前立腺癌における凝固因子Xのアンドロゲン抑制療法耐性促進
前立腺癌における抗アンドロゲン治療耐性への凝固因子Xの役割に関する研究
研究背景
前立腺癌（Prostate Cancer, PCa）は、世界中の男性で2番目に一般的な癌であり、癌による死亡の主な原因の一つです。前立腺癌の発生と進行は、アンドロゲン受容体（Androgen Receptor, AR）シグナル経路に高度に依存しているため、近年さまざまなARシグナル阻害剤（ARSI）が前立腺癌の治療に開発されました。しかし、初期治療が効果的であっても、多くの患者は最終的に耐性を持つ転移性去勢抵抗性前立腺癌（Castration-Resistant Prostate Cancer, CRPC）に進展します。この段階の腫瘍は従来の免疫療法に反応しにくく、「免疫冷」腫瘍と呼ばれます。CRPCの形成は通常、免疫抑制性骨髄由来抑制細胞（Myeloid-derived Suppressor Cells, MDSCs）の蓄積と慢性炎症を伴い、高い凝固傾向を示します。しかし、凝固因子が直接的に腫瘍の増殖に関与しているかどうかは明確ではありません。本研究は、前立腺癌微小環境における凝固因子X（Factor X, FX）がCRPC細胞の増殖と耐性形成に及ぼす作用メカニズムを明らかにすることを目的としています。
研究概説
本研究はBianca Calì、Martina Troiani、Andrea Alimontiらの研究者によって行われ、主にスイスのInstitute of Oncology Research、Università della Svizzera Italianaなどの機関で行われました。研究成果は2024年10月に《Cancer Cell》誌に発表されました。研究では、単細胞RNAシークエンシング（scRNA-seq）を用いてマウスCRPCモデルの腫瘍微小環境を分析し、免疫抑制性好中球（PMN-MDSCs）が主要なFXの供給源であることを発見しました。そして、この因子が前立腺癌細胞におけるプロテアーゼ活性化受容体2（PAR2）とERK1/2経路を活性化することで、アンドロゲン非依存性腫瘍の増殖と耐性形成を促進することが明らかになりました。この研究はCRPCの治療戦略に新たな潜在的標的を提供しました。
研究方法とプロセス
1. 研究フローとサンプル処理
研究では、2つのマウスCRPCモデルを使用しました。1つはPTEN遺伝子欠失のマウスモデル（Pten^pc-/-）、もう1つは転写因子誘導腺癌マウスモデル（TRAMP）から派生したTRAMP-C1細胞株です。この2つのモデルにおいて、それぞれアンドロゲン敏感（HS）と耐性（CR）状態の腫瘍を作成しました。腫瘍浸潤好中球の同定のためにscRNA-seq技術を使用し、Uniform Manifold Approximation and Projection (UMAP)次元減少分析を行い、免疫抑制性好中球（PMN-MDSCs）の遺伝子発現特性を比較しました。
2. 凝固因子の同定と発現分析
差異遺伝子発現分析を通じて、研究チームは2つのマウスモデルの両方でFXが免疫抑制性好中球（PMNs）で有意に上昇していることを発見し、耐性段階のPMNsにおいてFXの発現がさらに増加していることを確認しました。FXの活性化は、腫瘍微小環境で発現される組織因子（TF）とFVIIに依存しており、これにより活性化因子Xa（FXa）が形成され、腫瘍細胞の増殖を促進します。さらに、FXを表現する好中球はCXCR2阻害剤と抗IL-23抗体治療後も高発現を維持しており、これらのPMNsがCXCR2阻害剤に対して低感受性であることを示しています。
3. FXの体外および体内での機能実験
体外試験では、アンドロゲン奪脱培養条件下の前立腺癌細胞にリコンビナントFXaを添加することで、腫瘍細胞の増殖速度が有意に増加することが示されました。更なるWestern blot解析では、FXaが前立腺癌細胞のERK1/2シグナル経路を活性化し、ERK1/2のリン酸化が特異的なPAR2拮抗薬AZ3451およびENMD-1068によって阻害されることが証明され、FXaがPAR2を通じて細胞増殖を促進することが確認されました。また、FX遺伝子をマウスモデルでノックアウトする体内実験では、FXの欠失により腫瘍成長が有意に抑制され、CRPCにおけるFXの重要な役割が示されました。
