STEAP3が子宮頸癌における役割とそのメカニズム研究

背景紹介

子宮頸癌（Cervical Cancer, CC）は、世界中の女性において4番目に多い癌であり、年間約60万件の新規症例と30万件の死亡例が報告されています。早期の子宮頸癌患者は、手術、放射線療法、化学療法などの治療により、5年生存率が85％を超えることがありますが、進行期、再発、または転移性の子宮頸癌患者の予後は依然として悪く、5年生存率はわずか16.5％です。そのため、より効果的な治療ターゲットを見つけることが、子宮頸癌患者の予後改善にとって重要です。

近年、免疫療法、特に抗PD-1（プログラム細胞死受容体1）療法の応用が子宮頸癌治療において顕著な進展を遂げています。しかし、PD-L1（プログラム細胞死リガンド1）陽性率は58.1％に留まっており、多くの患者がその恩恵を受けられていないことが示されています。そのため、研究者たちは、腫瘍増殖や転移に関連する他の潜在的な分子ターゲットに注目し始めています。

STEAP3（Six-Transmembrane Epithelial Antigen of Prostate 3）は、STEAPファミリータンパク質の重要なメンバーであり、複数の癌において腫瘍増殖や転移を促進することが知られています。しかし、STEAP3が子宮頸癌においてどのような役割を果たしているかはまだ明確ではありません。本研究は、STEAP3が子宮頸癌における機能とその潜在的なメカニズムを探ることを目的としており、子宮頸癌治療の新たなターゲットを提供することを目指しています。

論文の出典

本論文は、Zouyu Zhao、Panpan Yu、Yan Wangらによって共同執筆され、著者らは石河子大学第一附属医院婦産科および石河子大学医学院生理学系に所属しています。論文は2024年にCancer & Metabolism誌に掲載され、タイトルは《Silencing of STEAP3 suppresses cervical cancer cell proliferation and migration via JAK/STAT3 signaling pathway》です。

研究の流れと結果

1. STEAP3が子宮頸癌における発現と予後との関係

実験の流れ

研究者らはまず、免疫組織化学（IHC）を用いて、111例の子宮頸癌組織と29例の正常子宮頸組織におけるSTEAP3タンパク質の発現レベルを測定しました。同時に、TCGA、GSE7803、GENT2データベースを利用して、STEAP3のmRNA発現レベルを分析しました。さらに、Kaplan-Meier生存分析を用いて、STEAP3発現と患者の予後との関係を評価しました。

結果

研究の結果、STEAP3は子宮頸癌組織において正常組織よりも顕著に高発現しており、STEAP3の高発現は予後不良と関連していることが明らかになりました。具体的なデータでは、子宮頸癌サンプルの58.6％がSTEAP3高発現を示し、正常組織では10.3％のみでした。生存分析では、STEAP3高発現の患者は全生存率（OS）と無増悪生存期間（PFS）が有意に低いことが示されました。

2. STEAP3のDNAメチル化分析

実験の流れ

STEAP3発現上昇のメカニズムを探るため、研究者らはUalcanデータベースを用いてSTEAP3プロモーター領域のDNAメチル化レベルを分析し、MethSurvツールを用いてSTEAP3遺伝子のCpG部位のメチル化状態と患者の予後との関係を評価しました。さらに、還元的ビスルファイトシーケンシング（RRBS）技術を用いて、子宮頸癌組織と癌周囲組織のDNAメチル化レベルを測定しました。

結果

結果は、子宮頸癌組織におけるSTEAP3のDNAメチル化レベルが正常組織よりも顕著に低く、複数のCpG部位のメチル化レベルが患者の予後と関連していることを示しました。具体的には、12のCpG部位のメチル化レベルが子宮頸癌において有意に低く、そのうち6つの部位は予後不良と関連し、4つの部位は良好な予後と関連していました。

