほとんどのサイトカインはIVMP治療中に大幅に減少したが,入院12日目にIL-2RIL-2IL-16IL-18の上昇が持続したことから(Figure 2a),T細胞の活性化が持続していることがわかった

 

 

Figure 2: Cytokine profile and immune response to BNT162b2 vaccine.

a, Cyto/chemokine levels were measured using the human immune monitoring 65-plex ProcartaPlex immunoassay in consecutive plasma samples. Samples were measured in duplicates. Data are presented as the log10 of the concentration in pg ml−1. b, Kinetics of S1-reactive and neutralizing antibody responses after BNT162b2. Data are presented as the reciprocal dilution of the last detected sample. IVMP treatment is indicated in red. c, SARS-CoV-2-specific CD4+and CD8+T cell response in exemplary samples after stimulation of PBMCs with spike (S) peptide pool. d, PBMCs were stimulated with S, S1 and S+peptide pools representing the full length of the spike protein. SEB was used as a positive control. Data are presented as a stimulation index indicating the ratio of the frequency of CD4+CD137+OX40+or CD8+CD137+CD69+T cells in the sample and the negative control. SEB, Staphylococcal enterotoxin B.

Fig. 2

 

S1反応性抗体および中和抗体は,ワクチン接種後7日目に検出され(Figure 2b),その抗体価はIVMP治療中も上昇し続けたことから,強固なワクチン誘導性免疫応答が示唆されたしかし,ワクチン接種後17日目および40日目には,S特異的CD4+およびCD8+ T細胞は検出されず,IFN-γ産生T細胞も検出されなかった(Figure 2c,d,eおよびExtended Data Figure 1a,b.これは,がんではない患者におけるBNT162b2の初回接種後の報告(ref. 5)と一致する.mRNAワクチン誘導性抗原特異的T細胞応答に対するステロイドの影響についてのデータは限られている.ある研究では,デキサメタゾンをmRNAベースのがんワクチン(mRNA-based cancer vaccine)の後ではなく,その前に投与したところ,抗原特異的T細胞活性が低下したことが示されている6)今回のケースでは,ステロイドはワクチン接種の10日後に投与されており,ワクチン特異的免疫応答に影響を与えたとは考えられない

 

 

Extended Data Figure 2: Antibody response to BNT162b2 according to SERA and PIWAS. a, Pre- and post-vaccination antibody levels against SARS-CoV-2 antigenic motifs. b, PIWAS values pre- and post-vaccination against non-spike sequences of the SARS-CoV-proteome compared to patients with SARS-CoV-2 positive subjects24 (Methods). Box plots of PIWAS values of SARS-CoV-2 positive subjects are shown, where boxes denote the IQR, and the median is shown as horizontal bars. Whiskers extend to 1.5x IQR and outliers are shown as individual points (n=230 subjects; n=230 biologically independent samples). IQR, interquartile range; PIWAS, protein-based immunome wide association study; SERA, serum epitope repertoire analysis.

Extended Data Fig. 2

 

抗体結合エピトープを同定するために,我々は次世代シーケンサーを併用したバクテリアディスプレイシステムを用いて,血清エピトープレパートリー解析(SERA: serum epitope repertoire analysis)とタンパク質ベースの免疫ワイド関連研究(PIWAS: protein-based immunome-wide association study)を行った.ワクチン接種後のプロファイルは,COVID-19 mRNAワクチン接種後の医療従事者のプロファイルと類似しており,スパイクタンパク質に対する陽性シグナルが上昇していたが,非スパイクタンパク質に対する陽性シグナルは上昇していなかった(vs SARS-CoV-2陽性患者)7)Extended Data Figure 2a, b).これは,臨床所見の一因の可能性として先行するSARS-CoV-2感染がないことに一致していた.

