H I Suzuki, A Katsura, H Matsuyama & K Miyazono(敬称略)は
遺伝子発現の調整を行う
miRNAsの機能を癌病理に対して総括されています(1)。
癌に対しては、癌細胞だけではなく
腫瘍成長に影響を与えると考えられる
癌微小環境においても主要な項目として取り上げています。
それぞれに対する
miRNAsの関わりが示されています。
その内容を丁寧に参照し、
細胞外小胞の知識、情報、治療を視野に入れながら
記事作成をしていきました。
その内容を日本、世界の読者の方と
情報共有したいと思います。
//要約//ーー
癌の発生と進行は、
癌細胞それ自体の振る舞いと
腫瘍組織の発展によって定義されます。
それらの両方は
癌細胞と周辺の微小環境のクロストーク、相互作用によって
改変されます。
癌研究の発展は腫瘍組織周辺の微小環境の
持続的な進化、発展の重要性を示してきました。
それは、
腫瘍の形成、転移、治療に対する抵抗性を導きます。
MicroRNAs(miRNAs)はスモールノンコードRNAで
mRNAなどの転写因子遺伝子の制御の主要なプレイヤーとしての
機能を有します。
↓
このmicroRNAは細胞外小胞(エクソソーム)が
細胞間のコミュニケーションにおいて生理に大きく影響を与えるための
媒体となる主要な内腔に含まれる積載物質です。
例えば、
癌生成特有のmiRNAsが癌細胞からエクソソームとして放出され、
その細胞が離れた組織の細胞に送達され、取り込まれた時
受け細胞は癌の形質に影響を受け、一部引き継ぐことになります。
具体例としては
miR-132には細胞形質同調に影響を与え
分化が速い細胞と遅い細胞の偏差を小さくし、
分化が同調して行われる機能があるとされています。
このmiR-132はこれらの分化速度が異なる細胞間で
細胞外小胞を介して輸送されます(2)。
--
これらのmiRNAsの機能は癌細胞の自律的な振る舞いの
多くの状況において
腫瘍促進、腫瘍抑制の両方の機能を持ちます。
↓
場合によっては癌成長を促すし、
それ以外のケースでは抑制するケースもあるという事です。
従って、miRNAsを使った細胞外小胞の治療においては
両者の機能を併せ持っていることを十分に理解し、
促進を弱め、抑制を引き出すように設計する必要があります。
--
理論的に癌細胞の遺伝子調整ネットワークの不全は
通常の周辺細胞の(癌細胞への)改変の為の
駆動力の一つであると考えられます。
この脈略において
miRNAsのコア標的である
「miRNA regulons」は
腫瘍微小環境の様々な改変を含むため
研究が現在進行形で広がっていっています。
近年のmiRNAsの発展は
癌微小環境の進化の中でのmiRNAよる
2つの重要な役割を示しています。
1つは
細胞自立的ではない機序を通した微小環境に
癌細胞のmiRNAが転換すること。
もう1つは
近隣の細胞のmiRNAsが癌細胞の形質を安定化させること。
これらです。
これら２つの役割は癌微小環境における
miRNAsの長距離、短距離の伝達機能を
それぞれ象徴します。
miRNAsによる制御は
〇癌の血管生成
〇免疫逃避
〇癌-間質相互作用
これらに影響を与えます。
H I Suzuki, A Katsura, H Matsuyama & K Miyazono(敬称略)
の総括は癌微小環境のmiRNA仲介の制御の機序の理解を
任意に設計された治療介入の観点で要約する事を目的とします(1)。
//序論//ーー
癌治療における近年の進展は
いくつかの新世代の治療様式を生みだします。
その中で癌治療の予後は顕著に向上してきました。
しかしながら、
とりわけ進行性、難治性の癌では特に
まだ改善の余地があります。
従来の治療選択肢においては再発する可能性があります。
癌治療は癌組織内での
全ての癌細胞の根絶を理想的には狙いにしますが
近年では
癌細胞の標的と腫瘍組織の標的は同じではない
ということが強調されてきています。
癌の発生や進行は
癌細胞そのものの振る舞いだけではなく
腫瘍組織の発達によっても生じます。
つまり、
癌細胞と周辺の微小環境のクロストーク、相互作用によって
癌の発生や進行が制御されているという事です(3-5)。
近年の癌研究は
〇腫瘍組織の形成
〇転移
〇癌治療への耐性の獲得
これらを促進させる
腫瘍組織の微小環境の定期的な進化の重要性を
強調しています(5)。
--
腫瘍組織の微小環境は異種性が強く
〇線維芽細胞
〇内皮細胞
〇周皮細胞
〇免疫細胞
〇骨髄性間質幹細胞、前駆細胞
〇周辺の細胞外マトリックス
これらを含む様々な細胞種を含みます(3-5)。
これらの細胞は通常細胞由来であり、
腫瘍組織の発展の間に改変します。
例えば、
固形の多くのタイプは様々な度合いの
間質細胞浸潤、細胞外マトリックス蓄積
つまり線維形成を伴っています。
このような癌の腫瘍組織リモデリングは
癌細胞の成長、間質液の上昇などを可能にします。
それが抗がん剤の送達を阻害します(4-6)。
癌関連線維芽細胞(CAFs)は
これらの反応に多様な貢献をします(4,5)。
--
MicroRNAs(miRNAs)はスモールノンコーディングRNAsで
様々な細胞種内で転写後の遺伝子制御の
主要なプレイヤーです(7)。
細胞生物学の重要性を反映しながら
miRNAsは癌生物学で重要な役割を果たします。
様々なたんぱく質コード癌遺伝子、
腫瘍組織抑制遺伝子に加えて、
従来の研究では癌細胞の振る舞いの中での
多面的なmiRNAs役割を担っていることが示されてきました。
例えば、
〇継続的な増殖
〇細胞死の抵抗性
〇成長抑制因子からの逃避
〇不死性の獲得
〇組織侵襲表現型の獲得
これらなどです(3,8)。
例えば、
miR-34aは成長の制御
miR-2は細胞の増殖
miR-200ファミリーは上皮間葉転換。
これらに関わっています(9)。
--
加えて、
近年の研究では
癌細胞のmiRNAsは細胞非自律的な機序で
微小環境を改変する事、
遺伝子的な異常性がない近隣の細胞の
miRNAプロファイルが癌細胞の形質を獲得するように
改変する事。
これらが明らかになっています。
周辺の免疫細胞、内皮細胞、周皮細胞、線維芽細胞など
癌微小環境に対して癌細胞のmiRNAsの特徴が拡散します(10-14)。
↓
この傍分泌的な癌細胞自身と周辺細胞群(微小環境)との
コミュニケーションの少なくとも一部は
癌細胞から放出される細胞外小胞が担っていると
考えられます。
従って、これらのコミュニケーションを不活性にする
つまり、癌細胞からの細胞外小胞放出を
薬剤によって抑える
という事は一つ治療の選択肢になると考えられます。
--
このような行動は
〇腫瘍組織の血管生成の制御
〇腫瘍組織への免疫細胞浸潤
〇腫瘍組織-間質の相互作用
これらを含みます。
--
H I Suzuki, A Katsura, H Matsuyama & K Miyazono(敬称略)
によって
癌細胞のmiRNA改変と腫瘍組織微小環境の間の関係性、
miRNA仲介の腫瘍組織微小環境の制御の機序を
可能な治療介入を考えながら
総括されています(1)。
//癌細胞内のmiRNAsの不全//ーー
哺乳類細胞では
miRNAsの一次転写産物(pri-miRNAs)は
miRNAコーディングシーケンスから
RNAポリメラーゼⅡ、Ⅲによって転写されます。
それは原理的に遺伝子間の領域
もしくは遺伝子のイトロン内に存在します。
ほとんどのpri-miRNAsは
細胞核内のRNaseⅢ活性を持つ
Drosha/DGCR8複合体によって
ショートヘアピンRNAs(前駆miRNA:pre-miRNAs)内へ
プロセスされます。
Pre-miRNAsは細胞質に輸送されます。
そして21-25ヌクレオチド長のmiRNA二本鎖を生み出すための
2次RNase III Dicerによってへき開されます。
二本鎖から由来する単一のRNAのらせん構造は
