DEFB1が肺腺がんの増殖を促す機序を解明、標的抗体の前臨床段階での可能性
肺腺がんの増殖に関与するDEFB1
肺腺がんの増殖や予後に関係する遺伝子DEFB1を特定し、これを阻害する抗体の効果を細胞および動物モデルで調べた研究が報告された。DEFB1は、通常は上皮細胞が産生する抗菌ペプチドをコードする遺伝子だ。今回、研究チームは肺腺がんにおける腫瘍増殖への役割を調べた。
がん細胞の増殖に関与する遺伝子を探すため、チームは全ゲノムCRISPR/Cas9ノックアウトスクリーニングを実施した。A549肺腺がん細胞の体外培養とマウス移植実験の結果を、The Cancer Genome Atlas（TCGA）に登録された肺腺がん496検体の予後解析と照合し、候補遺伝子15個を絞り込んだ。そのうちDEFB1を後続研究の対象に選んだ。
がん細胞の増殖とマクロファージの変化をつなぐ機序
単一細胞解析では、肺腺がん細胞でDEFB1の高発現が認められた。患者の手術組織118組を用いた多重免疫組織化学解析でも、腫瘍組織の発現は隣接する正常肺組織より高かった。腫瘍でのDEFB1高発現は不良な予後と関連していた。手術組織に基づく無増悪生存期間の解析では、高発現群のハザード比は低発現群に対して2.52だった（p < 0.001）。ただし、患者データでのこの関連だけから、DEFB1が患者の生存期間を短縮すると断定することはできない。
機能実験では、A549およびPC-9肺腺がん細胞からDEFB1を除去すると、増殖・遊走・浸潤が抑制された。DEFB1を再発現させるか、タンパク質を外から補うと、抑制された機能が回復した。
研究チームは、DEFB1ががんの増殖を促進する経路も調べた。共免疫沈降や質量分析などにより、DEFB1がペリプラキン（PPL）と相互作用することが示された。続く機能実験は、この相互作用が上皮間葉転換（EMT）と増殖に関与することを裏付けた。EMTは細胞の遊走・浸潤特性に関連する変化であり、今回の観察を患者における転移の直接的な証拠と解釈すべきではない。
DEFB1はマクロファージ遊走阻止因子（MIF）にも結合した。肺腺がん細胞とTHP-1由来マクロファージの共培養実験では、DEFB1がM2型への偏りを促し、MIF阻害剤ISO-1を加えるとこの変化が和らいだ。DEFB1はがん細胞自体の増殖だけでなく、周囲の免疫細胞の状態にも影響する可能性がある。
標的抗体の効果と今後の検証課題
研究チームはDEFB1を阻害するモノクローナル抗体を6種類作製し、細胞増殖を最も強く抑えたmAb-5を詳しく評価した。この抗体は細胞増殖と、患者由来オルガノイドおよびマウスモデルでの腫瘍増殖を抑制した。オルガノイドには対照抗体またはmAb-5を1 μg/mLの濃度で7日間処理した。ヒトDEFB1を発現するように作製したKras G12D変異誘導肺腺がんマウスでは、腫瘍増殖の遅延と生存期間の延長が認められた。これらは前臨床の根拠であり、患者を対象とした治療結果ではない。
安全性評価は、DEFB1をヒト化した健康な雄マウスに4週間投与した条件に限られる。この条件では体重、血液生化学検査、主要臓器の組織に明らかな異常は認められなかったが、人での安全性を保証するものではない。研究者らは、種間差、CD8陽性T細胞の評価が限定的だったこと、骨髄系細胞の機能解析が不十分だったこと、抗体の有効性を高める必要があることを限界として挙げた。今回のデータからは、臨床試験の予定や患者での治療効果は確認できない。
研究デザインと結果はCell Death & Disease掲載論文の原文で確認できる。
肺腺癌は最も頻度の高い悪性腫瘍の一つであり、その増殖や予後に関与する遺伝子を特定し、標的治療を開発する緊急性が高まっています。本研究では、in vitro および in vivo でゲノム全体のCRISPR/Cas9スクリーニングを実施し、得られた結果を肺腺癌の予後関連遺伝子と照合しました。スクリーニングの結果、DEFB1が肺腺癌の増殖を促進することが明らかになり、単一細胞シーケンス、マルチプレックス免疫組織化学、TCGA、GEO データの統合解析により、がん細胞でのDEFB1発現が高く、DEFB1発現と患者生存率が負の相関にあることが同時に示されました。その後、DEFB1ノックアウト細胞、DEFB1再発現細胞、外因性DEFB1を添加したノックアウト細胞を用いた機能解析により、DEFB1が細胞増殖、移動、侵襲を著しく強化することが確認されました。Co‑免疫沈降と質量分析を組み合わせた実験により、DEFB1がPeriplakin（PPL）と相互作用して上皮‑間葉転移（EMT）と増殖を誘導し、同時にMacrophage Migration Inhibitory Factor（MIF）と結合してM2マクロファージの偏向を促進するメカニズムが明らかになりました。さらに、複数の抗DEFB1単クローン抗体を開発し、そのうち mAb-5 がDEFB1の機能を強力に阻害し、細胞株、オルガノイド、Xenograft、そして自発性肺がんモデルにおいて肺腺癌の進行を抑制し、かつ安全性プロファイルも良好であることを確認しました。総じて、本研究はDEFB1を肺腺癌の新規ドライバーとして同定し、抗DEFB1単クローン抗体 mAb-5 が有望な治療候補であることを示しました。
今回の研究は、分泌タンパク質DEFB1を阻害する抗体が肺腺がん治療薬開発の候補となり得ることを示す前臨床の根拠を提示した。DEFB1を除去した細胞では、mAb-5は増殖を有意に追加抑制せず、DEFB1の再発現による増殖促進は阻止した。この結果は標的依存性を裏付ける。開発段階では、この結果と患者由来オルガノイド・マウスのデータをもとに、抗体の最適化や追加の有効性・安全性評価を設計できる。ただし、DEFB1発現に基づく患者選択法、既存治療との併用による上乗せ効果、人での生存改善は検証されていない。患者が受けられる個別化治療として解釈できる段階ではない。