大阪大学大学院医学系研究科・病態病理学の城戸完介さん（博士課程）、野島聡　准教授、森井英一　教授らの研究グループは、卵巣高異型度漿液性癌（らんそうこういけいどしょうえきせいがん）の組織中に存在するSMARCA4低発現且つSMARCA2高発現の特殊な癌細胞群が、プラチナ抵抗性に寄与していることを世界で初めて明らかにしました（図1）。

卵巣がんの治療においては、がん細胞が標準治療薬であるカルボプラチンなどのプラチナ系抗がん剤に対し耐性を獲得してしまう現象が問題となりますが、こうしたプラチナ抵抗性卵巣がんに対しては未だに良い治療方法が確立されていません。

今回、研究グループは、患者さんから採取された卵巣がんの病理組織中の1個1個のがん細胞のタンパク質発現パターンを詳細に解析し、プラチナ抵抗性を示すがん組織の中で増加している特殊ながん細胞群を同定することに成功しました。更に、がん細胞株を用いた実験やバイオインフォマティクスの解析手法を駆使することで、これらのがん細胞群では線維芽細胞増殖因子（FGF）シグナルの活性化が起こっていることを明らかにしました。マウスを用いた動物実験では、FGFシグナルを阻害するFGF受容体阻害薬（ペミガチニブ）とプラチナ系抗がん剤（カルボプラチン）との併用療法に挑戦し、これらの薬剤の組合せが効果的であることを証明しました。今回発見した特殊な細胞群に着目することで、再発前に卵巣がんのプラチナ抵抗性を予測する新しい診断システムの確立や、FGFシグナルを阻害する薬剤を取り入れた新しい組合せの併用薬物療法の開発が期待されます。

本研究成果は、2023年2月10日（日本時間）に英国科学誌「The Journal of Pathology」（オンライン）に掲載されました。

図1. SMARCA4低発現且つSMARCA２高発現の卵巣がん細胞におけるプラチナ抵抗性獲得メカニズム

卵巣がんは早期発見・早期治療が難しく、致死率の高い、女性特有の重要ながんです。卵巣がんには幾つもの種類がありますが、世界的に、高異型度漿液性癌というタイプが最も多くなっています。高異型度漿液性癌の治療においては、がん細胞が標準治療薬であるカルボプラチンなどのプラチナ系抗がん剤への耐性を獲得してしまう現象がしばしば観察されますが、このような場合に有効な治療法は未だ確立されていません。

ところで、一人ひとりの患者さんに生じた1つのがん組織を構成するがん細胞は一見どれも同じものであるように思われるかもしれませんが、実は様々な性格を持つ多彩ながん細胞が混じり合って存在しているということが知られています。これは「腫瘍内多様性」と呼ばれ、がんが抗がん剤耐性を生じる一因であるとも考えられています。この腫瘍内多様性の形成にはゲノムそのものが変化することだけでなくゲノムを修飾するエピゲノムという因子も重要であるということが近年明らかになりつつあります。しかし、卵巣高異型度漿液性癌のプラチナ抵抗性と腫瘍内多様性、エピゲノムを司る分子との関連については未だ解明されていない点が多く残されています。

今回研究グループは、遺伝子発現をエピジェネティックに制御するSWI/SNF複合体のATPaseドメインを担うSMARCA4（BRG1）、SMARCA2(BRM)という２つの分子に着目し、これら発現パターンによって高異型度漿液性癌の組織中に存在する癌細胞を性格づけようと試みました。

初めに、患者さんから手術によって採取された卵巣高異型度漿液性癌の病理組織標本を用いて標準的な免疫組織化学による検討を行ったところ、プラチナ抵抗性再発を来した症例群ではSMARCA4の発現が低く、SMARCA2の発現が高いという傾向があることが分かりました。次に、チラミドシグナル増幅法という技術を用いた蛍光多重免染色システムを応用し、これらの癌組織を構成する癌細胞のSMARCA4とSMARCA2の発現パターンを同一切片上で、且つ１細胞レベルで詳細に評価したところ、プラチナ抵抗性再発群ではSMARCA4低発現かつSMARCA2高発現という発現パターンを示す癌細胞の数が多いことが分かりました（図2）。

図2. 蛍光多重免疫染色システムを応用したがん細胞の１細胞タンパク質発現解析.