成熟miRNAsとしてArgonauteタンパク質(Ago1-4)内に組み込まれます。
それによって
RNA誘導のスプライシング複合体が形成されます。
一般的に
RNA誘導のスプライシング複合体は
miRNAsと標的mRNAsの間のシーケンス相補性を通して
様々な標的遺伝子の表現を抑制します(7,15)。
↓
一般的に一種類のmiRNAは複数遺伝子表現を抑制する事が
知られています。従って、miRNAによる精密な遺伝子制御は
この非特異性から難しいとされています。
しかし、miRNAが純粋に不足していて
それによって不全があるとわかれば、
単純にそれを補うことで治療につながるかもしれません。
しかし、いずれにしても
miRNAを標的細胞までオフターゲットなしに
特異的に送達する技術がmiRNAを使った治療で必要になります。
そのためにはmiRNAsの送達媒体として考えられる
エクソソーム(細胞外小胞)や合成ナノ粒子を使う事ができます。
エクソソームを使う場合に、
その中でより回復への特異性を持たせるためには
エクソソームを標的化するために
エンジニアリングする必要が出てくると想定されます。
ただ、人のケースにおいて
エクソソームを標的細胞までオフターゲットなしに
任意に送達させる事は容易ではありません。
コロナ形成や免疫細胞、肝臓などによる除去など
送達のための様々な障害があります。
従って、コロナから特異的輸送のための
表面リガンドを守るシステムや
免疫細胞や肝臓でのクリアランスを防ぐための
細胞外小胞の適切な選定、
製造過程で生じるダメージの低減など
検討する事は多岐にわたります。
--
様々なメカニズムが癌内での異常な
miRNA発現に関係します(15,16)。
癌遺伝子や腫瘍抑制遺伝子の異常と同様に
miRNAsの改変が様々な機序によって
部分的に説明されることができます。
例えば、
〇染色体の欠失
〇遺伝子増幅
〇遺伝子変異
〇エピジェネティックサイレンシング
〇pri-miRNA転写の不全
などを含みます。
他方で
miRNAの生合成の過程、miRNAのプロセスが
広範なグループのmiRNAsや
特定のmiRNAs両方の抑制を説明するかもしれません(15,17)。
↓
広範なグループのmiRNAsが不足している場合には
足りないmiRNAsをエクソソームで輸送する場合の
リスクは異なる通常細胞に取り込まれる事を考えると
大きくなると考えられます。
また、上述したようにmiRNAsだけで
遺伝子的な異常を全て修正できるわけではありません。
癌細胞を完全な状態で治療するというよりも
癌細胞自身に加えて周辺の微小環境も考慮したうえで
全体的に治療する方法がないか？
このような方向性が大切かもしれません。
ただ、ベースとして
細胞種特異的な薬剤送達システムが確立すると
そこからの適切な選択肢の自由度が大きく向上します。
従って、どのような薬剤を使って治療するか
というのを一旦置いておいて、
細胞種特異的輸送系統
(Cell-type-specific delivery system)。
これを実現するための要素技術を開発する事は
大きな意義があると考えられます。
--
加えて、様々なmiRNAプロセス制御因子
LIN28, KSRP, p53は
miRNAの生合成の各ステップで見つけられてきました。
この事は
miRNAの生合成において
多元的に制御されている事を意味します(15,18-20)。
近年の報告は
Hippo信号経路は細胞密度依存的な様式で
pri-miRNAプロセスを制御しています。
これはmiRNAプロセスにおいて
細胞と細胞の接触が関係している事を意味します(21)。
//癌関連miRNAsの細胞非自律的機能//ーー
全てではないにしろ、ほとんどの癌は
遺伝子的な不全の進化によって定義されます。
このように
通常細胞の癌微小環境内での改変は
癌細胞そのものの遺伝子的な制御ネットワークの
不全に大きく帰結するかもしれません。
癌周辺細胞を含む腫瘍細胞内でのmiRNAの不全は
細胞非自律的機序を通して腫瘍微小環境を改変します。
↓
H I Suzuki(敬称略)らがFigure 2に示すように(1)、
複数のmiRNAsが独自の経路で遺伝子表現を改変し
それによって
線維芽細胞、免疫細胞、血管内皮細胞、周皮細胞
細胞外マトリックスなどを含めた
癌微小環境の改変を通じて
血管生成、炎症、免疫抑制、
癌細胞の運動性(上皮間葉転換)など
様々な腫瘍組織成長に関連する機能を誘発します。
--
このような脈略において
miRNAsのコア標的、miRNAレギュロンは
今述べた様に癌微小環境の様々な改変因子を含みます(10-14)。
このタイプの制御は
タンパク質コード癌遺伝子、腫瘍抑制遺伝子としても
描写されてきました。
例えば、
KRAS変異はは膵管腺がんの発展の初期イベントですが、
膵管の上皮細胞からGM-CSFの産生を促進します。
これにより抗腫瘍免疫性を抑制する
免疫抑制のGr1+CD11b+骨髄細胞を引き付けます(22,23)。
この節では
腫瘍環境の3つの要素
〇血管
〇細胞外マトリックス
〇免疫細胞
これらにおける癌関連miRNAsの影響について焦点を当てます。
-----
(腫瘍血管生成の抹消部制御)
関連するmiRNAs: miR-9, miR-126
--
上皮間葉転換は癌転移において重要な過程です。
〇miR-200, miR-103/107, miR-205, let-7, miR-9
これらの上皮間葉転換制御miRNAsの中で(24)
miR-9は血管内皮成長因子Aの制御を通して
腫瘍組織の血管生成を同時に修正することを示します(25)。
乳がん細胞では
miR-9はMYCとMYCNによって誘発されますが、
Eカドヘリンを標的とし、
細胞の運動性、浸潤性を向上させます。
miR-9によるEカドヘリンの抑制は
βカテニン信号を活性化させます。
その後、VFGF-A発現を亢進させ、
癌血管生成を向上させます(25)。
この報告はmiRNA標的が腫瘍組織の進行の中で
細胞自立的、非自律的制御因子に
多角化する可能性を示します。
--
この可能性はmiR-126の研究によっても強化されます。
その発現により
乳がん、胃がん、結腸がんを含む
いくつかのタイプの癌において抑制されます(26-28)。
Tavazoie SF(敬称略)らは
miR-126は内皮組織引き付けに関与する
複数の標的の制御を通して
細胞非自律的に転移を抑制したことを示しました(26,29)。
乳がん細胞内での内因性のmiR-126は
転移のコロニー形成を抑制することに関与しました。
また、
miR-126サイレンシングすぐに転移の結節発達は
密度の高い脈管構造を示しました。
miR-126は
転移細胞からの
c-Mer tyrosine kinase receptor (MERTK)と
insulin-like growth factor binding protein 2 (IGFBP2)
の可溶型の分泌を抑制します。
次に
内因性のmiR-126の抑制は
〇IGFBP2/IGF1/IGF1R信号の上昇
〇GAS6/MERTK信号の低下
これらによって内皮への引き寄せを促進します。
それは
MERTKリガンドGAS6とMERTKの間の競合によって制御されます。
原発性の乳がん細胞の
MERTK、IGFBP2、PITPNC1を含む
miR-126の8つの標的遺伝子の過剰表現は
複数のコホート研究で
転移フリーの生存期間の低下と関係がありました(29)。
miR-126の8つの標的遺伝子は
miR-126のコア標的遺伝子の構成要素となります。
それはmiR-126レギュロンと呼ばれます。
それは癌と血管内皮組織の相互作用における
miR-126の抗転移活性とリンクします。
--
加えて、乳がん細胞の転移における
miR-126の特徴的な機能について報告されています(30)。
