肺癌は世界的に死亡の主要原因の一つであり、その中でも肺扁平上皮癌（Lung Squamous Cell Carcinoma, LUSC）は非小細胞肺癌（Non-Small Cell Lung Cancer, NSCLC）の一種で、全NSCLC症例の20%-30%を占めています。近年、肺癌治療は著しい進歩を遂げていますが、LUSCは依然として有効な標的治療手段が不足しており、患者の予後は不良です。そのため、新しい治療標的と戦略の探索が現在の研究の焦点となっています。

コレステロール代謝は腫瘍の発生と進展において重要な役割を果たしています。スクアレンエポキシダーゼ（Squalene Epoxidase, SQLE）はコレステロール合成経路の鍵酵素の一つであり、既存の研究ではSQLEが様々ながんにおいて発癌促進作用を持つことが示されていますが、LUSCにおける具体的な作用機序はまだ明らかではありません。さらに、酸化ストレス（Oxidative Stress）とフェロトーシス（Ferroptosis）は近年の腫瘍研究のホットトピックであり、SQLEが酸化ストレスとフェロトーシスを調節することでLUSCの進展に影響を与えるかどうかも解決すべき問題となっています。

論文の出典

本論文はGuo Li、Lu Chen、Hua Bai、Li Zhang、Jie Wang、Weimin Liらによって共同執筆され、彼らは中国医学科学院北京協和医学院国家癌症センター、四川大学華西医院などの機関に所属しています。論文は2024年5月8日に『Precision Clinical Medicine』誌に掲載され、DOIは10.1093/pcmedi/pbae011です。

研究の流れ

1. LUSCにおけるSQLEの発現と予後分析

研究者らはまず、GEOとTCGAデータベースの肺腺癌（LUAD）とLUSCサンプルを分析し、SQLEの発現レベルと患者の予後との関係を研究しました。その結果、SQLEはLUSC組織で顕著に高発現しており、SQLEが高発現している患者の予後は不良であることがわかりました。さらに、免疫組織化学的分析により、SQLEがLUSC組織で高発現していることが確認され、SQLEの発現レベルが腫瘍の病期と正の相関があることが示されました。

2. SQLEがLUSC細胞の増殖、移動、浸潤に与える影響

SQLEがLUSC細胞においてどのような機能を持つかを探るため、研究者らはSQLEノックダウン（SQLE-KD）と過剰発現（SQLE-OE）の細胞モデルを構築しました。実験結果から、SQLE-KDはLUSC細胞の増殖、移動、浸潤能力を著しく抑制し、SQLE-OEはこれらの表現型を促進することがわかりました。さらに、創傷治癒実験とTranswell実験により、SQLEがLUSC細胞の移動と浸潤を促進することが確認されました。

3. SQLE阻害剤がLUSC細胞に与える治療効果

研究者らは2種類のSQLE阻害剤（Terbinafine, TBFとNB-598）がLUSC細胞に与える抑制作用をテストしました。CCK-8実験とTranswell実験により、これらの阻害剤がLUSC細胞の増殖と浸潤能力を著しく抑制することがわかりました。さらに、動物実験では、TBF治療がマウスの皮下移植腫瘍の体積と重量を著しく減少させることが示され、SQLE阻害剤の抗腫瘍効果が検証されました。

4. SQLEノックダウンによる細胞死のメカニズム

SQLEノックダウンがLUSC細胞死を引き起こすメカニズムを解明するため、研究者らはRNA-seqとGSEA分析を行いました。その結果、SQLE-KDは主にアポトーシス（Apoptosis）経路を活性化することがわかりました。さらに、フローサイトメトリーとJC-1実験により、SQLE-KDがミトコンドリア膜電位の脱分極と活性酸素種（Reactive Oxygen Species, ROS）の蓄積を誘導し、LUSC細胞のアポトーシスを促進することが確認されました。