BNT162b2を含むmRNAベースのCOVID-19ワクチンでは,孤発性血小板減少症(血栓症を伴わない)が報告されている(ref. 8).最近,ウイルスベクターを用いたCOVID-19ワクチンであるChAdOx1 nCov-19AstraZeneca社)9)10)11)接種後に血栓性血小板減少症を引き起こす病原性血小板因子-4PF4: pathogenic platelet factor-4)依存性症候群が報告されていることから,我々はPF4抗体を評価したが検出されなかった(Extended Data Figure 3).この結果は,血小板減少症の独立したメカニズムを総合的に除外するものではないが,一連の臨床,検査所見から,本症例では血小板減少症がCRSの構成要素である可能性が高いと考えられる

CRSの臨床検査所見は様々で,基礎疾患に関連しているが,CRPの上昇は特徴的で,重症度と相関している1).また,フェリチンの上昇や血小板の減少もよく見られる異常である1)CRSを確定するサイトカインプロファイルは定義されていないが,IFN-γ,IL-2RIL-18IL-6IL-10の上昇は診断を確定する上で重要と考えられている1)2)本症例では,IL-6を除くすべてのサイトカインが上昇していた.メラノーマ患者にICIとともに投与されたmRNAがんワクチン(mRNA cancer vaccines)後に,一過性のサイトカイン上昇(IFN-α,IFN-γ,IL-6IFN-inducible protein-10IL-12p70)が観察されたが12),これらはself-limitingな軽度のインフルエンザ様症状として現れる.

PD-1単剤療法を背景に報告されているirAEsのうち、CRSを伴うものは0.01%未満であり4),現在までに,BNT162b2およびmRNA-1273ワクチン(Moderna社)の2つのmRNAベースのCOVID-19ワクチンでCRSが報告されていないICI関連のCRSは,通常,ICIの投与開始から中央値で4週間後(range, 1-18 weeks)に発症する4)したがって,22ヶ月前に抗PD-1治療を開始していた本患者において,ICICRSの唯一の原因である可能性は低いと考えられるワクチン接種と臨床所見が密接に関連していることから,この症例ではワクチンがCRSの引き金となった可能性が高いと考えられる

PD-1剤の受容体占拠期間は23ヶ月であり13)T細胞の増殖やエフェクター機能の亢進をもたらすPD1遮断14)に続発する免疫活性化を背景に,ワクチンによってCRSが引き起こされた可能性も残されている我々は末梢血にS反応性T細胞を検出しておらず,今回のケースではT細胞がCRSを引き起こす直接的なメカニズムを証明することはできなかったしかし,CRSの一因となった,ワクチンにより活性化したT細胞は,組織やリンパ節内に常駐している可能性があり,それゆえ血中では検出されない15)スパイクタンパク質と腫瘍ネオアンチゲン(tumor neoantigens)の配列の類似性に起因するT細胞の交差反応は,可能性は低いものの,この症例のCRSの代替原因となるICI関連心筋炎のメカニズムとして,心臓組織への交差反応が報告されており16),この患者のirAEsの既往歴と,MMRd CRCに典型的である17)高いネオアンチゲン負荷(high neoantigen load)は,理論的にはT細胞の交差反応の可能性を高める18)

がん患者はSARS-CoV-2ワクチンの研究から除外されており,現在COVID-19ワクチンの接種プログラムにおいて世界的に優先されていることを考えると,この症例は,がん患者におけるCOVID-19ワクチンの安全性プロファイルに関する前向きなファーマコビジランスの動機となる.これまでのところ,前向きデータでは,一般的ながん患者(n= 15119),または特にICIによる治療を受けた患者(n= 17020)のいずれにおいても,BNT162b2接種による安全性に関する追加的な懸念は示されていない.COVID-19の接種時期に関する現在の経験的な勧告では,ICI,細胞毒性化学療法,ホルモン療法などの全身性抗がん剤治療を受けているがん患者には”利用可能な時に(on avaiability)”接種すること,また,有害事象の因果関係の誤認を最小限にするために治験薬の4872時間以内の接種を避けることが推奨されている21).全体として,今回のCRSは単独(isolated)報告であり,がん患者は一般的にCOVID-19に対して脆弱であることから(refs 22, 23)COVID-19ワクチン接種のベネフィット・リスクプロファイルは,この集団におけるワクチン接種を強く支持する.ワクチンの展開において、がん患者を優先することは非常に重要である24)

 

 

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Supplementary Appendix