膵臓癌における発癌性KRAS抑制への耐性メカニズム

2024-07-16 Tue
膵臓がんにおける発がん性KRAS抑制の耐性機構背景紹介膵臓管腺癌（PDAC）は非常に致命的な疾病です。大多数の患者は診断時に既に進行期にあり、通常は診断から12ヶ月以内に死亡します。主な原因は治療の選択肢が限られており、標準的な化学療法に対する反応が悪いからです。KRASはこのがんにおける主要な発がん遺伝子であり、90%以上の腫瘍で変化が見られます。その中でもKRASのG12D、G12V、およびG12R変異が最も一般的です。KRAS遺伝子変異は通常、タンパク質を活性なGTP結合状態で安定させ、細胞増殖活性化タンパク（MAPK）やホスファチジルイノシトール3-キナーゼ（PI3K）などの下流シグナル伝達経路を通じて腫瘍シグナル伝達を駆動させます。過去の研究では、KRAS遺伝子の発現を遺伝的に除去すると細胞周期が停止し、細胞死が誘発され、PDACの動物モデルで強力な腫瘍退縮が観察されました。従って、KRASはPDACの高優先度治療ターゲットです。
研究目的と動機本研究は、KRAS発がん性遺伝子抑制に対する耐性機構を探索することを目的としています。KRAS抑制剤はPDAC患者において臨床効果を示していますが、耐性現象が非常に一般的です。本研究では、臨床サンプルと複数のPDAC前臨床モデルを多角的に分析することで、遺伝的および非遺伝的メカニズムを定義し、将来の治療組み合わせ戦略の設計に役立てることを目指しています。
研究出典この論文はAndrew J. Aguirre教授および彼のチームによって執筆され、チームメンバーはDana-Farber Cancer Institute、The Broad Institute of Harvard and MIT、Harvard Medical School、The University of Texas MD Anderson Cancer Center、Perelman School of Medicine at the University of Pennsylvaniaなどの複数の機関に所属しています。本研究は《Cancer Discovery》誌に掲載されました。
研究方法とプロセス研究プロセス研究は複数のステップを含み、異なるモデルおよび患者サンプルで実施されました：
臨床サンプルの収集と処理：KRYSTAL-1およびCodeBreaK100臨床試験に参加したPDAC患者から末梢血サンプルを収集し、循環腫瘍DNA（ctDNA）分析を通じて耐性機構を解明しました。
前臨床モデルの分析：
細胞系およびオルガノイドモデル：KRASG12D抑制剤MRTX1133を細胞系およびオルガノイドモデルに適用し、体外での耐性機構を研究しました。
同系KPCマウスモデル：免疫機能が完全な同種自発性KPCマウスモデルでKRASG12D抑制剤の有効性および長期耐性機構を評価しました。
異種移植PDXモデル：PDXモデルを使用して、異なる細胞状態でのKRASG12D抑制剤の有効性を確認しました。
データ分析全ゲノムシーケンス（WGS）、RNAシーケンス（RNA-seq）、逆相タンパクマイクロアレイ（RPPA）などのツールを使用してサンプルの包括的なゲノムおよびトランスクリプトーム分析を行い、各モデル間の違いと共通点をキャプチャしました。免疫組織化学（IHC）および多重免疫蛍光（MIF）により耐性機構をさらに検証しました。
研究結果遺伝的機構KRASG12C変異のPDAC患者22名において、ctDNA分析で耐性期に複数の遺伝的変異が検出されました。これにはPIK3CAおよびKRAS変異、KRASG12C、MYC、MET、EGFR、CDK6の増幅が含まれます。特にMRTX1133で処理された複数の前臨床モデルでも類似した遺伝子増幅と変化が観察され、これらの変異が一般的な耐性機構である可能性が示唆されました。
非遺伝的機構多くのモデルを通じて、上皮間質転換（EMT）と活性化されたPI3K–AKT–mTORシグナル伝達経路がKRAS抑制に対する耐性と高い相関があることがわかりました。さらにRNA-seqとRPPAデータを通じて、EMT特徴とRTKシグナルの耐性モデルにおける顕著なアップレギュレーションが確認されました。MRTX1133で処理されたKPCマウスモデルでは、早期治療後の腫瘍退縮が早く顕著でしたが、最終的に耐性が発生して再び進行しました。
細胞状態の進化単一細胞RNAシーケンス（snRNA-seq）の結果、初期のMRTX1133治療により腫瘍細胞は古典的な（上皮）状態に移行し、獲得耐性段階では腫瘍細胞は部分的EMT（pEMT）および間質状態の集積を示しました。この発見はPDXモデルの研究結果と一致し、異なる細胞状態がKRAS抑制に対して異なる感受性と耐性機構を持つことを示しています。
組み合わせ治療の有効性複数のPDACモデルの研究により、KRASG12D抑制剤と化学療法の併用が単剤治療よりも有効性が顕著に向上することがわかりました。例えばMRTX1133とジェムシタビン（Gemcitabine）/ナブパクリタキセル（nab-paclitaxel）の併用療法は、腫瘍の再発を著しく遅延させ、転移モデルにおいて転移負荷を顕著に減少させました。
研究結論本研究は、KRAS抑制に対する遺伝的および非遺伝的耐性機構を多角的に解析し、複数の組み合わせ治療戦略の可能性を示しました。将来の臨床試験の設計は、これらの耐性機構に基づき、RTKシグナルまたは細胞状態をターゲットとした組み合わせ治療を採用することができます。
研究意義本研究は初めてKRAS抑制剤がPDACにおいてもたらす耐性機構を包括的に明らかにし、複数の可能な組み合わせ治療戦略を提供し、KRAS抑制剤の臨床効力および持続性を向上させることを目指しています。これにより、PDAC患者に対するより効果的な治療選択肢を提供します。