SPTLC2はEGFR-FAK-HBEGFシグナル軸を駆動し、卵巣癌の進行を促進する

学術的背景

卵巣癌（Ovarian Cancer, OC）は女性の生殖器系において最も致命的な癌の一つであり、その発症メカニズムは複雑で、治療手段が限られています。上皮成長因子受容体（Epidermal Growth Factor Receptor, EGFR）シグナル経路は、多くの癌で広く異常をきたしており、特に卵巣癌ではEGFRの過剰発現が患者の不良な予後と密接に関連しています。EGFRシグナル経路は卵巣癌の進行において重要な役割を果たしていますが、EGFRを標的とした単剤治療は卵巣癌患者において限定的な効果しか得られていないことから、EGFRシグナル経路の調節メカニズムはまだ完全には解明されていません。したがって、EGFRシグナル経路の調節メカニズム、特に新しい調節因子を探求することは、より効果的な卵巣癌治療戦略の開発にとって重要です。

セリンパルミトイルトランスフェラーゼ長鎖塩基サブユニット2（Serine Palmitoyltransferase Long Chain Base Subunit 2, SPTLC2）は、セリンパルミトイルトランスフェラーゼ（SPT）の触媒サブユニットであり、スフィンゴ脂質（sphingolipid）のde novo合成に関与しています。SPTLC2は胚発生において重要な役割を果たしていますが、癌におけるその役割はまだ明確ではありません。これまでの研究では、SPTLC2が異なる細胞タイプにおいて異なる機能を示し、腫瘍の成長を促進または抑制する二重の役割を果たす可能性があることが示されています。したがって、SPTLC2が卵巣癌においてどのような役割を果たすか、そのメカニズムはさらに研究する価値があります。

論文の出典

本論文は、Xingyue Zhai、Ning Shen、Tao Guo、Jianxin Wang、Chunrui Xie、Yukai Cao、Ling Liu、Yumei Yan、Songshu Meng、Sha Duによって共同執筆され、著者らは大連医科大学癌幹細胞研究所、大連医科大学第二附属病院臨床栄養科、大連医科大学第一附属病院胸部外科、大連医科大学第一附属病院超音波科に所属しています。この論文は2024年に『Oncogene』誌に掲載され、DOIはhttps://doi.org/10.1038/s41388-024-03249-0です。

研究のプロセスと結果

1. SPTLC2の卵巣癌における発現とその臨床的意義

研究ではまず、Cancer Genome Atlas（TCGA）データを分析し、SPTLC2のmRNAレベルが卵巣癌組織で正常組織に比べて有意に上昇していることを発見しました。さらに、Kaplan-Meier生存分析により、SPTLC2の高発現が卵巣癌患者の不良な予後と有意に関連していることが示されました。88例の卵巣癌患者の腫瘍サンプルを用いた免疫組織化学（IHC）分析により、SPTLC2タンパク質の発現が卵巣癌組織で正常卵巣組織に比べて有意に高く、SPTLC2の高発現が高グレードの漿液性卵巣癌および遠隔転移と有意に関連していることが明らかになりました。

2. SPTLC2が卵巣癌細胞の成長と移動に及ぼす影響

SPTLC2の卵巣癌における機能を研究するため、研究者らはレンチウイルスを介したshRNAを用いてSPTLC2の発現をノックダウンし、SPTLC2のノックダウンが卵巣癌細胞（HEY-A8およびOVCAR3）の増殖、移動、およびコロニー形成能力を有意に抑制することを発見しました。さらに、SPTLC2のノックダウンは、鶏胚絨毛尿膜（CAM）モデルにおける腫瘍成長と血管新生を有意に抑制しました。マウス異種移植モデルでは、SPTLC2をノックダウンしたOVCAR3細胞によって形成された腫瘍の体積と重量が有意に減少し、肺微小転移の数も有意に減少しました。

逆に、SPTLC2の過剰発現は、卵巣癌細胞の増殖、移動、およびコロニー形成能力を有意に増強し、CAMモデルおよびマウス異種移植モデルにおいて腫瘍の成長を促進しました。

3. SPTLC2はFAKシグナル経路を介して卵巣癌細胞の移動を促進する

SPTLC2が卵巣癌の進行においてどのように機能するかをさらに明らかにするため、研究者らはRNAシーケンス（RNA-seq）を用いてSPTLC2をノックダウンしたOVCAR3細胞における発現変動遺伝子を分析しました。遺伝子オントロジー（GO）分析により、発現変動遺伝子は主に細胞接着、細胞接着分子結合、および接着斑（focal adhesion）関連経路に富んでいることが示されました。さらに、SPTLC2のノックダウンが卵巣癌細胞における接着斑の数を有意に減少させ、FAK（Y397）およびpaxillin（Y118）のリン酸化レベルを低下させることが示されました。FAK阻害剤DefactinibおよびPF-573228は、SPTLC2の過剰発現によって誘導された卵巣癌細胞の移動増強を有意に逆転させ、SPTLC2がFAKシグナル経路を活性化することにより卵巣癌細胞の移動を促進することを示しました。

