大腸がん免疫療法におけるSDCBPの役割

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Syndecan Binding Protein (SDCBP) が大腸がんにおける腫瘍微小環境、腫瘍進展およびPD1阻害療法の効果に与える影響

背景紹介

近年、免疫療法はがん治療に革命的な進展をもたらしました。しかし、大腸がん（Colorectal Cancer, CRC）に対する抗プログラム細胞死1（Anti-Programmed Cell Death 1, APD1）療法の効果は限定的です。免疫チェックポイント阻害剤（Immune Checkpoint Inhibitors, ICIs）の治療から恩恵を受けるのは、ミクロサテライト不安定性（Microsatellite Instability, MSI）-高発現（MSI-H）の患者の特定サブグループに限られていますが、これらの患者は全体のCRCの症例の15％、進行がんの症例ではさらに少なく、4-5％に過ぎません。したがって、ICIs治療の効果を向上させる新しいターゲットを探求することが急務です。

腫瘍微小環境（Tumor Microenvironment, TME）はがん免疫療法の耐性調節において重要な役割を果たします。腫瘍関連マクロファージ（Tumor-Associated Macrophages, TAMs）はTMEにおいて最も豊富な免疫細胞です。TAMsには古典的活性化（M1）マクロファージと代替活性化（M2）マクロファージがあり、前者は免疫活性化を触発し、後者は腫瘍の進展を促進し、免疫抑制因子TREM2とCCL2の過剰発現により抗PD1療法の効果に影響を与えます。さらに、M2-TAMsはCD8+ T細胞の腫瘍内移動と浸潤に直接影響を与えます。したがって、M2-TAMsの浸潤を減少させるか、その再極性化を促進することは、免疫療法の効果を高める重要な戦略です。

Syndecan Binding Protein（SDCBP）、別名Syntenin1または黒色腫分化関連遺伝子9（Melanoma Differentiation-Associated Gene-9, MDA-9）は、PDZドメインを含むタンパク質ファミリーのメンバーであり、細胞接着、移動およびシグナル伝達プロセスに関与します。これまでの研究では、SDCBPはがんの侵襲と転移に密接に関連しており、CRCにおいてはがん幹細胞（Cancer Stem Cells, CSCs）の拡張と移動を調節することで化学療法抵抗性を促進することが示されています。CRC患者におけるSDCBPの高発現は、全生存率および無病生存率が悪いことと有意に関連しています。しかし、その複雑なTMEにおける役割および免疫療法への影響はまだ完全には解明されていません。

研究の出典

この研究はJiahua Yu、Shijun Yu、Jin Bai、Zhe Zhu、Yong GaoおよびYandong Liらが行ったもので、著者は上海交通大学医学院附属上海東病院の腫瘍科および大腸外科に所属しています。本研究成果は2024年にCancer Gene Therapy誌に発表されました。

研究手順

a) 研究作業手順

  1. 細胞培養および処理

    • ヒト由来CRC細胞系RKO、マウス由来CRC細胞系CT26およびマウス由来マクロファージ系RAW264.7を使用。
    • 異なる細胞系をそれぞれ10％胎牛血清を含む培養基で培養。
    • ZnPT処理：ZnPT (0.25, 0.5, 1, 1.5, 2.0 µM) で24時間処理。

  2. RNA干渉および安定細胞系の樹立

    • SDCBPに対する小干渉RNA (siRNA) を合成してトランスフェクションし、プエオマイシンで安定トランスフェクション細胞を選別。

  3. 細胞増殖実験

    • CCK-8とコロニー形成実験を行い、細胞の増殖能力を評価。

  4. 細胞移動実験

    • Transwell法を用いてCRC細胞の移動能力を評価。

  5. Western Blot分析

    • RIPA溶解液を用いて細胞タンパク質を抽出し、SDS-PAGEおよび転送膜で分析。

  6. 細胞アポトーシス検出

    • フローサイトメトリーを用いて細胞のアポトーシス比を検出。

  7. マクロファージM1およびM2の極性化

    • RAW264.7細胞をLPSおよびIL-4で処理してM1およびM2の極性化を行い、その後CRC細胞と共培養。

  8. 定量リアルタイムPCR

    • 総RNAを抽出し、cDNAに逆転写してリアルタイム蛍光定量PCRを実施。

  9. 免疫蛍光染色

    • 免疫蛍光法を用いて表面マーカーの発現を検出。

  10. フローサイトメトリー

    • マクロファージサブセットのCD86およびCD206タンパク質発現を検出。

  11. 動物実験

    • BALB/cマウスモデルを使用して、ZNPTが腫瘍の成長、転移およびAPD1との併用効果を研究。

  12. 免疫組織化学染色

    • 腫瘍サンプルの免疫組織化学染色を実施。

  13. CyTOF分析

    • Time-Of-Flight法によるサイトメトリーを使用してマウス腫瘍サンプルの免疫細胞浸潤状況を分析。

  14. 生物情報学分析

    • BESTおよびSangerBoxプラットフォームを使用して、CRC患者におけるSDCBPの発現および免疫細胞との関係を分析。

  15. 統計分析

    • GraphPad Prismを用いた統計分析。

b) 研究結果

  1. がんにおけるSDCBPの発現およびその臨床的意義

    • SDCBPはCRC患者において発現が上昇しており、予後不良と関連。
    • 高SDCBP発現は免疫療法の非応答者と有意に関連。

  2. 体内外実験によるCRCにおけるSDCBPの役割の検証

    • SD-CRBノックダウンによりCRC細胞の増殖および移動が有意に抑制。
    • マウス異種移植モデルでは、SD-CRBノックダウンとAPD1の併用治療が腫瘍成長を有意に抑制。

  3. ZNPTとAPD1の併用療法の効果

    • ZNPTによりCRC細胞におけるSDCBPの発現が顕著に低下し、細胞増殖が抑制されアポトーシスが促進。
    • 肝転移モデルにおいて、ZNPTとAPD1の併用治療群が腫瘍転移を有意に減少。

  4. TMEの免疫細胞の変化

    • CyTOF分析ではZNPT処理後にM1型マクロファージの割合が増加し、M2型マクロファージの割合が減少。

  5. マクロファージ極性化に対するSDCBPの影響

    • 共培養実験では、SDCBPノックダウンによりマクロファージがM2からM1への再極性化が促進。

c) 研究結論

SDCBPはTMEにおけるマクロファージの極性化状態を調節することにより、CRCの進展および免疫耐性を促進する。SDCBPの有効な阻害剤としてZNPTは、M2マクロファージの浸潤を減少させ、M1マクロファージの割合を増加させることで、APD1治療の効果を顕著に向上させる。

d) 研究のハイライト

  • 重要な発見：CRCにおける高SDCBP発現は抗PD1治療の効果が悪いことと関連。
  • 新しい方法：SDCBPを抑制しマクロファージを再極性化することで免疫療法の効果を強化。
  • 広範な応用：SDCBP阻害剤としてZNPTは、併用免疫療法における大きな可能性を示す。

研究の意義と価値

この研究は、CRC免疫療法におけるSDCBPの重要な役割を明らかにし、将来の免疫治療効果を向上させるための新しいアプローチを提供する。ZNPTは、SDCBPを抑制しTMEにおけるマクロファージの極性化状態を再構築することで顕著な治療効果を示し、CRC患者に新たな治療選択肢を提供する。