単一のmiRNA前駆物質から
非対称的なmiRNA生合成を決定する
正確な機序はまだ定義されていませんが、
miR-126の前駆物質は
同程度の量の5p, 3p miRNA種を生産します。
pre-miR 126, miR-126, miR-126*から由来した
2つの成熟miRNAsは癌細胞から
Stromal cell-derived factor-1 alpha (SDF-1α)
Chemokine (C-X-C motif) ligand 12 (CXCL12)
次に
Chemokine (C-C motif) ligand 2 (CCL2)。
これらの表現を標的とすることが示されています。
これらの抑制効果を通して、
それらは間葉系幹細胞と炎症性単球の
腫瘍間質への引き寄せを抑制します。
最終的には乳がん細胞によって
肺の転移を抑制します。
それらの報告の中で、
miR-126/-126*は
原発腫瘍サイトの中で
転移抑制活性を主要に示していそうです。
転移の結節形成よりもむしろ
それが当てはまるかもしれません(30)。
-----
(腫瘍細胞の免疫表現型の制御)
関連miRNAs: miR-135b
--
癌微小環境の中のmiRNAsの役割は
特に固形癌で近年の報告で示されました(10-13)。
しかし、
H I Suzuki(敬称略)らは
血液の悪性腫瘍において
miRNAsの特徴的な微小環境関与を発見しました。
その発見は
miRNA改変が
癌細胞そのものの免疫表現型の制御と
腫瘍微小環境の改変の主要な原因となっている
ことを示しています(31)。
miR-135bは結腸がんや肺がんなど
様々な癌タイプで過剰発現していますが(32,33)30,31、
Nucleophosmin-anaplastic lymphoma kinase (NPM-ALK)-positive
Anaplastic large cell lymphomas (ALCLs)、
NPM-ALK-STAT3 (signal transducer and activator of transcription factor 3) pathway
の下流経路で過剰表現されていることが示されました(31)。
この腫瘍タイプでは
NPM-ALK癌遺伝子がLEMD1発現、
STAT3の活性を通じて
miR-135bの宿主遺伝子を強く促進します。
FOXO1はmiR-135bの標的として確認され、
NPM-ALKの癌遺伝子活性に関与します。
--
並行して、
H I Suzuki(敬称略)らはmiR-135bの免疫調整特性を確認しました。
興味深いことに、miR-135bはIL-17産生免疫表現型を与え、
ALCL細胞において
様々な末梢のT細胞リンパ腫の
ゲノムワイド発現プロファイルによって
それが与えられました(31)。
このALCLの免疫表現型の形質の偏りは
Tヘルパー17細胞のそれと重なります。
それは、miR-135bによる
Th2マスター制御因子STAT6とGATA3の標的と関連します。
そのことは
miR-135bが標準的なリンパ球分化の間に
変異性を持つ対立性分化プログラム活性を歪めることによって
IL-17産生の免疫表現型を産生する事に関与します(34,35)。
miR-135b抑制はALCL細胞内の
IL-17A, IL-17F, IκBζ, IL-6, IL-8の
発現レベルを抑制します。
miR-135bのサイレンシングは
グランザイムB、パーフォリン1
ALCLsに高く発現されている細胞毒性分子の
発現を弱めます。
そのことは
miR-135bがALCL免疫表現型において
広範な効果を実行している事を暗示します。
IL-17の炎症性の役割に従って、
miR-135のブロックは
ALCL細胞や線維芽細胞の共培地の中での
傍分泌炎症反応を弱めました。
また、腫瘍の血管生成を低下させました。
それは生体内でも示されました。
通常のリンパ球に関連する
リンパ腫免疫表現型に従う機序は明確ではありませんが、
腫瘍免疫表現型の改変に対して
腫瘍生成キナーゼ関連miRNAによって生じた
独特な関与が示されました。
-----
(血管生成と細胞外マトリックスリモデリング)
関連miRNAs: miR-29
--
miRNAsとGATA3転写因子の間の関連は
一連の乳がん発達を描写します(36)。
乳腺の中では
GATA3は血管内腔の上皮細胞分化、維持において
必要です。
その発現は予後不良と関連する
内腔乳がんの進行の間には減少しています。
GATA3は乳がん細胞の分化を促進し
転移を抑制し、癌微小環境を改変させます。
それはmiR-29bの発現を通して生じます(36)。
GATA3-miR-29b軸は
癌抑制的な機能を持ちます。
GATA3が発現している細胞でmiR-29bが欠失すると
間葉の表現型、転移を促進します。
力学的な見識として
miR-29bの様々な標的が見つかっています。
例えば、
〇VEGF-A
〇ANGPTL4
〇platelet-derived growth factor
〇LOX
〇matrix metalloproteinase 9(MMP9)
これらです。
これらは転移を促進するための
血管生成、コラーゲンリモデリング、
タンパク質分解に関与します。
ネズミの同所性乳がんモデルにおける
miR-29bの導入は
原発腫瘍静に関する随伴効果なしに
血管の発展、コラーゲン合成を減らしました。
その結果、
転移の発生、サイズを減らしました。
このmiR-29bの転移抑制効果は
miR-29bのレギュロンである
VEGF-A, ANGPTL4, LOX, MMP9の再導入によって
緩和されました。
この事は
miR-29bによる微小環境標的制御の重要性を強化します(36)。
この研究では、
腫瘍組織の微小環境の改変における
miR-29bに対する多面的な役割を顕わにしました。
血管生成と細胞外マトリックスリモデリング両方が
影響を受けました。
miR-29bはNPM-ALK陽性ALCLs内で抑制されます。
それによってGATA3が抑制されます(37)。
このGATA3-miR-29b軸は
様々な癌種で当てはまるかもしれません。
加えて、
鼻咽腔癌では
miR-29cの抑制は
COL1A2, COL3A1, COL4A1, lamininγ1。
これらを含む
細胞外マトリックスタンパク質表現を
誘発すると報告されてきました(38)。
-----
(腫瘍-免疫クロストークによる抹消部改変)
腫瘍微小環境の進化の重要な特性は
抗腫瘍免疫反応からの逃避です(5)。
腫瘍のこのような免疫逃避は
腫瘍微小環境の特性に従って
2つのカテゴリーに分類されます(39)。
1つの主なタイプは
T細胞の浸潤やケモカインプロファイルに伴う
T細胞炎症性のプロファイルを示すことです。
このような特性を獲得した
腫瘍組織は
PD-L1, IDO, 制御性T細胞のような
免疫システムの抑制エフェクターの作用によって
免疫的な攻撃に対する耐性を有します。
もう一つの主要なタイプは
このT細胞炎症性表現型を欠失し、
免疫的な攻撃から免疫システムの排除を通して
逃れることです。
後者の機序が働いている腫瘍組織では
高密度の間質、
免疫抑制的な骨髄細胞の蓄積が
確認されるかもしれません。
代わりにT細胞の浸潤は少なくなります。
癌細胞におけるmiRNAの制御不全は
両方のタイプの免疫的な逃避に関与します。
miR-126/126*によるSDF-1aの制御や
miR-29bによる腫瘍組織間質反応の修正は
免疫逃避の後者のカテゴリーに関連するかもしれません(30,36)。
--
近年の分析では逃避の前者のカテゴリーの
免疫システムの抑制的な活性化に対する
miRNAsの関与を明確にします。
人のメラノーマでは
miR-30bとmiR-30dの高い発現レベルは
頻度の高い転移、早期の再発、
低い全生存に関与します(40)。
