シュワン細胞由来のプレイオトロフィンが線維芽細胞の増殖と神経線維腫における過剰なコラーゲン堆積を刺激する

2024-06-14 Fri
シュワン細胞プレイオトロフィン線維芽細胞神経線維腫コラーゲン堆積シグナル伝達経路
本文では、神経線維腫症1型（neurofibromatosis type 1, NF1）に関連する叢状神経線維腫（plexiform neurofibroma, PNF）におけるシュワン細胞と線維芽細胞の相互作用を探求しています。研究背景は、NF1の高発生率に基づいており、全世界で約1/3000の新生児に影響を及ぼしており、一連の特有な臨床症状を伴います。PNFはNF1患者において一般的な周囲神経鞘腫であり、約50%の患者がこの病にかかり、生活の質に大きな影響を与えます。数十年にわたる研究にもかかわらず、PNFは依然として治癒が困難です。現在の治療法は主にNF1関連のシュワン細胞に対して行われており、一部の臨床効果が得られています。しかし、多くの治療法、例えば選択的MEK阻害剤Selumetinibは、部分的な患者にしか効果がなく、長期使用は耐性を引き起こします。これにより研究者は、PNFにおける線維芽細胞とその腫瘍内での異常増殖やコラーゲン沈着の役割に注目するようになりました。
研究の起源この研究は以下の著者と機関によって行われました：朱偉天、鐘杜、郭柏、龚奇宇、游遠鶴、徐桂松、劉家良、肖蒙、王艶安、そして何越。研究機関には上海交通大学医学院附属第九人民病院口腔顎面-頭頸部腫瘍科、上海市口腔病院などが含まれます。この研究は《Cancer Gene Therapy》2024年第31巻に掲載されました。
研究の流れ研究方法腫瘍標本の収集と処理: 3名のNF1関連PNF患者から新鮮な標本を取得し、細胞分散および単一細胞懸濁を行います。
単一細胞RNAシーケンシング: 10x Genomicsプラットフォームを使用して単一細胞のRNAシーケンシングを行い、Cell Rangerソフトウェアを用いてデータを整列および処理します。品質管理ステップには各細胞の特徴数とミトコンドリア遺伝子の比例などが含まれます。
クラスターとアノテーション: Seuratパッケージを使用して、主成分分析と非監督クラスタリングアルゴリズムにより、サンプル細胞を約10の原細胞クラスタに分類し、その細胞タイプを注釈します。既知の細胞タイプ特異的マーカー遺伝子を使用してクラスタリング結果を検証します。
機能比較と軌跡解析: シュワン細胞と線維芽細胞を無監督クラスタリングし、MASTパッケージを使用して差異発現遺伝子を取得し、GO濃縮解析を行います。同時に、Monocleパッケージを使用して擬時間軌跡解析を実施し、Seuratパッケージのデータを用いてタイプ分けおよび予測を行います。
細胞間相互作用の注釈: NichenetとCellChatツールを使用して、シュワン細胞と線維芽細胞の間のリガンド-受容体相互作用を分析します。
実験方法免疫組織化学染色: ヒトコラーゲンI型およびVI型などに対する抗体を使用して染色を行い、ビオチン化二次抗体とDAB試薬キットを用いて検出します。
細胞培養と分離: シュワン細胞系を培養し、外植体成長法を利用してNF関連線維芽細胞（NFAFs）を分離および培養します。
リアルタイム定量PCR（qRT-PCR）およびウエスタンブロット解析: 総RNAを抽出し、ウエスタンブロット法を用いてタンパク質の発現レベルを検出します。
酵素連結免疫吸着法（ELISA）および細胞増殖実験: 培養液の上澄みを収集してELISA検出を行い、CCK-8およびEdU試薬キットを用いて細胞増殖能力を測定します。
細胞周期検出およびコラーゲン合成検出: フローサイトメトリーを使用して細胞周期を測定し、ヒドロキシプロリン検出キットを用いてコラーゲン合成状況を検出します。
データ処理と統計分析全ての統計分析はSPSSおよびGraphPad Prismソフトウェアを用いて行い、学生t検定を使用してグループ間差異の有意性を判断し、データを平均値±標準偏差として表します。
研究結果3名のNF1患者から得た標本の単一細胞RNAシーケンシングにより、PNF内には様々な細胞タイプが含まれていることが判明し、その中で線維芽細胞が主要な構成要素であり、シュワン細胞の割合は少ないことが分かりました。さらに解析した結果、シュワン細胞は5つのサブグループに分けられ、それぞれ遺伝子発現と機能に顕著な差異が見られました。そのうちの1つのシュワン細胞サブグループは細胞外マトリックスやコラーゲン沈着に関連していました。
Ptnによる線維芽細胞の増殖とコラーゲン合成の促進研究の結果、シュワン細胞から分泌されるPtnがNFAFsにおいて特定のPtN/Nclリガンド-受容体を介して線維芽細胞の増殖とコラーゲン合成（コラーゲンI、III、VIを含む）を促進することが明らかとなりました。PtnまたはNclを妨害することで、線維芽細胞のコラーゲン合成を著しく逆転させ、正常レベルに回復させることができ、これはPNFにおける重要な役割を示し、将来の治療ターゲットとして有望であることが示唆されます。
結論この研究は、シュワン細胞から分泌される多機能タンパク質がPtn/Ncl/Pras40軸を通じてPNF内の線維芽細胞の増殖とコラーゲン沈着を促進する分子メカニズムを明らかにしました。この経路に対する新しい治療戦略が将来的にPNF患者に効果的な治療手段を提供する可能性を示しています。
研究のハイライトリガンド-受容体相互作用の新発見: シュワン細胞とNFAFs間のPtn/NCL軸の中心的な役割を発見し、検証しました。
線維芽細胞サブグループの分類と機能状態: PNFにおける線維芽細胞とシュワン細胞の遺伝子発現と機能的違いを明らかにしました。
多機能タンパク質PTNの重要な役割: PTNは単独で線維芽細胞の増殖とコラーゲン合成を促進するだけでなく、TGF-β1と協調して作用することもできます。
臨床的意義と研究の価値本研究の結果は、PNFの病理メカニズムに新たな理解を提供し、シュワン細胞とNFAFs間の相互作用およびコラーゲン沈着の制御に関する役割を明らかにしました。特にPtn/NCL/Pras40経路はPNFの発生と進展の重要な制御メカニズムとして、将来的にこの経路をターゲットにした治療戦略の開発のための重要な理論基盤を提供しています。
この研究は、PNFの分子メカニズムに関する知識を豊かにし、この疾患の治療に新たな潜在的ターゲットを提供することで、重要な臨床応用価値を持っています。