脊索腫の進行に関連する内膜体ストレス関連CAFサブポピュレーションを明らかにする

2024-05-05 Sun
序論脊索腫は、間葉系由来の稀で局所浸潤性の強い腫瘍であり、原始脊索の残存組織から発生すると考えられています。脊索腫の発生率は約100万人あたり0.8例で、仙骨と頭蓋底部に好発します。現在、最良の治療法は可能な限り手術切除した後に放射線治療を行うことですが、腫瘍が浸潤性に成長し重要な神経血管構造に近接しているため、完全切除は困難な場合があります。そのため、多くの患者で術後に局所再発や遠隔転移を起こし、予後が悪くなります。したがって、脊索腫の分子生物学的特徴を明らかにし、より効果的な治療法を開発することが非常に重要です。
研究背景脊索腫組織の顕著な基質豊富性は、その発達進行と密接に関連している可能性があります。以前の回顧的研究では、腫瘍-基質比が高いほど、脊索腫の浸潤性表現型、抑制性免疫微小環境、不良な予後と正の相関があることが示されています。基質細胞の主要構成成分である腫瘍関連線維芽細胞(CAF)は、腫瘍微小環境において重要な役割を果たしていますが、脊索腫の生物学的挙動に与えるCAFの影響はまだ明らかになっていません。
単一細胞RNAシーケンシングは、腫瘍微小環境内の異なる細胞種と複雑な系統関係を解析するのに役立ちます。最近確立された空間転写プロファイリング技術では、細胞種とその遺伝子発現変化を構造的・空間的に解析することができます。本研究では、これら2つのシーケンシング技術を組み合わせて使用し、脊索腫微小環境におけるCAFの種類、空間分布、および臨床的意義を明らかにすることを目的としています。
研究チームと発表状況本研究は、米国インディアナ大学医学部、米国トレド大学医学部、中国湖南大学附属病院、北京大学人民病院の多分野チームによる共同研究です。関連する成果は、国際的な権威ある学術誌Neuro-Oncology(2024年第26巻第2号)に掲載されました。
主な研究内容と発見1. 単一細胞転写プロファイリングで同定された独自のCAF亜集団が脊索腫の進行と関連研究チームは、6例の脊索腫患者(初発3例、再発3例)と3例の正常髄核サンプルを対象に単一細胞RNAシーケンシング(scRNA-seq)を実施しました。上皮様細胞(おそらく腫瘍細胞)、単球、T細胞、内皮細胞、好中球、B細胞、骨細胞、線維芽細胞、軟骨細胞、平滑筋細胞の10種類の主要細胞種が同定されました。
さらに解析を行ったところ、CAFは4つの亜集団(CAF-1、CAF-2、CAF-3、CAF-4)に分けられることがわかりました。そのうち、CAF-2亜集団は再発性腫瘍に富んでおり、ストレス関連遺伝子(hspa1a、hspa1b、dnajb1など)と低酸素関連遺伝子(hif1a、vegfaなど)を高発現しており、小胞体ストレス応答(ERS)と密接に関係していました。時系列解析では、CAF-2は正常な線維芽細胞から由来し、腫瘍細胞や免疫細胞と広範囲に相互作用することが明らかになりました。
2. バルクRNAシーケンシングによりERS-CAF亜集団スコアと脊索腫の進行および予後との関連が検証された126例の脊索腫患者のバルクRNAシーケンシングデータを用いて解析したところ、ERS-CAF亜集団スコアが腫瘍の浸潤性表現型、高グレード分化、不良な予後と有意に相関することがわかりました。
3. 空間転写プロファイリングによりERS-CAF亜集団の存在と腫瘍細胞との近接性が実証された3例の新鮮な腫瘍サンプルに対し、空間転写プロファイリングを行ったところ、脊索腫組織におけるERS-CAF亜集団の存在が確認されました。さらに解析を行ったところ、ERS-CAF亜集団は他の細胞種よりも周囲の腫瘍細胞との親和性が最も高いことがわかりました。
4. 免疫蛍光解析によりERS-CAF亜集団の密度と腫瘍細胞との距離が予後と関連することが実証された105例の脊索腫患者の腫瘍サンプルを多重免疫蛍光技術で解析した結果、以下のことが明らかになりました。
ERS-CAF亜集団は脊索腫微小環境に高密度で存在し、腫瘍細胞に近接した領域に位置していた。
ERS-CAFの密度と腫瘍細胞からの距離は、ともに腫瘍の浸潤性表現型と不良な予後と有意に相関していた。
5. 細胞間相互作用解析により、ERS-CAFが腫瘍細胞との直接的な相互作用を介して脊索腫の進行を促進する可能性が示唆された細胞間相互作用解析を行ったところ、ERS-CAFは JAM2/ITGB1、TNC/SDC4、THBS1/CD47などの多くのシグナル経路を介して腫瘍細胞と直接相互作用し、腫瘍細胞の生物学的挙動に影響を与える可能性が予測されました。
研究の意義本研究は、脊索腫微小環境におけるCAFの異質性を初めて明らかにし、疾患の進行と密接に関連するユニークなERS-CAF亜集団を同定しました。ERS-CAF亜集団は、腫瘍細胞との直接的な相互作用を介して脊索腫の悪性進行を促進している可能性があり、将来的な精密治療ターゲットの開発につながる新たな手がかりを提供しています。本研究成果は、脊索腫の発生と進行におけるCAFの役割を深く理解する上での基礎を築きました。