腫瘍微小環境がマクロファージの行動にどんな影響を与えるか
がんにおけるマクロファージの役割と腫瘍微小環境との相互作用を探る。
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腫瘍関連マクロファージ(TAM)は、固形腫瘍によく見られる白血球の一種で、腫瘍の成長や広がりに大きな役割を果たすんだ。一般的に、腫瘍内のTAMの数が多いほど、患者の結果が悪くなる傾向がある。このつながりは、マクロファージが腫瘍と戦うんじゃなくて、むしろ助けることが多いからなんだ。
マクロファージは、周りの環境によって行動を変えることができる特別な細胞。健康な組織では、バランスを保ったり、ダメージを修復したりするけど、腫瘍による慢性的な炎症の中では、TAMが腫瘍の成長やがん細胞の広がりを促進する因子を放出することがある。また、免疫システムを抑制して、体が腫瘍と戦うのを難しくすることもあるんだ。
マクロファージにおけるサーカディアンリズムの重要性
私たちの体のすべての細胞には、サーカディアンリズム、つまり免疫反応を含むいろんなプロセスを調整するための自然な内部時計がある。このリズムは24時間のサイクルに従っていて、日中のさまざまな時間における細胞の行動に影響を与えるんだ。つまり、免疫反応の強さは、特定の刺激に体がさらされる時間によって変わる可能性があるってこと。
マクロファージも例外じゃない。物質を分泌したり、ゴミを食べたりする能力は、日中で変わることがある。この変化は、全体の免疫反応に影響を与えたり、ひょっとするとがんの進行に影響を与えたりするかもしれない。
腫瘍微小環境がマクロファージに与える影響
腫瘍微小環境(TME)とは、腫瘍が存在する周囲の状況を指す。これには、低酸素レベル、酸性度、炎症物質の存在などの要素が含まれる。これらの条件は、マクロファージの行動に大きな影響を与えるんだ。
例えば、腫瘍はしばしば低酸素状態(ヒポキシア)になっている。マクロファージがこのヒポキシアの条件に遭遇すると、行動を変えることで腫瘍の成長をさらに助けることがある。また、腫瘍の酸性環境もマクロファージの行動を変え、腫瘍を破壊するんじゃなくて、そのサポートへと向けることがあるんだ。
酸性環境とマクロファージの行動
TMEでよく知られている状態の一つが酸性度。腫瘍は通常の組織よりもpHが低いことがある。研究によると、そんな酸性環境はマクロファージがどう働くかを変えることがある。酸性条件にさらされると、マクロファージは治癒や組織修復を促進するプロ・レゾリューション表現型を取ることがある。この変化は、腫瘍の成長や免疫抑制につながるかもしれない。
研究によれば、酸性pHはマクロファージの特定の特徴を強化することがあり、腫瘍をより支援しやすくなる。面白いことに、この影響はすべてのマクロファージタイプに均一ではないんだ。たとえば、腫瘍と戦うことに一般的に関連している炎症性マクロファージは、酸性条件にさらされると異なる行動をとる。
腫瘍関連マクロファージにおけるサーカディアンリズムの役割
研究によると、マクロファージのサーカディアンリズムもTMEで変わる可能性がある。これは、マクロファージの働きを制御する自然な日々のサイクルが乱れることを意味する。この乱れは、マクロファージが腫瘍にどれだけよく反応するかに影響を与え、さまざまな程度の免疫抑制を引き起こす可能性がある。
サーカディアンリズムは、時間帯、炎症物質の存在、酸性度のような環境条件など、さまざまな要因に影響される。このリズムの乱れは、マクロファージがその役割を果たすのを難しくし、がん患者の結果を悪化させる要因になるかもしれない。
乳酸がマクロファージのリズムに与える影響
乳酸も腫瘍内でよく見られる物質で、特に細胞活動が多いところ。乳酸のレベルが上がると、マクロファージの行動にも影響を与えることがある。研究によると、乳酸は酸性pHと同様にマクロファージにプロ・レゾリューション表現型を誘導することがある。
乳酸が存在すると、マクロファージはサーカディアンリズムの見せ方が変わることがある。例えば、乳酸が特定の文脈でマクロファージの機能を向上させるのに役立つことがある一方で、内部時計の同期を維持する能力を損ねることもある。つまり、あるマクロファージはより活発になるかもしれないけど、他のマクロファージは自然なプロセスのタイミングから外れることがあるんだ。
マクロファージの多様性とそのサーカディアンリズム
TAMは均一な細胞集団じゃない。彼らの特性にはかなりの多様性があって、どのような環境で活動しているかの違いを反映している。この多様性のために、異なるマクロファージはさまざまなサーカディアンリズムを持つことができ、腫瘍に対する全体の免疫反応を複雑にするかもしれない。
いくつかの研究では、マクロファージのサーカディアンリズムの違いが、マクロファージの集団全体に秩序の乱れをもたらす可能性があることを示唆している。この乱れは、がんと戦うための全体的な効果を妨げるかもしれない。さまざまな環境条件への反応の多様性は、TAMで観察される乱れの重要な要因かもしれない。
サーカディアンリズムが腫瘍成長に及ぼす影響
マクロファージの内部時計は、腫瘍の成長に影響を与えることができる。研究によると、サーカディアンリズムが正常なマクロファージは腫瘍の成長を抑えることができる。研究者が遺伝的変更でこれらのリズムを乱すと、腫瘍のサイズが増加するのが観察された。これは、マクロファージの適切なサーカディアンリズムを維持することが腫瘍の進行を制御するために重要であることを示唆してる。
それに加えて、慢性的な炎症や環境ストレッサーのようにサーカディアンリズムを乱す要因は、マクロファージの反応を悪化させることがある。これにより腫瘍の成長が増加することが確認されていて、機能するサーカディアンリズムが腫瘍に対する効果的な免疫反応には欠かせないってこと。
癌研究におけるサーカディアンリズムの研究の重要性
サーカディアンリズムがマクロファージ、特に癌の文脈でどう影響を与えるかを理解することは、今後の治療に大きな影響を与えるかもしれない。酸性条件や乳酸レベルのような要因が正常なリズムを乱すことを認識することで、研究者はこれらの条件を操作して免疫反応を改善する戦略を開発できるかもしれない。
これらの発見は、健康なサーカディアンリズムを回復させるためにTMEをターゲットにすることが、既存の癌治療の効果を高める革新的なアプローチになり得ることを示唆している。たとえば、治療法をマクロファージが最も活発な時期に合わせるようにタイミングを取れるかもしれないし、患者の結果を改善する可能性がある。
