組織因子はTrex1タンパク質の安定化を通じてcGAS-STING自然免疫応答を回避し、膵管腺癌における免疫逃避を促進する

学術的背景

膵管腺癌（Pancreatic Ductal Adenocarcinoma, PDAC）は、世界的に見ても最も治療が難しい悪性腫瘍の一つであり、特に進行したPDAC患者の生存率は極めて低い。化学療法や免疫療法が多くの癌で進展を遂げている一方で、PDACはこれらの治療に対して依然として反応が乏しい。近年、PDACの線維化基質が化学療法や免疫細胞の浸潤に対する物理的障壁となっていることが明らかになってきたが、腫瘍細胞内での免疫逃避のメカニズムは未だ十分に理解されていない。組織因子（Tissue Factor, TF）は、多くの悪性腫瘍で高発現する糖タンパク質であり、特にPDACでは約80%の症例でTFの発現が上昇している。TFは凝固過程に関与するだけでなく、腫瘍の成長、転移、血管新生を促進する多様なメカニズムを通じて癌の進行に関与している。しかし、PDACにおけるTFの具体的な機能や免疫逃避との関係は未解明のままである。

本研究は、TFがPDACにおいてcGAS-STING自然免疫経路を制御することで免疫逃避を促進するメカニズムを探り、TFを治療標的とする可能性を探ることを目的としている。

論文の出典

本論文は、Yinyin Xue、Yue Wang、Zhiqiang Ren、およびKer Yuによって共同執筆され、著者全員が復旦大学薬学部薬理学部門に所属している。論文は2024年に『Oncogene』誌に掲載され、DOIは10.1038/s41388-024-03248-1である。

研究の流れと結果

1. PDACにおけるTFの高発現は免疫抑制と関連している

研究者らはまず、免疫組織化学（IHC）および多重蛍光染色（TSA）を用いて80例のPDAC患者の組織マイクロアレイ（TMA）を分析した。その結果、TFが高発現（TF-high）している患者は全症例の68.75%を占め、これらの患者の腫瘍は進行期であり、予後が悪いことが明らかになった。TF-high患者の腫瘍では、p-STINGおよびp-TBK1のレベルが著しく低下しており、cGAS-STING経路が抑制されていることが示された。さらに、TF-high患者の腫瘍では、CD8+ T細胞などの免疫効果細胞の浸潤が減少し、免疫抑制性のM2マクロファージの浸潤が増加していた。TCGAデータベースを用いた解析により、TF-high患者の腫瘍ではインターフェロン刺激遺伝子（ISGs）やケモカイン（CCL5、CXCL9-11など）の発現レベルが著しく低下していることが確認された。

2. TF遺伝子ノックアウトはSTINGシグナル経路を回復し腫瘍成長を抑制する

TFが腫瘍細胞内で果たす役割を検証するため、研究者らはCRISPR/Cas9技術を用いてマウスKPC細胞でTF遺伝子をノックアウト（TF-KO）した。その結果、TF-KOはKPC細胞のin vitro増殖には影響を与えなかったが、マウス膵臓への移植モデルでは腫瘍成長を著しく抑制した。免疫組織化学および多重蛍光染色により、TF-KO腫瘍ではDNA損傷マーカーであるγ-H2AXおよびSTING経路活性化マーカーであるp-TBK1、p-STAT1の発現が著しく増加し、腫瘍内での細胞傷害性T細胞および樹状細胞の浸潤も増加していることが明らかになった。さらに、TF-KO細胞ではp-AKTおよびp-ERKのレベルが低下し、p-TBK1、p-STAT1、p-IRF3のレベルが著しく上昇しており、STINGシグナル経路が回復していることが示された。

