PAFはグリオーマ幹細胞の幹細胞性と放射線抵抗性を促進する

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　グリオーマ幹細胞（GSCs）は、腫瘍形成能と放射線抵抗性を有しているため、その分子メカニズムを調べた上で治療標的とすることが望まれる。グリオーマは、高い増殖能とDNA損傷シグナルの変異により特徴づけられる。正常細胞では、DNA損傷応答（DDR）によって様々なDNAダメージに対応した修復経路が機能することで、ゲノムの整合性を維持している。DNA損傷が修復できない場合にはアポトーシスなどの細胞死が起こる。一方、グリオーマ細胞では、DNAの突然変異に由来するDDRの異常（例えばATR/CHK1, ATM/CHK2やPARP1経路の常時活性化が知られている）があり、これらが放射線によるDNA二重鎖切断（DSB）応答反応を亢進していることが報告されている。また、電離放射線は複製フォークの停止を誘導することから、GSCsでは未修復のDNA領域を複製する時にバイパス（損傷乗り越え修復; DNA translesion synthesis; TLS）することでDSBによる複製フォークの停止を最小限に留めている可能性が示唆されるものの、直接的な証明はなされていない。本研究では、TLSがGSCsの自己複製、腫瘍形成能、放射線抵抗性に関与するかを評価した。
　はじめに著者らは、GSCsの自己複製や放射性抵抗性に関連するDDR因子を絞り込むため、The Cancer Genome Atlas（TCGA）のデータベースにある正常の脳組織とグリオブラストーマ（GBM）のDDR遺伝子の発現を比較し、GBMで亢進しているものを選び出した。その後、内在性の損傷によるDDRの影響を省くために短いテロメアを持つ（正常)神経幹前駆細胞 （NSPCs）で高発現しているDDR因子を除去した。これにより、最終的に4つ（PAF、BLM、RPA2、USP1）の遺伝子を単離した。これら全ての遺伝子がTLSと関連しているなかで、NSPCsで高発現しているPAFに本研究では着目している。PAFは、TLSにおいてPCNAのDNA上での滑走とerror-prone DNA synthesisを容易にすることがわかっている。
　つぎに、PAFとGSCsの関係を免疫組織染色により解析したところ、PAFは既存のGSCsマーカーのCD133、SOX2、OLIG2と特異的に共発現し、GFAPやTUJ1といった分化マーカーを発現する“成熟した”グリオーマ細胞では発現していなかった。また、マウスの正常な脳組織では、subventricular zone（SVZ）に存在する増殖期（Ki67陽性）のNSPCs （Nestin,SOX2共陽性細胞）でのみPAFの発現が観察された。さらに、リアルタイムPCRにより、PAFの遺伝子発現量を調べたところ、PAFはCD133陽性の放射線抵抗性GSCsで多く発現しており、GSCsにおいて恐らく重要な役割があることが示唆された。また、RNAiでPAFをノックダウンしたところ、スフィアの形成が悪くなり、脳への生着も悪くなったことから、PAFが自己複製と腫瘍形成に関与していることが示唆された。さらに複数の実験により、PAFがPCNAと相互作用して、GSCsのDNA複製開始時期やピリミジン合成を調整することで、細胞周期に影響することが確認された。
　さらに、PAFをノックダウンするとGSCsは放射線に対して感受性を示した。同時に、薬剤による効果を検討したが、PAF阻害剤がなかったため、PCNAを標的とするT2AAとML323を使用した。これら薬剤はいずれも、in vitroで放射線増感作用とstemness抑制作用を示した。これらの結果から、TLSで機能するPAFやPCNAは潜在的なグリオーマの新規分子治療標的として有用であることが示された。しかし、薬剤の効果をin vivoで示されていない点は気になる。また、仮にPAFを標的とした場合、NSPCsにおいても重要な役割を示す分子であるため、副作用が大きくなることが懸念される。いずれにしろ本論文は、これまでに知られていたGSCsの放射線抵抗性メカニズム（抗アポトーシス、低酸素、抗酸化、休止期、高DNA損傷修復能）に加えて、TLSが存在することを示した有意義な論文である。また、本論文はその科学的興味だけでなく、データベースを用いた分子標的探査や複数の研究者（共著者23名）による徹底的な実験など、現代のトレンドにかなう内容となっている。