miR-30b/-30dは
GalNAcトランスフェラーゼGALNT7を標的とし
免疫抑制的なサイトカインIL-10の分泌を
その次に促進します。
これは免疫細胞の活性化を減少させ
制御性T細胞の引き付けを強化します。
それによって転移が促進されます。
--
付加的に、
肝細胞がんでの研究では
miRNA仲介の細胞非自律性の機序によって
制御性T細胞の機能が強化されます。
肝細胞がんでは
門脈腫瘍血栓(PVTT)が予後不良と関連します。
肝臓組織内でのB型肝炎の持続的な存在は
TGF-β活性を強化し、
それがmiR-34aを抑制します(41)。
miR-34aはp53の転写標的として知られていますが、
miR-34aは細胞増殖において
顕著な効果を持ちません。
しかし、
制御性T細胞の引き付けの為に重要な
CCL22の産生を抑制します。
miR-34a, CCL22, FoxP3の発現レベルの間の
逆相関はHBV+原発腫瘍、PVTTサンプルで確認されています。
miR-34aの回復は
免疫的に異常がないマウスにおいて、
肝臓腫瘍細胞の成長、
制御性T細胞の浸潤、転移を抑制します(41)。
データは免疫逃避での
miRNAsの活性な関与を示しています。
TGF-βによる免疫抑制的な機序を明らかにします。
それは腫瘍組織の間質で豊富に表現され、
腫瘍組織の発達において様々な役割を持っています(42)。
--
他の報告では免疫的な反応における
いくつかのmiRNAsの関与を明らかにしています。
グリオーマでは
miR-124の抑制は
グリオーマ幹細胞の免疫抑制的な活性
T細胞のエフェクター反応の抑制に関与しています(43)。
miR-17-92の多シストロン性のクラスターにおける
miR-17-5pとmiR-20は
乳がん細胞からIL-8, CK8, CXCL1の分泌レベルを
改変することによって
癌細胞の移動と浸潤を抑制する事を示しました(44)。
頭と首のがんでは、
腫瘍抑制的なmiR-145はSOX9とADAM17を標的とし、
次にIL-6の産生を抑制すると報告されてきました(45)。
-----
(多数のmiRNAsによる環境因子の改変)
それぞれのmiRNAsは
様々な機能を発揮するある範囲の遺伝子を
潜在的に標的とします。
その機能は癌抑制的、促進的、
両方を含みます。
上述した一連のmiRNAレギュロンは
腫瘍組織促進、抑制的の為の標的の例です。
他方で
もう一つのシナリオが描写されます。
一連のmiRNAsは収束的に転移関連遺伝子を標的とします(46)。
メラノーマでは
miR-199a-5p, miR-199a-3p, miR-1908を含む
一連の向転移性のmiRNAsは
連結的にApoEを標的とします(46)。
↓
miRNAsは複数のmRNAに作用すると言われていますが、
生理機能の観点で言うと
転移など特定の機能に対して
上述したように複数のmiRNAsが「収束的に」
関与するということです。
この時、
そのmiRNAs構成要素の1つでも欠ければ、
その表現に影響を与えるのか？
もしくは
1つ書けても相補的な機序において
機能を維持することができるのか？
それによってmiRNAs治療の方略が変わってきます。
--
癌細胞からのApoE分泌は
癌細胞の浸潤、内皮細胞の引付を抑制します。
それによって
転移や血管生成を抑制します。
miR-126/126*によるSDF-1αの制御は
このような制御として分類されます(30)。
それぞれのmiRNAsが生物学的な効果を引き起こす
力を失う時には
複数のmiRNAsの改変のコンビネーションによって
転移を達成するための閾値が変わるかもしれません。
//腫瘍組織間質細胞内のmiRNAsの隣接役割//ーー
線維芽細胞、内皮細胞、周皮細胞、免疫炎症性細胞など
様々な細胞種が癌成長のための好ましい
腫瘍組織微小環境の形成に関与します。
これらのうち、
通常の線維芽細胞とは対照的に
癌関連線維芽細胞は細胞外マトリックス産生を増加させます。
そして、癌で活性化されたサイトカイン、ケモカインを
分泌させ、腫瘍形成を促進します(5,47-50)。
癌関連線維芽細胞がどのように通常の線維芽細胞から
生じるかは明らかではありません。
特定の癌種では
癌関連線維芽細胞は腫瘍組織由来の傍分泌信号によって
通常の線維芽細胞から生成されると考えられています(47,48)。
↓
この「傍分泌の機序」はエクソソームが関与しているかもしれません。
実際に癌細胞から放出されるエクソソームによって
血管内皮細胞から癌関連線維芽細胞に分化した
という報告もあります(119)。
また、癌関連線維芽細胞から放出されたエクソソームが
膵臓がん細胞のケースで
癌細胞の生存と増幅を向上させたという報告もあります(120,121)。
この傍分泌の様式で線維芽細胞への分化や
線維芽細胞と癌細胞の相互作用において
エクソソームが関与していると考えられます。
その送達物質の一つの重要な物質は
本総括(1)で扱われているmiRNAsの可能性があります。
実際にH I Suzuki(敬称略)らがFigure 3に示すように(1)、
癌関連線維芽細胞の複数のmiRNAsが
腫瘍組織進行に関わっています。
--
癌関連線維芽細胞の腫瘍組織を支える許容力は
癌細胞が欠失した状態でも
多様な経路によって持続可能です(47)。
最近の研究では
癌抑制因子p53の遺伝子異常の存在、
癌関連線維芽細胞のフォスファターゼ、テンシンホモログの
遺伝子異常の存在が示されています(51)。
詳細な遺伝子分析では
遺伝子改変は実際は希少です(52,53)。
そのことは
他のエピジェネティック機序が
癌関連線維芽細胞表現型を安定化させている事を示します。
この脈略において、
通常の線維芽細胞と癌関連線維芽細胞の
miRNAプロファイルは異なる事が明らかにされています。
癌関連線維芽細胞のの表現型のいくつかの特徴は
miRNA制御不全に関与します(11)。
加えて、miRNAの機能は
他の腫瘍組織関連細胞種の変化とも関連します。
破骨細胞、骨髄性由来抑制細胞(MDSCs)、
癌関連マクロファージ(TAMs)。
これらを含みます。
腫瘍組織微小環境での
このような変化の近接効果、
間質細胞のmiRNAsの制御不全について焦点を当てます。
-----
(癌関連線維芽細胞のリプログラミング)
関連miRNAs: miR-31, miR-214, miR-155
--
卵巣がんの患者さんにおいて
原発性の癌関連線維芽細胞と近接する通常線維芽細胞の
miRNA発現プロファイルの比較を実施し、
癌細胞との共培地で通常線維芽細胞から生成された
誘導型癌関連線維芽細胞(iCAFs)と
通常の線維芽細胞とのmiRNA発現の比較も
同様に行われました(54)。
この研究は
癌関連線維芽細胞では
miR-214とmiR-31の抑制、
miR-155の亢進を確認しました(54)。
興味深いことに
miR-214とmiR-31の導入、
miR-155のサイレンシングによって
癌関連線維芽細胞表現型が通常の表現型に変化しました。
この事は可逆的な変化において
miRNAsの直接的な関与を示します。
↓
この事は、癌微小環境において
重要な役割を果たしている線維芽細胞において
細胞外小胞によるmiRNAsの送達によって
癌関連表現型を通常の表現型に戻せることを示しています。
例えば、
癌細胞自身ではどうなるのか？
あるいは他の微小環境細胞である
血管内皮細胞や周皮細胞、免疫細胞ではどうか？
このような視点が生まれます。
通常細胞から癌細胞に変化する機序は
少なくとも私の中では明らかではありませんが、
癌細胞から通常細胞の表現型にmiRNAsによって
戻るのであれば、それは大きな発見になります。
miRNAsを通した標的治療の可能性が
大きく高まる事を意味します。
--
CAFs, iCAFs, miRNA-reprogrammed CAFs(miR-CAFs)すべては
