放射線治療下における腫瘍微小環境のマルチプルダイナミクス

Multiple Dynamics in Tumor Microenvironment Under Radiotherapy.

• Jie Huang
• Jian Jian Li

抄録

腫瘍微小環境（TME）は、進化的に低レベルで発生的に特徴づけられた組織であり、悪性細胞や間質細胞、および非細胞成分の異種集団から構成されている。悪性疾患治療の主要なモダリティである放射線治療（RT）[1]の下では、TMEはRTの効果に影響を与える多面的な適応応答を示す。そのため、放射線治療と免疫療法（IT）を組み合わせた治療法への関心が高まっており、さまざまながん種を対象とした大規模な臨床試験が実施されている。RT-IT療法の効果をさらに高めるためには、複数の分子的側面、特にRTを介したエネルギーリプログラミングと照射されたTME（ITME）における免疫制御のクロストークをよりよく理解することが必要である。今後の研究では、腫瘍や間質細胞における放射線誘発の即時的または恒久的な影響について、より多くのメカニズムを明らかにしていくことが期待される。これらの研究の結果は、がん幹細胞の再増殖、代謝の再構築、放射線抵抗性のがん細胞と浸潤した免疫活性リンパ球との間の特異的なコミュニケーションなど、重要な分子経路を特定するのに役立つであろう。本章では、放射線によるがん幹細胞の再増殖、低酸素化と再酸素化、代謝の再プログラミング、放射線誘発免疫制御に焦点を当て、現在の文献をまとめてITMEの統合的なイメージを説明する。本章の内容が、がんの放射線治療や免疫治療に携わる医師やトランスレーショナルリサーチの研究者にとって有益なものとなることを願っている。

The tumor microenvironment (TME) is an evolutionally low-level and embryonically featured tissue comprising heterogenic populations of malignant and stromal cells as well as noncellular components. Under radiotherapy (RT), the major modality for the treatment of malignant diseases [1], TME shows an adaptive response in multiple aspects that affect the efficacy of RT. With the potential clinical benefits, interests in RT combined with immunotherapy (IT) are intensified with a large scale of clinical trials underway for an array of cancer types. A better understanding of the multiple molecular aspects, especially the cross talks of RT-mediated energy reprogramming and immunoregulation in the irradiated TME (ITME), will be necessary for further enhancing the benefit of RT-IT modality. Coming studies should further reveal more mechanistic insights of radiation-induced instant or permanent consequence in tumor and stromal cells. Results from these studies will help to identify critical molecular pathways including cancer stem cell repopulation, metabolic rewiring, and specific communication between radioresistant cancer cells and the infiltrated immune active lymphocytes. In this chapter, we will focus on the following aspects: radiation-repopulated cancer stem cells (CSCs), hypoxia and re-oxygenation, reprogramming metabolism, and radiation-induced immune regulation, in which we summarize the current literature to illustrate an integrated image of the ITME. We hope that the contents in this chapter will be informative for physicians and translational researchers in cancer radiotherapy or immunotherapy.