この研究は、将来のがん治療が急速に成長する腫瘍細胞を攻撃する以上の効果をもたらす可能性があることを示唆している。また、休眠中のがん細胞や局所環境を標的にして、腫瘍の増殖を阻止し、病気が再発するリスクを軽減することもできます。

乳房腫瘍内の隠れた細胞

乳房腫瘍は、さまざまな種類の細胞で構成される複雑な環境です。急速に増殖するがん細胞に加えて、免疫細胞、血管、そして特に異常に静かな状態を保っているがん細胞のグループがあります。

これらの休眠細胞または「静かな」細胞は治療を生き延びる可能性があり、後に癌の拡大または再発に寄与する可能性があります。 LMS、Imperial、UCLの研究者らは、これらの細胞が未治療の腫瘍のどこに存在するのか、何が異なるのか、そしてそれらの細胞を取り囲む他の細胞がどのような傾向にあるのかを調べたいと考えていました。

研究チームは、公的に入手可能なデータを使用して、乳がん腫瘍の詳細なマップを作成し、保護バリアとして機能する可能性のある他の細胞に囲まれた静止細胞の明確なクラスターを発見しました。

なぜ睡眠がん細胞は危険なのでしょうか?

「静かながん細胞は非常に危険です」と共著者であり、LMS の細胞周期制御グループの責任者である Alexis Barr 博士は説明します。 「これらの細胞は化学療法から隠れて腫瘍内で静止状態に留まり、その後再活性化して増殖を促進する可能性があります。」

がん細胞は、成長する腫瘍内のストレス条件に反応して、この休止状態に入ることがあります。腫瘍が急速に拡大すると、血流と栄養が常に追いつかないことがあります。一部の細胞は成長を停止することで反応します。

過酷な環境で眠るクマのように、これらの細胞は環境がより好ましい状態になるまで休眠状態を保つことができます。この可能性は治療終了後に現れる可能性があります。

アレクシス氏はさらに、「人々の腫瘍を長期的に制御し、再発を防ぎたいのであれば、これらの休眠中のがん細胞に焦点を当て、それらについてさらに学ぶ必要がある」と付け加えた。

腫瘍細胞を細胞ごとにマッピングする

この隠れた細胞集団を調査するために、アレクシスはUCLのマリア・セクリア博士の計算生物学グループと協力して、腫瘍とその周囲の免疫細胞および支持細胞の詳細な画像を作成しました。

研究者らは、個々の細胞がどの遺伝子を使用しているかを明らかにする単一細胞RNAシーケンスと、それらの細胞がどこに位置し、どの隣接細胞が近くにあるかを示す技術である空間トランスクリプトミクスを組み合わせた。

「治療を開始する前に、治療に耐性のある細胞がすでに腫瘍内に存在していることがわかりました」とマリア氏は述べ、治療耐性に関連するいくつかの特徴は、単なる治療への反応としてではなく、治療開始前から存在している可能性があることを示唆しています。

研究者らは、進行性の乳がんと進行の遅い乳がんの両方でこのパターンを観察しました。これまで、静かであることが病気の進行が遅いと関連付けられていたため、予想外の結果でした。

休眠細胞周囲の保護ゾーン

分析はがん細胞そのものを超えて行われます。研究者らはまた、腫瘍環境の一部となる多くの種類の支持細胞も調べました。

一貫したパターンが現れました。休眠状態のがん細胞は、CXCL10 陽性マクロファージ (免疫細胞の一種) および筋線維芽細胞がん関連線維芽細胞 (腫瘍抑制細胞の一種) の近くに存在することがよくありました。

これらの周囲の細胞は、休眠中のがん細胞を保護するのに役立つ方法で動員または修飾されます。可能性の 1 つは、それらが物理的または生物学的障壁を作り、がんの免疫細胞を殺すか、治療が不活性細胞に到達するのを妨げることです。

「実際、がん細胞はマクロファージと線維芽細胞の領域内に包まれており、これらががん細胞に対する盾として機能していると考えられます」とマリア氏は語った。 「しかし、原因と結果の方向性はまだわかっていません。周囲の細胞ががん細胞を休眠状態に押し込むのか、それともがん細胞が周囲を引き寄せたり変化させたりするのか。おそらく両方の方向に進んでいるのでしょう。」

腫瘍の異なる領域には異なる治療が必要になる場合があります

多くの化学療法薬は、急速に分裂する細胞に対して最もよく作用します。しかし、休眠状態の細胞は活発に増殖しないため、除去するのが非常に困難になります。

この研究結果は、同じ腫瘍でも急速に成長する部分と休止状態の部分では治療に対する反応が異なることを示しています。研究者らは、休眠中の細胞ニッチ内の補体経路（免疫系の一部）の活性が増加していることを特定しました。このため、この経路を標的とした治療により、これらの領域がより脆弱になる可能性があります。

休眠中のがん細胞を取り囲む支持細胞は、別の治療標的となる可能性があります。しかし、研究者はこれらの細胞が実際に睡眠の維持に役立つかどうか、またこれらの細胞ががん細胞の生存にとってどれほど重要であるかをまだ判断していません。

「腫瘍の異なる部分はおそらく異なる薬剤に反応するでしょう」とマリア氏は言う。 「増殖領域と休止領域の両方を標的にするためにどのような薬剤の組み合わせを使用できるかを理解できれば、現在の治療法よりも成功する可能性があります。これにより、細胞が異なる適応と進化を遂げた腫瘍の異なる領域を具体的に標的とするさまざまな治療法にどのように介入できるかについての最初の洞察が得られます。」

アレクシス博士は、「増殖中のがん細胞に焦点を当てることは確かに重要ですが、この静止したがん細胞の集団についても理解する必要があります。そして、それは最も研究されていません。」と述べました。

長期治癒への可能性のある道

この分析によって生成されたアイデアは、まだ経験的にテストする必要があります。しかし、腫瘍内にすでに存在する治療抵抗性の領域を特定し、それらをサポートする細胞を理解することは、最終的に研究者がより効果的ながん治療の組み合わせを開発するのに役立つ可能性があります。

科学者は、静止細胞とその周囲の環境をマッピングすることで、腫瘍の急速に成長する部分と、生き残って後で再活性化できる休眠細胞の両方を攻撃する治療法を設計できます。

この研究は主に、UKRI Future Leaders Fellowship、Medical Research Council、および Biotechnology and Biologicals Research Council によって資金提供されました。