次に、癌細胞株を用いて分子生物学的な手法により仮説の検証を行いました。すなわち、SMARCA2 発現プラスミドベクターの安定導入と低分子干渉RNA (siRNA) によるSMARCA4 のノックダウンとを併用することでSMARCA4低発現且つSMARCA2高発現の性質をもつ高異型度漿液性癌細胞株を作製し、これらの細胞が最も高いカルボプラチン耐性を示す ことを証明しました（図3）。

図3. 卵巣高異型度漿液性癌細胞株OVSAHOを用いた機能解析実験
（A）分子生物学的な手法により作製したOVSAHO細胞のタンパク質発現解析．解析は全自動ウエスタンシステムJessＴＭによる．
（B）作製したOVSAHO細胞のカルボプラチンに対する感受性試験．

更に、作製した細胞株を用いたRNAシークエンス（RNA-seq）とオープンクロマチン解析（ATAC-seq）、及びパブリックデータベースの再解析といったバイオインフォマティクスの手法を駆使することで、これらの特殊な細胞群においては、線維芽細胞増殖因子 (FGF) シグナルが活性化していることを明らかにしました（図4）。細胞実験による検証を経て、今回発見された細胞群はFGFシグナルの活性化、マイトジェン活性化プロテインキナーゼ（MAPK）経路の活性化、及び抗アポトーシス分子の発現上昇を通じてプラチナ抵抗性を生じているものと結論付けました（図1）。

図4. バイオインフォマティクスの手法を用いた耐性化メカニズムの解明．
（A）解析概要．
（B）細胞株のFGF関連分析発現ヒートマップ．
（C）パブリックデータベースにおけるFGFR1，FGFR３発現．
（D）細胞株のFGFR1，FGFR3タンパク質発現の検討（JessＴＭ）．
（E）細胞株のATACシークエンス．FGFR1 promoter領域にピークが見られる．

実際、培養ディッシュ内あるいは免疫不全マウスを用いた皮下移植モデルによる治療実験では、FGFシグナルを阻害するFGF受容体阻害薬（ペミガチニブ）とプラチナ系抗がん剤（カルボプラチン）との併用療法が、今回発見した癌細胞集団に対して効果的であることが証明されました（図5）。

図5. マウスを用いた動物実験による併用療法の検証．
（A）ヌードマウスの皮下に移植された卵巣高異型度漿液性癌細胞株OVKATEのゼノグラフトの肉眼像及び顕微鏡像．
（B）組織学的な出血・壊死領域の定量．」

本研究成果により、卵巣がんのプラチナ抵抗性に寄与する特殊ながん細胞群と、これらの抗がん剤耐性を規定する分子メカニズムが明らかになりました。今回発見された特殊ながん細胞を測定対象とすることで、患者さんの卵巣がんが再発する前にプラチナ系抗がん剤の効果を予測する新しい診断システムを確立することが出来るかもしれません。また、このような性質のがん細胞が増加してプラチナ抵抗性を来してしまった卵巣がんに対し、FGFシグナルを標的に取り入れた新しい組合せの併用薬物治療が開発されることも期待されます。

本研究成果は、2023年2月10日（日本時間）に英国科学誌「The Journal of Pathology」（オンライン）に掲載されました。

タイトル：“Ovarian high-grade serous carcinoma cells with low SMARCA4 expression and high SMARCA2 expression contribute to platinum resistance”
著者名：城戸完介¹, 野島聡^1,*, 元岡大祐^2,3,4, 野村悠介¹, 小原正治¹, 佐藤和明¹, 大島健司¹, 田原紳一郎¹, 倉重真沙子¹, 梅田大介¹, 高島剛志¹, 清川博貴¹, 右近琴¹, 松井崇浩¹, 奥﨑大介^2,3,4, 森井英一^1,4,*（＊共同責任著者）
所属：
1. 大阪大学　大学院医学系研究科　病態病理学
2. 大阪大学 免疫学フロンティア研究センター（IFReC） ヒト免疫学 （単一細胞ゲノミクス）
3. 大阪大学 微生物病研究所(RIMD) 遺伝情報実験センター ゲノム解析室
4. 大阪大学 先導的学際研究機構(OTRI)
ＤＯＩ：https://doi.org/10.1002/path.6064

本研究は、日本学術振興会　科学研究費補助金　基盤研究(B) 研究課題 「慢性炎症を基盤としたリプログラミングの可視化と腫瘍の解析」、AMED 「次世代治療・診断実現のための創薬基盤技術開発事業」の一環として行われました。また、大阪大学 免疫学フロンティア研究センター/大阪大学 微生物病研究所 奥﨑大介 特任准教授（常勤）の協力を得て行われました。