4. EGFRはSPTLC2が媒介する卵巣癌細胞の成長と移動において中心的な役割を果たす

研究者らはさらに、SPTLC2がどのようにEGFRシグナル経路を介して卵巣癌細胞の成長と移動を調節するかを探求しました。実験により、SPTLC2のノックダウンがEGFR（Y1068）、FAK（Y397）、およびその下流のシグナル分子ERK1/2とAKTのリン酸化レベルを有意に低下させることが示され、SPTLC2の過剰発現は逆の効果を示しました。EGFR阻害剤Erlotinibは、SPTLC2の過剰発現によって誘導された卵巣癌細胞の増殖と移動の増強を有意に逆転させ、EGFRがSPTLC2が媒介する卵巣癌の進行において中心的な役割を果たすことを示しました。

5. SPTLC2とEGFRの相互作用およびEGFR-FAK-HBEGFシグナル軸の調節

免疫共沈降（Co-IP）実験により、研究者らはSPTLC2とEGFRが卵巣癌細胞において相互作用することを確認しました。さらに、SPTLC2がそのC末端の338-562アミノ酸残基を介してEGFRと結合し、EGFR-FAK-HBEGFシグナル軸の活性化を調節することが示されました。SPTLC2のセリンパルミトイルトランスフェラーゼ活性は、EGFR-FAK-HBEGFシグナル軸の調節に重要であり、触媒活性を欠くSPTLC2変異体（K379T）は、SPTLC2のノックダウンによって引き起こされるEGFRおよびFAKのリン酸化レベルの低下を回復することができませんでした。

6. SPTLC2はHBEGFを介して卵巣癌の進行を調節する

RNA-seq分析により、SPTLC2のノックダウンがHBEGF（Heparin-Binding EGF-Like Growth Factor）およびAMIGO2（Adhesion Molecule with IgG-like Domain 2）の発現を有意に低下させることが示されました。HBEGFはEGFRのリガンドであり、卵巣癌の進行において重要な役割を果たしています。実験により、HBEGFの添加がSPTLC2のノックダウンによって引き起こされるEGFR、FAK、AKT、およびERK1/2のリン酸化レベルの低下を有意に逆転させ、卵巣癌細胞の増殖および移動能力を回復させることが示されました。逆に、HBEGFのノックダウンは、SPTLC2の過剰発現によって誘導された卵巣癌細胞の増殖および移動の増強を有意に抑制しました。

結論と意義

本研究は、SPTLC2がEGFR-FAK-HBEGFシグナル軸を駆動することにより、卵巣癌細胞の成長と移動を促進することを明らかにしました。SPTLC2の高発現は高グレードの漿液性卵巣癌および遠隔転移と有意に関連しており、SPTLC2が卵巣癌の進行において発癌的な役割を果たすことを示しています。研究はまた、SPTLC2がそのセリンパルミトイルトランスフェラーゼ活性を介してEGFR-FAK-HBEGFシグナル軸を調節するメカニズムを明らかにし、卵巣癌治療の新しい潜在的な標的を提供しました。

研究のハイライト

1. SPTLC2の発癌的役割：本研究は初めてSPTLC2が卵巣癌において発癌的な役割を果たすことを明らかにし、EGFR-FAK-HBEGFシグナル軸を調節することにより卵巣癌の進行を促進することを示しました。
2. EGFR-FAK-HBEGFシグナル軸の発見：研究は、SPTLC2がEGFR-FAK-HBEGFシグナル軸を介して卵巣癌細胞の成長と移動を調節する新しいメカニズムを発見しました。
3. SPTLC2の臨床的意義：SPTLC2の高発現は卵巣癌患者の不良な予後と有意に関連しており、卵巣癌の予後マーカーおよび治療標的としての可能性を示唆しています。

研究の価値

本研究は、SPTLC2が卵巣癌における発癌的メカニズムを明らかにしただけでなく、EGFRシグナル経路を標的とした新しい治療戦略の開発に理論的根拠を提供しました。将来的に、SPTLC2阻害剤またはEGFR阻害剤との併用療法は、卵巣癌患者により良い治療効果をもたらす可能性があります。