4. 薬物実験：FX阻害剤の応用
研究では、FXa阻害剤リバーロキサバンの抗がん効果も評価されました。結果は、アンドロゲン奪脱とエンザルタミド治療を受けているマウスCRPCモデルにおいて、リバーロキサバンが腫瘍増殖速度を有意に低下させ、ERKシグナル経路の活性を抑制し、エンザルタミドの効果を増強することを示しました。さらに病理学的分析は、併用治療群の腫瘍組織中のKi-67陽性細胞が減少し、増殖活性が低下していることを明らかにし、CRPCにおけるFXa阻害の潜在的な臨床応用価値を示しました。
研究結果
1. CRPCにおけるFXの発現と機能
研究は、前立腺癌腫瘍微小環境において免疫抑制性好中球（PMNs）が主なFX供給源であることを発見しました。FXの活性化は古典的な凝固経路を介さず、PAR2との結合を介してシグナル伝達を媒介し、前立腺癌細胞の増殖と耐性形成を促進します。アンドロゲン奪脱条件下では、FXaの活性化が腫瘍細胞増殖を顕著に促進し、ERK1/2のリン酸化を増強します。
2. PAR2の重要な役割
PAR2はGタンパク質共役受容体として、FXaにより媒介される癌細胞の増殖シグナル伝達に関与します。研究は、PAR2が前立腺癌細胞において正常組織よりも有意に高く発現し、癌の進行と共にPAR2の発現レベルが顕著に上昇することを発見しました。これはPAR2がCRPCにおける重要な役割を果たすことを示しています。PAR2の標的抑制により、ERK1/2の活性を効果的に低下させ、腫瘍細胞の増殖を抑制することができます。
3. CRPC患者におけるFXとCD84の免疫抑制性好中球発現と予後
CRPC患者では、CD84+のPMNsが高レベルのFXを発現します。さらに分析では、患者血漿中のFXレベルが末梢血の好中球数と正の相関を示し、FXの高レベルがCRPC患者の生存期間が短いことを予示する独立した予後因子であることが明らかになりました。加えて、腫瘍組織中のCD84およびF10（FXをコードする遺伝子）の高発現が免疫抑制性好中球数の増加と関連し、患者の予後が悪いことが示されました。
研究結論と意義
本研究は、CRPC腫瘍微小環境の免疫抑制性好中球（PMNs）が凝固因子FXの重要な供給源であることを初めて明らかにし、FXが体内でPAR2シグナル経路を活性化することにより腫瘍細胞の増殖と耐性を促進することを示しました。研究は、FXaの活性を抑制することが腫瘍増殖を効果的に遮断し、エンザルタミドなどの抗アンドロゲン薬の治療効果を高めることを指摘しました。さらに、CD84がFX高発現好中球のマーカーとしてCRPC患者の不良予後と有意に関連することも示され、CD84とFXが新たな治療標的として使用できる可能性を示しています。
研究のハイライトと革新性
- 革新的な発見：CRPCにおけるFXの非凝固機能、すなわちPAR2活性化を介した癌細胞増殖促進のメカニズムを初めて明らかにしました。
- 潜在的治療標的：研究は、直接的なFXa抑制がCRPCの進行を遮断し、エンザルタミドの効果を増強するのに役立つことを示し、新たな薬物標的を提供しました。
- 臨床予後マーカー：研究は、CRPC患者におけるCD84+ FX高発現免疫抑制性好中球の存在が不良予後と関連することを確認し、CRPCの臨床管理に新たな生物学的マーカーを提供しました。
研究展望
この研究は、CRPCにおける凝固因子と免疫細胞の複雑な相互作用を理解するための新たな視点を提供し、FXaを標的とした治療法の開発に理論的な基盤を提供します。今後の研究ではさらに、CRPC患者におけるFXa阻害剤の臨床応用可能性を探求し、さらに多くの臨床試験を実施して本研究の発見を確認する必要があります。同時に、他の癌タイプにおけるPAR2シグナル経路の役割を探求することも重要な学術的価値を持ちます。
まとめ
この研究は、前立腺癌の耐性における凝固因子FXの重要な役割を明らかにし、癌の進行における凝固系と免疫系の相互作用の理解を拡張しました。研究は、抗アンドロゲン治療に失敗したCRPC患者に新たな治療の道を提供し、免疫抑制性好中球を基盤とした将来の標的治療戦略の基礎を築きました。