3. STEAP3が子宮頸癌細胞の増殖、移動、浸潤に及ぼす影響

実験の流れ

研究者らは、レンチウイルス感染を用いて子宮頸癌细胞系（HelaおよびSiha）でSTEAP3発現をノックダウンし、CCK-8実験、EdU実験、Transwell実験、および創傷治癒実験を用いて、STEAP3ノックダウンが細胞増殖、移動、浸潤能力に及ぼす影響を評価しました。さらに、Western blotを用いて上皮-間葉転換（EMT）関連タンパク質の発現レベルを測定しました。

結果

STEAP3ノックダウンは、子宮頸癌細胞の増殖、移動、浸潤能力を有意に抑制しました。Western blotの結果は、STEAP3ノックダウンがN-cadherinおよびVimentinの発現を減少させ、E-cadherinの発現を増加させることを示し、STEAP3がEMTプロセスを調節することで子宮頸癌の転移を促進していることが示唆されました。

4. STEAP3がJAK/STAT3シグナル経路を介して子宮頸癌の進行を調節する

実験の流れ

STEAP3の作用メカニズムをさらに探るため、研究者らはRNAシーケンシングを用いてSTEAP3ノックダウン後の子宮頸癌細胞の遺伝子発現変化を分析し、KEGG経路富集解析によりJAK/STAT3シグナル経路が有意に富集されていることを発見しました。その後、Western blotを用いてJAK2およびSTAT3のリン酸化レベルを測定し、STAT3活性化剤ColivelinおよびJAK2/STAT3阻害剤WP1066を用いて機能検証を行いました。

結果

RNAシーケンシングの結果は、STEAP3ノックダウンにより151の遺伝子が上調し、91の遺伝子が下調することを示し、KEGG解析によりJAK/STAT3シグナル経路が有意に富集されていることが明らかになりました。Western blotの結果は、STEAP3ノックダウンがJAK2およびSTAT3のリン酸化レベルを有意に低下させることを示しました。Colivelin処理は、STEAP3ノックダウンによる細胞増殖、移動、およびEMT関連タンパク質発現の抑制を逆転させ、WP1066はこれらのプロセスをさらに抑制しました。

5. STEAP3が子宮頸癌細胞のオキサリプラチン耐性に及ぼす影響

実験の流れ

研究者らは、CCK-8実験を用いて、STEAP3ノックダウンが子宮頸癌細胞のオキサリプラチン（Oxaliplatin）に対する感受性に及ぼす影響を評価しました。

結果

STEAP3ノックダウンは、子宮頸癌細胞のオキサリプラチンに対する感受性を有意に増加させ、STEAP3が化学療法耐性を調節することで子宮頸癌治療に影響を与える可能性があることを示唆しました。

結論と意義

本研究は、STEAP3が子宮頸癌において高発現しており、予後不良と関連していることを明らかにしました。STEAP3はJAK/STAT3シグナル経路を調節することで子宮頸癌細胞の増殖、移動、浸潤を促進し、EMTプロセスを調節することで腫瘍転移を促進する可能性があります。さらに、STEAP3は子宮頸癌細胞のオキサリプラチン耐性にも影響を与えることが示されました。これらの発見は、STEAP3が子宮頸癌治療、特に進行期または再発性子宮頸癌患者に対する潜在的なターゲットとなる可能性を示しています。

研究のハイライト

1. STEAP3の高発現は子宮頸癌の予後不良と関連：本研究は初めてSTEAP3が子宮頸癌における発現と予後との関係を体系的に探り、子宮頸癌の予後評価に新たなバイオマーカーを提供しました。
2. STEAP3はJAK/STAT3シグナル経路を介して子宮頸癌の進行を調節：研究は、STEAP3がJAK/STAT3シグナル経路を活性化することで子宮頸癌細胞の増殖と転移を促進することを明らかにし、子宮頸癌治療の新たな分子メカニズムを提供しました。
3. STEAP3は子宮頸癌細胞の化学療法薬に対する感受性に影響：STEAP3ノックダウンが子宮頸癌細胞のオキサリプラチンに対する感受性を増加させることを発見し、STEAP3が化学療法耐性を克服する潜在的なターゲットとなる可能性を示唆しました。