CCL5, CCL20, CXCL8/IL-8を含む
いくつかの向腫瘍生成ケモカインの
高い発現レベルを示します。
CCL5はmiR-214の直接的な標的になるように示されます。
CAFsとmiR-CAFsは
卵巣がん細胞に共に注入された条件で
その成長を促進しました。
癌細胞の共培地によって浸潤が上昇しました。
これらの効果は
CCL5の中和の後すぐに崩壊し、
CCL5がmiR-CAFsの腫瘍改変因子として鍵を握っている
ということが示されました(54)。
この結果は卵巣がんがmiRNAsのアクションを通して
線維芽細胞から癌関連線維芽細胞へ
リプログラミングされていることを示します。
↓
miRNAsの主な輸送媒体がエクソソームであるとすると
エクソソームは癌微小環境における
線維芽細胞の表現型にmiRNAs依存的に
送達媒体として関与していることを示します。
--
加えて、
miR-31の抑制は子宮内膜がんから分離された
癌関連線維芽細胞内で報告されています。
miR-31の抑制は標的SATB2を亢進させ、
腫瘍細胞移動性を向上させます(55)。
子宮内膜がんの癌関連線維芽細胞の
miR-148aの抑制も報告されています(56)。
-----
(癌関連線維芽細胞内でのPTEN-miR-320の近接効果)
癌関連線維芽細胞は
〇α-smooth muscle actin
〇fibroblast-specific protein
〇platelet-derived growth factor-B
〇fibroblast activation protein
これらのような
癌関連遺伝子の亢進を示します(49,57)。
加えて、
periostin, p53, PTEN, podoplanin。
これらを含むいくつかの他のマーカー発現レベルの改変が
固形癌の予後結果に関連している事が報告されてきました(57-59)。
間質細胞でのPTENの機能廃止は
上皮細胞の乳腺腫瘍の発達を促進します(59)。
特異的なmiRNAはPTENの腫瘍抑制活性に関与します(60)。
PTENが欠失している線維芽細胞内で
特徴的な発現パターンを示すいくつかのmiRNAsのうち
miR-320はPTENの下流経路で働く腫瘍抑制因子と
認められています。
miR-320はETS2, MMP9, Emilin2を標的とし、
その抑制は腫瘍特異的なセクレトームを誘発します。
そのセクレトームは
MMP9, MMP2, BMP1, LOXL2から構成され
血管生成と癌細胞浸潤を強化します。
miR-320-Ets2関連分泌性レギュロンの発現は
人の通常の乳房の間質と腫瘍組織間質を分離します。
これは乳がん患者さんの臨床結果と関連します(60)。
-----
(腫瘍組織でのmiR-15aとmiR-16-1の共抑制)
特定のmiRNAsは
癌細胞と癌関連線維芽細胞両方において
全体的な腫瘍抑制機能を示します(61)。
iR-15aとmiR-16-1は
染色体領域13q14でエンコードされた
性質が明らかな腫瘍抑制的miRNAsです。
それが、慢性リンパ性白血病、前立腺がんなどで
度々欠失されています(62,63)。
↓
このような癌細胞や微小環境において
全体的に腫瘍抑制機能を示す
miRNAs(miR-15aとmiR-16-1)は
癌治療のため
細胞外小胞、合成ナノ粒子で輸送するmiRNAsの選択肢としての
有力な候補となります。
--
miR-15aとmiR-16-1は
BCL2, cyclin D1, Wnt3aを標的にする事によって
前立腺がんの腫瘍抑制因子として機能します(63)。
miR-15aとmiR-16は
ほとんどの前立腺がん患者さんの
癌関連線維芽細胞において抑制されています。
miR-15aとmiR-16の回復は
癌関連線維芽細胞の増殖と移動を抑制します。
さらに、
miR-15aとmiR-16は
2つの新手の標的を抑制します。
FGF2とFGFR1受容体です。
これらは間質、癌細胞の両方において
増殖と移動を強化します。
miR-15aとmiR-16の再構成は
生体内で間質細胞の腫瘍組織促進活性を抑制します(61)。
いくつかのmiRNAsは
癌細胞と腫瘍微小環境内で
全体的な腫瘍組織抑制因子として機能します。
しかしながら、
制御不全の機序は
癌細胞と微小環境では異なるかもしれません。
治療的介入の観点から
このタイプのmiRNAの回復は
癌細胞と腫瘍微小環境を共に標的にすることを
助けるかもしれません。
-----
(骨転移のmiRNA仲介破骨細胞分化)
溶骨性の骨の転移は
乳がんあ肺がんなど多くの癌種で度々確認されます。
それは異常な破骨細胞の活性と関連します(50,64,65)。
骨への転移性の乳がん、膀胱がん細胞種からの
馴化培地の全破骨細胞処理は
miRNA発現の特性変化を誘発しました(66)。
miRNA発現によって誘導された骨の転移性癌細胞種は
sICAM1仲介のNF-κB活性を通して変化します。
破骨細胞形成間に抑制された
いくつかのmiRNAsの過剰発現は
Calcr, TRAF6を含む
様々な破骨細胞遺伝子を抑制します。
また、破骨細胞分化を抑制します。
miR-141, miR-219のような
miRNAの静脈を通した輸送は
溶骨性の骨転移を減らしました。
2つのmiRNA, miR-16とmiR-378は
破骨細胞生成を向上させます。
その血漿中のレベルは骨への転移と関連があります。
そのことは
これらのmiRNAsが優れたバイオマーカーである
ということを示すかもしれません(66)。
これらの発見は
骨への転移の間の異常な破骨細胞形成は
miRNAsによって担われる鍵となる生理機序である
ことを強調します。
-----
(MDSCs内のmiRNAsの近接機能)
※Myeloid-derived suppressor cells (MDSCs)
--
腫瘍浸潤免疫細胞内において
MDSCsは免疫抑制において重要な役割を担います。
腫瘍組織の進行を可能にします(50,64,67-70)。
MDSCsはGr-1とCD11bマーカーの発現によって
性質化される骨髄系細胞であり、
Tリンパ球の活性を抑制する能力を持ちます。
MDSCsは骨髄内で継続的に生成される
未成熟骨髄前駆細胞の逸脱の後、生じると考えられています。
これはマクロファージ、樹状細胞、顆粒球への
通常の分化プログラムから生じます(69,70)。
MDSCの細胞数は骨髄、腫瘍形成マウスの血液
がんの患者さん内で上昇しています。
それが癌微小環境に蓄積されます(64,67)。
MDSCsは異種性があり、
Ly6G^low/Ly6C^high monocytic MDSCs
Ly6G^high/Ly6C^low granulocytic MDSCs
Polymorphonuclear MDSCs
これらに分けられます(69,71,72)。
これらの細胞は
Arginase,
Nitric oxide (NO)
Reactive oxygen species (ROS)
これらの産生を通して
CD4+, CD8+T細胞の抗腫瘍機能を抑制します。
また、
制御性T細胞の貯蔵部位に移動します。
さらに、
NK細胞の活性を抑制します(70)。
加えて、
MDSCsは免疫非依存的な様式で
MMP9産生を強化する事によって
腫瘍組織進行を促進します。
--
同型4T1の乳腺腫瘍があるマウス内で
Gr1+CD11b+MDSCsのmiRNAプロファイルが行われました(73)。
それで
miRNA-494が腫瘍組織に広がっているMDSCsの
最も顕著に亢進しているmiRNAsとして確認されました。
miR-494の導入は
単球性、顆粒球性のMDSCs両方で確認されています。
また、
肺がん、メラノーマ、リンパ腫、結腸がんを含む
5つの他の腫瘍もモデルで確認されました。
IL-6, GM-CSF, TGF-β1を含む
