Ewing肉腫の免疫治療における新たなターゲットの発見

背景紹介

Ewing肉腫（Ewing’s sarcoma, EWS）は、小児の骨癌の中で最も一般的なものの一つであり、小児がんの約2%を占めています。近年、免疫チェックポイント阻害剤（ICIs）やCAR-T細胞療法がさまざまながんにおいて顕著な進展を遂げていますが、Ewing肉腫における治療効果は限定的です。Ewing肉腫の生存率は低く、特に診断時に転移が認められるか、化学療法に対する反応が乏しい患者では、全体的な生存率が30%未満となっています。そのため、Ewing肉腫の治療効果を改善するための新たな治療ターゲットを見つけることが急務となっています。

Ewing肉腫の特徴は、FETファミリー遺伝子とETSファミリー転写因子（TFs）の遺伝子融合であり、その中でもEWSR1-FLI1遺伝子融合が85%の症例で見られます。この遺伝子融合は腫瘍の発生を促進するだけでなく、複雑な腫瘍免疫微小環境（TIME）を通じて免疫治療の効果にも影響を与えます。したがって、Ewing肉腫の免疫調節ネットワーク、特に腫瘍細胞と免疫微小環境の相互作用を詳細に解析することは、新しい免疫治療戦略の開発において極めて重要です。

論文の出典

この論文は、北京大学人民医院および北京重点実験室の研究チームであるFangzhou He、Jiuhui Xu、Fanwei Zengらによって行われ、2025年にCell Communication and Signaling誌に掲載されました。研究チームは、単細胞RNAシーケンス（scRNA-seq）、細胞機能実験、およびヒト化モデルを用いて、Ewing肉腫の免疫調節ネットワークを体系的に解析し、新たな免疫治療ターゲットを提案しました。

研究のプロセスと結果

1. 単細胞RNAシーケンスとデータ解析

研究チームはまず、6名のEwing肉腫患者から得られた8つの腫瘍サンプルに対して単細胞RNAシーケンス（scRNA-seq）を行いました。これらのサンプルには、未治療の患者3名（TN1-3）、術前化学療法（NAC）を受けて手術切除された2組のペアサンプル（NAC1とTN1、NAC3とTN3）、および化学療法後に局所再発した3名のサンプル（RC1-3）が含まれています。単細胞シーケンスにより、研究チームは82,127個の細胞のトランスクリプトームデータを取得しました。

データ解析において、研究チームはSeuratソフトウェアパッケージを使用してデータの前処理と細胞クラスタリングを行いました。inferCNVアルゴリズムを用いて悪性細胞のコピー数変異（CNV）を推定し、既知の細胞マーカーと組み合わせることで、最終的に細胞を13の主要なタイプに分類しました。これには悪性細胞、がん関連線維芽細胞（CAFs）、間葉系幹細胞（MSCs）、内皮細胞（ECs）、免疫細胞などが含まれます。

2. 悪性細胞の異質性解析

研究チームはさらに悪性細胞のサブクラスター解析を行い、9つの異なる悪性細胞サブクラスターを発見しました。これらのサブクラスターは、異なる遺伝子発現プロファイルを示しており、例えばMGPサブクラスターは間葉系の特徴を示し、FABP7サブクラスターは神経系の特徴を示し、TOP2Aサブクラスターは高い増殖活性を示しました。CytotraceおよびMonocle 3アルゴリズムを用いて、研究チームは悪性細胞の発達軌跡を構築し、Ewing肉腫の悪性細胞が間葉系特徴を持つTHY1サブクラスターから発生し、神経系特徴を持つFABP7サブクラスターや高い増殖活性を持つTOP2Aサブクラスターへと分化していく過程を明らかにしました。

3. 免疫微小環境の解析

研究チームは、腫瘍浸潤免疫細胞（TIICs）の詳細な解析を行い、Ewing肉腫の免疫微小環境には大量の免疫抑制性骨髄系細胞が存在することを発見しました。特に、MMP8好中球は強い免疫抑制機能を示し、CXCL8好中球は腫瘍幹細胞性や血管新生に関連していることがわかりました。

さらに、化学療法後の腫瘍では免疫細胞の割合が著しく増加し、特にCD8+ T細胞と樹状細胞（DCs）が増加していることが確認されました。化学療法後のマクロファージは抗原提示機能が強化され、CD8+ T細胞の細胞傷害性機能も顕著に向上していました。

4. MIF-CD74軸の発見と検証

細胞間相互作用解析を通じて、研究チームは悪性細胞がMIF（マクロファージ遊走阻止因子）を分泌し、マクロファージやCD8+ T細胞表面のCD74/CXCR4受容体複合体と相互作用することで、免疫抑制微小環境を形成していることを発見しました。さらに、in vitro実験により、MIFがTHP-1由来のマクロファージをM2型に極化させ、CD8+ T細胞の増殖を抑制し、アポトーシスを促進することが確認されました。

MIF-CD74軸の治療的価値を検証するため、研究チームはヒト化マウスモデルを構築し、MIF阻害剤である4-IPPを用いて治療を行いました。その結果、4-IPPは腫瘍内のMIFタンパク質レベルを著しく低下させ、CD8+ T細胞の浸潤を増加させ、M2型マクロファージの数を減少させることで、腫瘍の成長を抑制することが示されました。

結論と意義

この研究は、単細胞RNAシーケンスと機能実験を通じて、Ewing肉腫の免疫微小環境を体系的に解析し、MIF-CD74軸が腫瘍免疫逃避において重要な役割を果たしていることを明らかにしました。研究結果は、MIF-CD74軸が潜在的な免疫治療ターゲットであり、MIFを抑制することで腫瘍免疫微小環境を再構築し、抗腫瘍免疫応答を強化できることを示しています。

研究のハイライト

1. 単細胞解像度での腫瘍異質性解析：研究チームは初めて単細胞レベルでEwing肉腫の悪性細胞サブクラスターとその発達軌跡を解析し、腫瘍細胞が間葉系表現型から増殖表現型へと変化する過程を明らかにしました。

2. 免疫微小環境の詳細な解析：研究チームは、Ewing肉腫の免疫微小環境に大量の免疫抑制性骨髄系細胞、特にMMP8好中球とCXCL8好中球が存在し、腫瘍の進行において重要な役割を果たしていることを発見しました。

3. MIF-CD74軸の発見：研究チームは初めてMIF-CD74軸がEwing肉腫の免疫治療における新たなターゲットであることを提唱し、in vitro実験およびヒト化マウスモデルを用いてその治療的潜在能力を検証しました。

応用価値

この研究は、Ewing肉腫の免疫治療に新たな視点を提供し、MIF阻害剤が将来のEwing肉腫治療の有効な手段となる可能性を示しています。また、研究で使用された単細胞RNAシーケンス技術やヒト化マウスモデルは、他の種類のがんの免疫治療研究においても参考となるものです。

まとめ

この研究は、Ewing肉腫の複雑な免疫調節ネットワークを明らかにするだけでなく、新しい免疫治療戦略の開発に重要な理論的基盤を提供しました。MIF-CD74軸を抑制することで、研究チームは腫瘍免疫微小環境を再構築し、Ewing肉腫の治療に新たな希望をもたらしました。