増強されたEMT特性と胃がんにおける不良な腫瘍微小環境、血管新生、および悪い予後との関連

学術背景

上皮間葉転換（EMT）は、癌細胞の転移を促進する極めて重要なメカニズムです。しかし、その重要性が明らかであるにもかかわらず、胃がん（Gastric Carcinoma, GC）患者におけるEMTの臨床的意義は未だ明確ではありません。本研究は、大規模胃がん患者の転写データを分析することで、EMT特性が胃がんにおいてどのような臨床的関連性を持つか、特に患者の予後、腫瘍微小環境、血管新生などとの関連を探ることを目的としています。

研究出典

本研究は大志正典（Masanori Oshi）らによって執筆されました。著者はそれぞれ横浜市立大学医学大学院の胃腸外科部門、Roswell Parkがん総合センターなど複数の機関から構成されており、2024年『Cancer Gene Therapy』誌に掲載されました。

研究方法

患者データセット

研究は、TCGA（The Cancer Genome Atlas）コホート（375名の患者）およびGSE84437コホート（432名の患者）という二つの大規模胃がん患者群を選びました。これらの患者のmRNA発現および臨床病理データは、それぞれGDCデータポータルおよびGEOリポジトリから取得されました。データはlog2変換処理されました。

EMTスコアリング

EMTの増強レベルを評価するために、私たちはGene Set Variation Analysis（GSVA）を採用し、Molecular Signatures Database（MSigDB）集合の「hallmark_epithelial_mesenchymal_transition」遺伝子セットを利用しました。このスコアリングには200個のEMT関連遺伝子が含まれています（補足表S2を参照）。サンプルの遺伝子発現プロフィールと与えられた遺伝子セットに基づき、GSVAメソッドは各サンプルのGSVAエンリッチメントスコアを計算します。

生物機能解析

EMT低および高の胃がん群の生物機能の差異を探るために、遺伝子セットエンリッチメント解析（GSEA）を使用し、MSigDB集合内の標識遺伝子セットを解析しました。各遺伝子セットのエンリッチメントステータスを確定するために、統計的有意性の閾値をFDR < 0.25に設定しました。

腫瘍微小環境解析

xCellアルゴリズムを用いて64種類の免疫および間質細胞タイプの浸潤スコアを推定し、エンリッチメント解析法によって各サンプルの細胞タイプエンリッチメントスコアを計算しました。

統計解析

統計解析はRソフトウェアを使用して行いました。群間の比較解析にはKruskal-WallisおよびMann-Whitney U検定、生存解析にはlog-rank検定およびCox比例ハザード回帰を使用しました。

研究結果

EMT特性スコアと患者生存率の関係

GSVAメソッドを用いて200個のEMT関連遺伝子のmRNA発現に基づいてEMT活性を評価しました。その結果、EMTスコアが高い群の胃がん患者は、TCGAおよびGSE84437コホートの双方において、疾病特異的生存（DSS）および全生存（OS）が顕著に悪化していることが示されました。主要なEMT関連遺伝子（例：CDH1、CDH2、VIM、およびFN1）の発現レベルと比較して、EMTスコアはより強い予後潜在力を示しました。

いくつかの癌におけるEMTスコアと生存率の関係

複数の癌のTCGAコホートを分析したところ、EMTスコアレベルが異なる癌種間で顕著な差異は見られなかったものの、EMTスコアが胃がん患者の生存率と著しく関連していることが分かりました。一方、他の癌においてこのような関連は観察されませんでした。

EMTスコアと腫瘍浸潤の関係

研究は、攻撃性の病理診断（例：粘液性およびびまん性タイプ）でEMTスコアが著しく高く、胃がんの進行（例：AJCCステージおよび浸潤深度）と顕著に関連していることを示しました。

EMTスコアが独立した予後バイオマーカーとしての役割

単変量および多変量Cox回帰分析により、EMTスコアが他の臨床因子（例：年齢、AJCC TおよびN区分）に独立した予後指標であることが分かりました。

EMTスコアと免疫微小環境の関係

EMTスコアが高い胃がんは、T補助1型（Th1）細胞の浸潤が減少し、樹状細胞およびM1マクロファージの浸潤が増加していることが示されました。また、EMT高群は高いT細胞受容体（TCR）豊富度およびリンパ球浸潤スコアを示しましたが、インターフェロン-γ（IFN-γ）反応とは顕著な差異が見られませんでした。

EMTスコアと細胞増殖関連信号の逆相関関係

EMTが高い胃がんは、サイレントおよび非サイレント変異や断片変化スコアが低く、間質細胞の浸潤スコアが高いことが示されました。これは、EMTが高い胃がんが低い細胞増殖信号を持ち得ることを示唆しており、これが患者の生存に影響を与える可能性があります。

EMTスコアと多くのがん遺伝子集合の関連

GSEA解析は、EMTが高い胃がんが血管新生、頂端結節、アポトーシス、凝固、低酸素、Kras信号の上方制御、筋生成およびTGF-β信号など多数のがん遺伝子集合を顕著にエンリッチしていることを示しました。

討論と結論

本研究は、胃がんにおけるEMTの顕著な関連性を示しており、高いEMT特性を持つ胃がんは臨床的により攻撃的で、予後が悪い傾向にあることを明らかにしました。EMTと血管新生、低酸素、TGF-β信号など多数のがん促進信号経路との相互関連性は、EMTの複雑性およびがん進行における役割を示しています。さらに、腫瘍全体のEMT特性を評価することで、より多くの臨床的意義が明らかになり、EMTが胃がん患者の予後において重要な役割を果たす可能性が示唆されます。

研究の意義と価値

本研究は、胃がんにおけるEMTの重要な役割、特に患者の予後および腫瘍微小環境における役割を強調しています。EMT特性をより包括的に理解することで、将来的に癌の転移を抑制し、患者の生存率を向上させるためのより効果的な治療法を開発する可能性があります。