腫瘍由来の因子の間で
TGF-β1はMDSCs内のmiR-494の亢進に関与しています。
miR-494はPTENを抑制し、
Akt活性を向上させ、MDSC生存を支援します。
さらに
miR-494は免疫抑制に必要なアルギナーゼや
多数のMMPs(MMP2, MMP13, MMP14)の発現を強化します。
miR-494のサイレンシングは
MDSCsの免疫抑制能力を低下させ、
腫瘍組織成長、転移を抑制しました。
miR-494は腫瘍組織関連MDSCsの拡散、維持において
重要な役割を担っています。
miR-155とmiR-21は
GM-CSFとIL-6によるMDSCの誘導の間に
発現レベルが高くなります。
これらの高レベル発現は
腫瘍組織形成マウスで確認され、
単球性、顆粒球性のMDSCsの産生を促進しました。
TGF-βはMDSCsが拡散されるように
その発現が促進されています。
構造物理的には
miR-155とmiR-21はSHIP-1とPTENを標的とし、
MDSC機能の為に重要なSTAT3信号経路を活性化させます(74)。
これが人のケースで当てはまるかどうか
さらなる研究が必要です。
--
MDSCs内で、STAT1とSTAT3の転写因子は
NOとROSの産生のために重要です。
MDSCsのいくつかの効果は
Janus-activated kinase 2ーSTAT3軸によって
仲介されます。
それは腫瘍由来因子によって刺激されます(70,71,75)。
二つのmiRNA、
miR-17-5pとmiR-20aはMDSCs内で
STAT3を抑制するために示されました(76)。
これらのmiRNAsは腫瘍組織と共存下で減少します。
miR-17-5pとmiR-20a両方は
ROSとH2O2の産生を減らします。
抗原特異的なCD4+とCD8+T細胞における
顆粒球性のMDSCsの抑制機能を緩和させます(76)。
miR-17-5pとmiR-20はMDSCを改変させる
追加的な薬剤作用可能な標的かもしれません。
↓
免疫細胞は癌細胞周辺の循環器を通して
腫瘍組織に働きかけると考えられます。
一般的に
ナノ粒子やCAR細胞技術は
免疫細胞や血液性の癌細胞に対して
先行して発展しており、
多くの臨床的研究を生んでいます(122-125)。
循環器に対する標的化は
組織に入り込んだ病変部位に対する標的化よりも
容易である可能性が考えられます。
ニボルマブなど免疫チェックポイント阻害薬が
肺がんなど固形癌に対しても成果を上げている(126-127)のも
循環器からアクセスする免疫細胞に特異的に
働きかけるからかもしれません。
基本的に固形癌に対しても
送達特性に優れている(かもしれない)
免疫系統に薬剤を働きかけるほうが
高い奏功を得られるという法則があるかもしれません。
従って、
細胞外小胞を使って癌治療する際も
骨髄由来抑制細胞(MDSC)の機能を
miRNAsなどを通じて機能を癌抑制に改変させるような
miRNAs積載を考えると有効性が高いかもしれません。
いくつかの観点を加えて追記すると
固形の癌に対する治療は
癌細胞そのもの、
癌微小環境などが挙げられます。
癌微小環境は今述べた免疫細胞に加えて、
血管内皮、血管周皮、線維芽細胞、細胞外マトリックスなどです。
癌細胞へのアクセスは
非常に入り組んだ構造が
癌微小環境で築かれていることから
薬剤アクセスがブロックされる傾向にあるということです。
そうした輸送効率が上がりにくい中で
「優先順位として」
免疫細胞を第一に一番良い状態にするように
標的化治療をするということが
第一次としての良好な結果が得られやすいかもしれません。
従って、
MDSCに特異的に発現する受容体、表面リガンドを探し
それに高い親和性を有する表面リガンドを
合成ナノ粒子や細胞外小胞表面に高密度で装飾し、
細胞外小胞や合成ナノ粒子内にMDSCの癌促進表現型を抑える
miRNAsや薬剤を搭載し、
特異的輸送を試みるということです。
免疫細胞の改変は
標的治療の歴史から見て
現時点で比較的成功を収めているので
免疫系と細胞外小胞、合成ナノ粒子の関係を調べていく
ことは重要です(128)。
-----
(癌関連マクロファージ自己調整能)
関連miRNAs: miR-511-3p
--
癌関連マクロファージは癌微小環境において
骨髄系細胞のもう一つの重要なタイプです(50,64,70)。
自然の中で異種的でありますが、
癌関連マクロファージは
IL-4, IL-10, IL-13, グルココルチコイド,
TGF-βによって形質が歪められた
活性化したM2マクロファージと
性質を共有します。
活性化したM1マクロファージと比較して、
それは腫瘍組織排除を支援しますが、
癌関連マクロファージは
組織リモデリングと免疫改変因子の産生を提案します。
それは
VEGF-A, FGF2, CXCL8, 肝細胞成長因子、MMPsを含みます。
癌の浸潤、細胞外マトリックスの合成、
血管生成、免疫抑制を強化します(64,70,77)。
癌関連マクロファージは
miRNAsの発現パターンと役割において
まだよく知られていませんが、
近年の報告ではmiR-511-3pは
癌関連マクロファージの制御性機能を実行します(78)。
癌関連マクロファージの
miRNAsの発現パターンと役割はよく知られていませんが、
近年の報告は
miR-511-3pは癌関連マクロファージの
制御性機能を実行します。
マウスでは
癌関連マクロファージは
マンノース受容体(MRC1/CD206)は
高いレベルで発現されている事が調べられています。
miR-511-3pはMRCのイントロンでエンコードされていますが、
活性化したマクロファージや癌関連マクロファージで
MRC1+は豊富に表現されています。
癌関連マクロファージのmiR-511-3pの過剰発現は
向腫瘍遺伝子を抑制し、腫瘍成長を生体内で抑制しました。
miR-511-3pは癌関連マクロファージの
向腫瘍機能を制限し、
MPC1の負のフィードバックループを形成しました(78)。
miR-511-3pの修正は向、抗腫瘍表現型から
癌関連マクロファージをスイッチすることは
利益があるかもしれません。
miR-155は癌関連マクロファージの表現型を改変するために
報告されてきました(79)。
//癌関連微小環境における細胞外小胞の役割//ーー
上述したように
癌や間質におけるmiRNAの発現パターンの改変は
癌と間質に関する長距離、近距離の効果を
それぞれもたらします。
加えて、
腫瘍の間質細胞は癌細胞のmiRNAsの改変のため現れます。
卵巣がんでは、MDSCsは癌細胞の共培地環境で
miR-101の導入を通して
癌細胞の幹細胞様の特性を強化しました(80)。
癌関連マクロファージは
miR-328とmiR-30eの抑制によって
CD44とBmi1の発現レベルを上昇させます。
特に胃腸の癌ではそうです(81,82)。
コラーゲンリモデリングは
膵管腺がんにおいて
腫瘍抑制的にlet-7 miRNAの抑制に関与しています(83)。
これらの結果は癌細胞や腫瘍間質の
miRNAネットワークの改変を提案します。
--
miRNAsは細胞のコミュニケーションの中で
より直接的な役割を果たしていると考えられています。
miRNAsは細胞外液の中で様々な形式で存在しています(84-88)。
その分泌性miRNAは
エクソソーム、マイクロベシクル、アポトーシス小体
高密度リポタンパク質、RNA結合タンパク質との複合体
など様々な送達媒体の中に含まれています(84-88)。
エクソソーム、マイクロベシクル、アポトーシス小体を
含む細胞から放出される小胞の径は
30nm～5μmに変化しています。
集団的に細胞外小胞と呼ばれます(89,90)。
とりわけ、
エクソソームは
最も小さい被膜の小胞(30-100nmのサイズ)は
細胞のコミュニケーションを仲介する
miRNAsの直接的な送達媒体として