3. TF標的治療はヒトPDACモデルでSTINGシグナル経路を回復する

研究者らはさらに、ヒトPDAC細胞株（HPAF-IIおよびBXPC3）を用いてTFの役割を検証した。TF-shRNAまたは抗TF抗体Husc1-39による処理により、これらの細胞ではSTING経路の活性化マーカー（p-TBK1、p-STAT1、p-IRF3）が著しく増加した。RNAシーケンス解析により、TF抑制後、ISGsおよびケモカイン（CCL5、CXCL10など）のmRNAレベルが著しく上昇していることが確認された。ヌードマウスモデルでは、HPAF-II細胞を移植後、Husc1-39またはTF-shRNAによる処理が腫瘍成長を著しく抑制し、腫瘍細胞のアポトーシスを増加させた。さらに、TF抑制はNK細胞、成熟樹状細胞、M1様マクロファージの浸潤を促進した。

4. TF抑制はTrex1の分解を通じてcGAS-STING経路を活性化する

研究者らは、TF抑制後、腫瘍細胞内で細胞質マイクロ核（micronuclei）およびcGASの蓄積が著しく増加することを発見し、TFがcGAS-STING経路を抑制することで免疫逃避を促進していることを示した。さらに、TF抑制はTrex1タンパク質の急速な分解を引き起こすことが明らかになった。Trex1は、マイクロ核DNAを分解する既知の自然免疫チェックポイントエクソヌクレアーゼである。Trex1の過剰発現実験により、Trex1の分解がTF抑制後のcGAS-STING経路活性化の鍵となるステップであることが確認された。さらに、TF抑制によるTrex1分解はプロテアソーム経路に依存していることが示された。

5. TF抑制とSTINGアゴニストの相乗効果

研究者らは、TF抑制とSTINGアゴニストの相乗効果についても検討した。PBMCと腫瘍細胞の共培養実験では、TF抑制とSTINGアゴニストAN014の併用により、CXCL10およびIFN-γの分泌が著しく増加し、腫瘍細胞の殺傷効果が増強された。さらに、研究者らはTF抗体-STINGアゴニストADC（Husc1-39-AN014）を開発し、このADCがin vitroおよびin vivoで顕著な抗腫瘍活性を示し、STING経路の活性化と免疫効果細胞の浸潤を著しく増強することを明らかにした。

結論と意義

本研究は、TFがPDACにおいてTrex1タンパク質を安定化することでcGAS-STING自然免疫経路を抑制するメカニズムを初めて明らかにし、TF抑制が腫瘍微小環境を「免疫冷」から「免疫熱」に変えることができることを示した。TF標的治療は単独で使用できるだけでなく、免疫療法と組み合わせることで、TF陽性のPDACおよび三陰性乳癌（TNBC）に対する新しい治療戦略を提供する。

研究のハイライト

1. TFはTrex1タンパク質を安定化することでcGAS-STING経路を抑制する：本研究は、TFがTrex1タンパク質を安定化することでcGAS-STING経路を抑制するメカニズムを初めて明らかにし、TFが腫瘍免疫逃避に果たす役割を理解する新たな視点を提供した。
2. TF抑制は腫瘍微小環境を再構築する：TF抑制は、腫瘍内の免疫効果細胞の浸潤を著しく増加させ、ケモカインの分泌を促進することで抗腫瘍免疫応答を強化する。
3. TF抗体-STINGアゴニストADCの開発：研究者らは、新しいTF抗体-STINGアゴニストADCを開発し、このADCがin vitroおよびin vivoで顕著な抗腫瘍活性を示すことを明らかにした。これはTF陽性のPDACおよびTNBCに対する新しい治療選択肢を提供する。

研究の価値

本研究の科学的価値は、TFがPDACにおいてTrex1タンパク質を制御することでcGAS-STING経路を抑制するメカニズムを明らかにし、腫瘍免疫逃避の理解に新たな理論的基盤を提供した点にある。さらに、TF標的治療およびTF抗体-STINGアゴニストADCの開発は、PDACおよびTNBCの治療に新たな戦略を提供し、臨床応用において重要な意義を持つ。