結論
腫瘍関連マクロファージ、腫瘍微小環境、サーカディアンリズムの相互作用は、癌生物学における複雑だけど重要な研究分野を提示している。これらの要因が互いにどう影響し合うかを解明し続ければ、腫瘍に対する免疫反応を強化し、患者の結果を改善する新しい戦略を発見できるかもしれない。マクロファージがリズムや遭遇する条件の中でどのように独特の行動を示すかを理解することは、癌に効果的に立ち向かうためのターゲット療法の道を切り開くかもしれない。
タイトル: Circadian rhythms of macrophages are altered by the acidic pH of the tumor microenvironment
概要: Macrophages are prime therapeutic targets due to their pro-tumorigenic and immunosuppressive functions in tumors, but the varying efficacy of therapeutic approaches targeting macrophages highlights our incomplete understanding of how the tumor microenvironment (TME) can influence regulation of macrophages. The circadian clock is a key internal regulator of macrophage function, but how circadian rhythms of macrophages may be influenced by the tumor microenvironment remains unknown. We found that conditions associated with the TME such as polarizing stimuli, acidic pH, and elevated lactate concentrations can each alter circadian rhythms in macrophages. Circadian rhythms were enhanced in pro-resolution macrophages but suppressed in pro-inflammatory macrophages, and acidic pH had divergent effects on circadian rhythms depending on macrophage phenotype. While cyclic AMP (cAMP) has been reported to play a role in macrophage response to acidic pH, our results indicate that pH-driven changes in circadian rhythms are not mediated solely by the cAMP signaling pathway. Remarkably, clock correlation distance analysis of tumor-associated macrophages (TAMs) revealed evidence of circadian disorder in TAMs. This is the first report providing evidence that circadian rhythms of macrophages are altered within the TME. Our data further suggest that heterogeneity in circadian rhythms at the population level may underlie this circadian disorder. Finally, we sought to determine how circadian regulation of macrophages impacts tumorigenesis, and found that tumor growth was suppressed when macrophages had a functional circadian clock. Our work demonstrates a novel mechanism by which the tumor microenvironment can influence macrophage biology through altering circadian rhythms, and the contribution of circadian rhythms in macrophages to suppressing tumor growth.
著者: Brian J. Altman, A. M. Knudsen-Clark, D. Mwangi, J. Cazarin, K. Morris, C. Baker, L. M. Hablitz, M. N. McCall, M. Kim
最終更新: 2024-07-24 00:00:00
言語: English
ソースURL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.02.14.580339
ソースPDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.02.14.580339.full.pdf
ライセンス: https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/
変更点: この要約はAIの助けを借りて作成されており、不正確な場合があります。正確な情報については、ここにリンクされている元のソース文書を参照してください。
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