活発に研究されています(91)。
細胞外小胞miRNAネットワークにおける
分泌性miRNAsの効果は明確ではありませんが、
近年の研究では
細胞外miRNAsは細胞外小胞内に組み込まれ
受け細胞まで運ばれ、遺伝子制御を仲介している
ことが示されています(91,92)。
加えて、
細胞外小胞中のmiRNAsは
バイオマーカーを発達させるための
有望なルートを有しています。
--
腫瘍組織微小環境では
細胞外miRAsは双方向の間質-腫瘍のコミュニケーションを通して
腫瘍組織進行に影響を与えていると考えられています。
nSMase2はセラミド生合成を制御しますが、
エクソソームmiRNA分泌に関与します。
nSMase2酵素レベルはセラミド生合成を制御しています。
それはエクソソームによるmiRNA分泌に関与します。
nSMase2酵素レベルは癌細胞内で強化され
nSMase2は乳がんモデルで
腫瘍血管生成や転移を促進します(91,93)。
内皮組織の活性化は腫瘍細胞内で
nSMase2を必要とします。
転移性癌細胞から放出されたエクソソームによって
強化されます。
さらに
内皮の受け細胞内での血管生成のmiRNAとして
癌細胞から放出されたmiR-210が関与します(93)。
証拠は乏しいが、
反対の方向における細胞間のコミュニケーションの
可能性が提案されてきています(94)。
miR-223はIL-4活性化のマクロファージから
エクソソームを通じて乳がん細胞まで輸送され
共培養環境の癌細胞内で機能を発揮します。
対照的に
miR-223はマクロファージから肝細胞がんへ
輸送されます。
それは細胞接触やギャップ接合により生じ
エクソソームではないとされています(95)。
従って、
細胞外でのmiRNAsの輸送モードは複雑です。
↓
マクロファージなど病変部位に積極的に働く
「移動性に富んだ」免疫細胞は特に
エクソソーム以外に
免疫シナプス、細胞接触、ギャップ接合といったような
細胞、そのリガンド同時の接着、結合によって
生じる伝達システムがあると認識しました。
これらの強固な結合に関わる機序で
癌細胞特異的に標的化できれば、
より免疫治療の効果が向上するかもしれません。
--
加えて、
miR-1は人の膠芽腫の中で抑制され
細胞外小胞機能を仲介する事で示されました(96)。
膠芽腫細胞内のmiR-1の過剰発現は
生体内で腫瘍成長、血管生成、浸潤性を弱めます。
このような効果は
miR-1の細胞外小胞輸送と関連があります。
miR-1はAnexin A2を抑制し、
膠芽腫由来の細胞外小胞内で
最も豊富に含まれるたんぱく質の一つで
細胞外小胞の機能を改変すると提案されています(96)。
さらなる調査が
腫瘍組織微小環境の細胞外miRNAsによって
価値ある見識が生むために必要です。
//微小環境因子がmiRNA発現に与える影響//ーー
多数の報告が
多くのタイプの癌のmiRNAプロファイルの中で
改変されてきたと示しています。
人の癌におけるこのような改変は
それぞれの癌種における特異的な信号経路の不全によって
引き起こされますが、
それは
低酸素状態、酸性など
癌微小環境内で生じる一般的なイベントの結果と
なるかもしれません(97)。
miR-210、miR-155、miR-372/373、miR-200bを含む
多数のmiRNAsは低酸素状態に反応して
これらの発現レベルをダイナミックに変化させる
ことを示しています(14,98-102)。
↓
これは重要な報告です。
癌細胞や腫瘍組織内で存在するmiRNAsの量が
状況によって変われば、
miRNAsによる治療の最適量もその都度変わる
ということです。
従って、
合成ナノ粒子や細胞外小胞でmiRNAsの治療を考える際、
ある程度、幅を持ってmiRNAsを正常化していく
ことを考える必要があります。
--
miR-210は人の癌の低酸素状態の鍵となる
制御因子であることが示されています(99,103,104)。
miR-210は低酸素状態誘発因子によって
特定の転写レベルで誘導され、
多数の遺伝子や癌関連経路を制御します。
miR-210の亢進は様々なタイプの癌で
頻繁に観測されてきましたが、
腫瘍形成内のmiR-210機能における報告では
結論がそれぞれ異なります(104,105)。
miR-210はephrinA3(EFNA3)を標的とし、
血管生成を促します。
そのことはmiR-210は
低酸素腫瘍組織、間質で
様々な機能を持っていることを示します。
加えて、
近年の報告では
miRNAsとRNA結合タンパク質の間の
クロストークの程度に低酸素状態は影響を与えます(106)。
単球性の細胞では
内因的に表現されたmiR-297とmiR-299は
VEGF-A3'非転写領域でCA-richエレメントに結合する事によって
酸素正常状態内でVEGF-A発現を抑制します。
低酸素状態は
細胞核のリボ核タンパク質Lの細胞質転座を誘発し、
CA-リッチ要素と結合します。
miRNA機能を抑制する事に寄って、
VEGF-A抑制を抑えます(106)。
このように
腫瘍微小環境はmiRNA発現を改変するだけではなく
miRNA機能も変化させます。
それはmiRNA modulatorsの働きを制御することによって
生じます。
↓
リボ核タンパク質などmiRNAに結合するタンパク質によって
miRNAs自身も転写や非転写などその機能が
調整されているということであると理解しています。
--
他方で、
全ての腫瘍組織のmiRNAプロファイルの改変は
注意深く読み取る必要があります。
なぜなら、
癌や間質の変化の結果は
間質の内容物によって影響をうけるからです。
これは、特定のmiRNAs改変が
癌と間質両方で誘導されうるからです。
腫瘍組織内の細胞種特異的なmiRNA変化は
よく理解されていませんが、
いくつかの研究では
改変されたmiRNA発現が
様々な固形腫瘍組織の特定の細胞内区画に
閉じ込められていることが示されました(107-109)。
miRNA発現パターンの変化は
乳がんの特定の上皮亜集団に閉じ込められ、
このような変化は
細胞種、腫瘍組織種によることが
その場観察、免疫組織化学アッセイの組み合わせの
データによって明らかになっています。
miR-21の高いレベルの発現は
様々な血液性、固形性の腫瘍によって観測されます。
肺がん、前立腺がん、膵臓がんでは
このように観測されますが、
乳がんと結腸がんの癌関連線維芽細胞では
観測されません(108)。
miR-155の発現は、
様々な癌で度々亢進されますが、
免疫関連細胞に主要に制限されました(108)。
加えて、
癌関連線維芽細胞のmiR-21の主要な亢進は
食道扁平上皮がんで報告されています(110)。
腫瘍組織に対して行われた
全体的なmiRNAプロファイリングの結果は
腫瘍微小環境内で
miRNAの環境依存的な役割を理解するために
注意深く読み取る必要があります。
複数の遺伝子はそれぞれのmiRNAによって
潜在的に標的にされますが、
病因論におけるmiRNAsによって果たされた役割は
環境によって影響を受けることが示されています(111)。
GenMiR++, FAME, CoSMic, GFAは
miRNA標的予測情報と生物学的発現データを
統合しますが、
miRNAsの環境依存的な役割の理解を発展させる
かもしれません(37,112-116)。
//miRNAsによる腫瘍微小環境の標的化//ーー
腫瘍組織微小環境におけるmiRNAの研究が
治療の標的として機能するかもしれない
miRNAsリストを拡大するかもしれませんが、
いくつかのmiRNAsは
癌細胞と微小環境の間の
クロストーク仲介に加えた
これらの微小環境の直接的な改変因子として
確認されてきました。
miR-125bは内皮細胞内で
VEGF-A, 局所貧血, 標的化されたVEカドヘリン発現を
伴う刺激のすぐに亢進されてきました(117)。
