BAG6 は IL33 を含む細胞外小胞の放出とマスト細胞の活性化を抑制することで、膵臓がんの進行を制限する

2024-08-01 Thu
BAG6の膵臓がん進行メカニズム研究報告研究背景膵管腺癌（Pancreatic Ductal Adenocarcinoma, PDAC）は予後が極めて悪く、中央生存期間はわずか6ヶ月であり、新しい治療法が急務となっています。近年、腫瘍細胞から放出される細胞外小胞（Extracellular Vesicles, EVs）が膵臓がんの進行において重要な役割を果たしていることが明らかになりました。EVsは細胞から分泌されるリン脂質二重層のナノ粒子で、分泌細胞のタンパク質やRNAなどの生体分子を運び、表面受容体/リガンドとの相互作用や受容細胞への内在化を通じて、がん細胞や腫瘍微小環境（Tumor Microenvironment, TME）内の細胞のシグナル伝達経路に影響を与えます。しかし、EVの機能を導くドライバー遺伝子、EV受容細胞、およびEVの取り込みに対する細胞応答はまだ不明確です。本論文では主に、EVの生成を制御する遺伝子であるBCL-2関連抗原6（BAG6）のがん進行における役割について研究しています。
論文の出典本論文はBilal Alashkar Alhamweらの複数の学者によって共同執筆され、著者は主にPhilipps-University、Harvard Medical School、University of Cologneなどの著名な機関に所属しており、2024年6月発行の「Cellular & Molecular Immunology」誌に掲載されました。
研究プロセス研究チームは、Cre組換え酵素/LoxPベースのレポーターシステムと単一細胞RNAシーケンシング技術を組み合わせ、膵臓がんマウスモデルにおいてBAG6欠損背景下でのEVの取り込みと腫瘍微小環境の変化を監視しました。研究手順は以下の通りです：
モデル構築：BAG6遺伝子ノックアウト（KO）と野生型（WT）のPan02腫瘍細胞をそれぞれ免疫正常マウスに移植し、皮下および原発腫瘍の成長を観察しました。
免疫組織化学分析：腫瘍組織内のCD4+ T細胞、CD8+ T細胞、CD56+ナチュラルキラー（NK）細胞の浸潤を検出し、遺伝子発現分析によりこれらの細胞の変化を確認しました。
EV抑制実験：GW4869を使用してEVの生成と放出を抑制し、これが腫瘍成長に与える影響を観察しました。
実験的遺伝子組換えシステム：Cre-LoxPレポーターシステムを利用して、腫瘍細胞から放出されたEVの受容細胞への転移を追跡しました。
単一細胞RNAシーケンシング：原発腫瘍の単一細胞RNAシーケンシングを行い、異なる細胞クラスターを注釈し、EVの取り込み状況を分析しました。
マスト細胞（Mast Cells, MCs）関連実験：免疫組織化学とRT-qPCR法を用いてMCsの活性化と遺伝子発現を検出し、イマチニブ（Imatinib）を使用してMCs枯渇実験を行い、腫瘍成長への影響を分析しました。
IL33-IL33R シグナル経路分析：ELISAとフローサイトメトリーを用いてEV中のIL33およびその受容体（IL1RL1）の発現を検出し、in vitro実験でIL33のMCs活性化における役割を検証しました。
主な研究結果BAG6欠損は腫瘍成長を加速し、TMEを変化させる：BAG6欠損マウスの腫瘍では、CD4+ T細胞とCD8+ T細胞の浸潤が減少し、炎症関連がん関連線維芽細胞（Inflammatory Cancer-Associated Fibroblasts, iCAFs）が増加しました。Spearman相関分析により、BAG6欠損はMCsとiCAFsの蓄積と正の相関を示しました。
EVs放出と腫瘍進行の関連：BAG6 KO細胞から放出されるEVsの数はWT細胞よりもわずかに多いことが分かりました。EV抑制剤GW4869の注射後、BAG6 KO腫瘍の成長は著しく減少し、EVがBAG6欠損によって引き起こされる腫瘍進行において重要な役割を果たしていることが示されました。
MCsは主要なEV受容細胞である：単一細胞RNAシーケンシングにより、BAG6 KO腫瘍ではほぼ100%のMCsがEVシグナルを受信し、MCsにおけるIL33受容体（IL1RL1）の発現が著しく増加していることが示されました。免疫組織化学によりこの発見が更に検証されました。
MCsの活性化におけるIL33の役割：実験により、BAG6 KO細胞から放出されるEV中のIL33が顕著に上昇し、IL33-IL1RL1経路を介してMCsを活性化し、炎症因子（IL6、LIF、TNFαなど）の発現を促進することが示されました。フローサイトメトリーとELISAにより、IL33が主に中性スフィンゴミエリナーゼ2（nSMase）経路を介してその放出を媒介することが証明されました。
結論と意義BAG6による腫瘍発達抑制の新メカニズム：BAG6はIL33の分解と分泌を制御することでEVの放出を抑制し、それによりMCsの活性化を制限し、腫瘍微小環境の発がん促進効果を弱めます。BAG6発現レベルは患者の生存期間と正の相関を示し、MCs浸潤とは負の相関を示しました。これは、MCsを標的とすること、特にイマチニブを用いてMCsを枯渇させることが、BAG6発現が低くMCs浸潤が高い膵臓がん患者に効果的な治療を提供する可能性があることを示しています。
研究のハイライト：この研究は、PDACにおけるBAG6を中心としたEV生合成とTMEにおけるその作用メカニズムを初めて明らかにし、膵臓がんの進行におけるMCsの重要な役割を提案し、特定の膵臓がん患者に精密医療戦略を採用するための科学的根拠を提供しました。
この研究は、膵臓がんにおけるBAG6の理解を拡大しただけでなく、将来の治療のための潜在的な標的を提供しました。EVとがんの微小環境におけるその役割をより深く理解することで、より効果的な治療法を開発し、膵臓がん患者の生存予後を改善できる可能性があります。