5. SQLEノックダウンがフェロトーシスに与える影響

SQLE-KDがROSの蓄積を誘導する一方で、研究者らはSQLE-KDがグルタチオンペルオキシダーゼ4（Glutathione Peroxidase 4, GPX4）とシステイン/グルタミン酸逆輸送体（System Xc-, XCT）の発現をアップレギュレートし、脂質過酸化（Lipid Peroxidation）とフェロトーシスを抑制することを発見しました。これは、SQLE-KDが抗酸化経路を活性化することでROSの毒性を相殺し、細胞の生存を維持していることを示しています。

6. SQLE阻害剤とフェロトーシス誘導剤の併用療法

SQLE-KDによるフェロトーシス抵抗性を克服するため、研究者らはSQLE阻害剤TBFとフェロトーシス誘導剤RSL3を併用しました。実験結果から、併用療法がLUSC細胞の増殖と移動能力を著しく抑制することがわかりました。動物実験では、TBFとRSL3の併用療法がマウスの皮下移植腫瘍の体積と重量を著しく減少させることが示され、併用療法がLUSC治療において潜在的な応用価値を持つことが示されました。

主な結果

1. SQLEはLUSCで高発現し、不良予後と関連する：SQLEはLUSC組織で顕著に高発現しており、SQLEが高発現している患者の予後は不良です。
2. SQLEはLUSC細胞の増殖、移動、浸潤を促進する：SQLE-KDはLUSC細胞の増殖、移動、浸潤能力を著しく抑制し、SQLE-OEはこれらの表現型を促進します。
3. SQLE阻害剤はLUSC細胞の成長を抑制する：TBFとNB-598はLUSC細胞の増殖と浸潤能力を著しく抑制し、TBF治療はマウスの皮下移植腫瘍の体積と重量を著しく減少させます。
4. SQLE-KDはROS蓄積とアポトーシスを誘導し、LUSC細胞の成長を抑制する：SQLE-KDはミトコンドリア膜電位の脱分極とROS蓄積を誘導し、LUSC細胞のアポトーシスを促進します。
5. SQLE-KDは抗酸化経路を活性化し、フェロトーシスを抑制する：SQLE-KDはGPX4とXCTの発現をアップレギュレートし、脂質過酸化とフェロトーシスを抑制します。
6. SQLE阻害剤とフェロトーシス誘導剤の併用療法はLUSCの成長を著しく抑制する：TBFとRSL3の併用療法はLUSC細胞の増殖と移動能力を著しく抑制し、マウスの皮下移植腫瘍の体積と重量を著しく減少させます。

結論

本研究は、SQLEがLUSCにおいて重要な役割を果たすことを明らかにし、SQLEが酸化ストレスとフェロトーシスを調節することでLUSCの進展に影響を与えることを示しました。SQLE阻害剤TBFとNB-598は、ROS蓄積とアポトーシスを誘導することでLUSC細胞の成長を抑制します。さらに、SQLE-KDは抗酸化経路を活性化し、フェロトーシスを抑制しますが、SQLE阻害剤とフェロトーシス誘導剤RSL3を併用することで抗腫瘍効果が著しく増強されます。これらの発見は、LUSC治療の新しい標的と戦略を提供します。

研究のハイライト

1. SQLEはLUSCで高発現し、不良予後と関連する：初めて体系的にSQLEがLUSCにおける発現特性とその臨床的意義を明らかにしました。
2. SQLEは酸化ストレスとフェロトーシスを調節することでLUSCの進展に影響を与える：SQLEがLUSCにおける分子メカニズムを深く探求し、LUSCの病態生理過程を理解するための新しい視点を提供しました。
3. SQLE阻害剤とフェロトーシス誘導剤の併用療法：SQLEとフェロトーシスを同時に標的とする治療戦略を提案し、LUSC治療の新しいアプローチを提供しました。

その他の価値ある情報

本研究で使用されたSQLE阻害剤TBFとNB-598は、他の種類のがんにおいても抗腫瘍効果を示しており、SQLE阻害剤の臨床応用に対するさらなる証拠を提供しています。さらに、研究者らはSQLEのノックダウンと過剰発現の細胞モデルを開発し、今後のSQLEの機能とメカニズムの研究に重要な実験ツールを提供しました。