miR-125bの全身の投与は
非機能性血管の形成を誘導し、
生体内で腫瘍組織成長を抑制します。
これは治療潜在性があるかもしれない事を示しています。
他方で、
miR-155は免疫刺激性miRNAです。
ポリエチレンイミンベースナノ複合体を使った
腫瘍組織浸潤の樹状細胞へのmiR-155の
選択的積載は免疫抑制から免疫刺激へ
表現型を改変するものです。
卵巣がんモデルで抗腫瘍免疫性を誘発します(118)。
加えて、
免疫促進のmiR-124の全身性注入は
一連のグリオーマを欠乏させ、
miR-124-誘発のT細胞の養子免疫伝達は
T細胞依存的な様式で
抗腫瘍活性を示します(43)。
腫瘍微小環境はmiRNA仲介の癌治療において
直接的に標的とされうります。
//結論//ーー
この総括では
腫瘍組織の微小環境内でmiRNAsによって
役割が果たされた近年の発展を要約してきました。
それらの発展は
腫瘍間質細胞内で癌細胞機能の非細胞自律性制御と
miRNAsの直接的かつ近接的な役割を通した
腫瘍組織間質における
miRNAsの間接的、長距離のインパクトを明かに
するものです。
--
腫瘍形成のmiR-9と腫瘍抑制的なmiR-126は
レギュロン
(miR-9—E-cadherin; miR-126—MERTK, IGFBP2 and PITPNC1)
を通じて血管生成を制御します。
腫瘍抑制的miR-29bとレギュロン
(VEGF-A, ANGPTL4, LOX and MMP9)
これらは乳がんにおいて
細胞外マトリックスのリモデリングと血管生成を
改変するものです。
それは
腫瘍転移のグローバルな制御を導きます。
NPM-ALK陽性のALCLは
腫瘍形成miR-135bはリンパ球細胞を
STAT6とGATA3を制御する事によって
傍分泌炎症反応を刺激するために活性にさせます。
メラノーマでは
腫瘍形成miR-30b/dと
腫瘍抑制的なmiRNAグループ
(miR-199a-5p/3p and miR-1908)。
これらはGALNT7とApoEの制御を通して
免疫抑制と血管生成を制御します。
加えて、
免疫抑制的なmiR-34aは
肝細胞がんにおいて
TGF-β信号とCCL-22仲介の免疫抑制とリンクします。
これらの細胞非自律性効果は
腫瘍の微小環境の多くの状況で示されます。
血管生成、免疫逃避、腫瘍-間質相互作用を含みます。
腫瘍組織進行は
卵巣や前立腺がんなど複数の癌種において
癌関連線維芽細胞内の多数のmiRNAs
の改変によって支援されます。
miRNAは破骨細胞、MDSCs、TAMsなどを含め
他の細胞の異常な機能に関与します。
これらの発見は
miRNAsが腫瘍組織内で
環境的な変化に対して広範な影響を持つからです。
これは遺伝子の制御性ネットワークの不全によって
先導されます。
さらに、
癌や間質細胞両方での
miRNAやレギュロンは臨床的なバイオマーカーだけではなく
腫瘍微小環境の標的のための
潜在的な治療標的となりうります。
--
miRNA異常性が治療反応や抵抗性に
どのように影響を与えるかは
将来の研究で明らかになるでしょう。
加えて、
癌細胞、間質細胞、細胞外miRNAsの重要性の間の
miRNA仲介の相互作用が示されています。
さらなる調査が細胞外液内の
様々な形式のmiRNAsの独特な関与に対して
深い見識を与えます。
これはmiRNA様分子の生体内運動の理解を強調するものです。
またmiRNA様の送達媒体の治療的なアプローチを
発展を可能にするものです。
様々な腫瘍組織区画内のmiRNA仲介の遺伝子ネットワークの
標的は癌組織を治療するための、
あるいはよりよい治療反応を達成するための
新手の解決策を生むかもしれません。
//考察//ーー
H I Suzuki, A Katsura, H Matsuyama & K Miyazono(敬称略)らが
Figure 2に示すように
癌細胞内の複数のmiRNAが亢進、抑制されることで
癌微小環境に影響を与え、
それを含めた腫瘍組織進行に関与します。
例えば
(抑制)
miR-126, miR-29a, miR-34a
(亢進）
miR-9, miR-135b, miR-30b, miR-199a-5p, miR-199a-3p, miR-1908
これらの増減で癌微小環境依存的に
腫瘍組織は進行してしまいます。
従って、
抑制されているmiRNAsを細胞外小胞で輸送し、
亢進しているmiRNAsはmiRNA inhibitorを
細胞外小胞で輸送します。
その時に、それぞれの癌環境が
どのようなmiRNAsの状態になっているかわからないまま
上述した関連するmiRNAsの調整を図るよりも
理想的には
それぞれの患者さんのがん細胞のmiRNAsに関する形質を
癌細胞特異的に評価する事が好ましいです。
それによって
miRNAsの調整がより精密になります。
また、その解析ができるという事は
細胞外小胞や合成ナノ粒子で治療した後、
「確かに狙いのmiRNAs調整ができている。」
という分析ができる事を意味します。
一方で、
分析の他には細胞外小胞で確実に標的細胞まで
輸送する必要があります。
しかし、実際の生体内の現象は複雑で
100%通常細胞へのオフターゲットのない送達は
現実的には難しいかもしれません。
従って、
働きかけるmiRNAsの狙いの増減が
通常細胞で生じた時に
通常細胞の形質をどのように変える恐れがあるか？
この事はオフターゲット送達がある程度生じることを
想定して、事前に調べておく必要があります。
//細胞種特異的輸送系統(※)の観点//ーー
(※)Cell-type-specific delivery system
--
H I Suzuki(敬称略)らが示すように(1)
特に組織常在型の固形癌の治療においては
転移を含めた腫瘍組織全体を考えていく必要があります。
癌細胞だけではなく
〇線維芽細胞
〇内皮細胞
〇周皮細胞
〇免疫細胞
〇骨髄性間質幹細胞、前駆細胞
〇周辺の細胞外マトリックス
これら癌微小環境を含めてです。
これらは治療の難しさを示しますが、
細胞種特異的輸送系統においては
逆に一つの大きな機会を示します。
実際に
Catarina Roma-Rodrigues(敬称略)らは
Figure 3に示すように(129)
血管系、免疫系、線維芽細胞系、癌細胞系
4つの特異的な表面リガンドを「並列に」
装飾する事を提案しています。
例えば、
腫瘍組織を装飾する細胞外マトリックスや
血管内皮など
「薬剤送達の入り口」になりうるところの
標的性を高めて、
「腫瘍組織の近くまで」
薬剤を輸送する事を考えます。
近くまで薬剤が「ナノ粒子、小胞に守られて」
輸送されれば、仮に密度の高い入り組んだ構造であっても
癌細胞を含めた腫瘍組織への
薬剤送達効率は向上すると想定されます。
組織近くから薬剤放出されるからです。
この時に、必ずしも
癌細胞自身に標的性を有している必要はないかもしれません。
様々な「癌特異的な」細胞系が集まっているからこそ
そこには標的化のための様々な特異的サイトが存在する
可能性があるということです。
合成ナノ粒子や細胞外小胞で
腫瘍組織を消滅させていく際には
微小環境を含めた標的サイトを検討する価値があります。
また、前述したように
CAR免疫細胞技術や免疫チェックポイントの技術(122-127)を
組み合わせることで
「可動性の高い」免疫系と
「常在性の」微小環境を含めた腫瘍組織両方を
攻撃できる可能性があります。
実際にニボルマブと抗がん剤との
コンビネーション療法(127)はそのような観点がある
と理解しています。
一方で、
免疫細胞由来のエクソソームを使うことで
癌関連免疫系の働きと送達媒体としての両方の機能を
組み込むことができる可能性もあります。
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