JP2014221752A - Differentiation promoting agent for cancer stem cell and brain tumor therapeutic agent - Google Patents

Differentiation promoting agent for cancer stem cell and brain tumor therapeutic agent Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a therapeutic agent through a process of differentiation of a cancer stem cell to an un-cancer stem cell in various tumors.SOLUTION: A differentiation promoting agent contains at least one of metformin or its pharmacologically acceptable salt as an active ingredient and exhibits the action of promoting differentiation of a cancer stem cell to an un-cancer stem cell included in brain tumor.

Description

本発明は、ガン幹細胞に対する分化促進薬及び脳腫瘍治療薬に関する。   The present invention relates to a differentiation promoting agent and a brain tumor therapeutic agent for cancer stem cells.

各種腫瘍を構成するガン細胞は、正常な体細胞と比較して、いずれも等しく細胞分裂の回数に制限がなく高い増殖力を有すると共に、周辺組織への浸潤や、体内の他の部位へ転移するといった特徴を有していると考えられていた。一方、最近の研究により、一つの腫瘍を構成する多数のガン細胞には多様性があり、ガン細胞のうちごく一部を占める小集団が「ガン幹細胞」として機能し、自己複製能と、多種類の細胞に分化しうる多分化能を有することにより、腫瘍形成能を発揮することが明らかになりつつある。そして、ガン幹細胞が分化して生じる非ガン幹細胞は腫瘍形成能をもたないと共に、もはやガン幹細胞に戻ることはできないとする不可逆性の考え方がガン幹細胞の基本概念となっている(非特許文献1)。   Compared with normal somatic cells, cancer cells that make up various types of tumors all have the same number of cell divisions and are highly proliferative, infiltrate surrounding tissues, and metastasize to other parts of the body. It was thought that it had the feature of doing. On the other hand, recent research has shown that a large number of cancer cells that make up a single tumor are diverse, and a small group of cancer cells that function as a part of the cancer function as “cancer stem cells”. It is becoming clear that it has tumorigenicity by having multipotency capable of differentiating into various types of cells. The basic concept of cancer stem cells is based on the concept of irreversibility that non-cancer stem cells generated by differentiation of cancer stem cells have no tumorigenicity and can no longer return to cancer stem cells (Non-Patent Documents). 1).

上記の知見に基づき、ガン幹細胞を殺傷したり、ガン幹細胞を非ガン幹細胞に分化したりすることにより、各種腫瘍の進行を抑制し、転移を防止するための各種薬剤の開発が行われている(例えば、特許文献1〜3)。
特許文献1、2においては、それぞれ所定のポリエーテル化合物、アセトアミノフェン誘導体が、所定の培地において乳ガンや肺ガン等のガン幹細胞を減少させたことが記載されている。また、特許文献3においては、抗ガン剤であるドキソルビシンに対して経口血糖低下剤であるメトホルミンを併用することにより、培養された乳ガン由来のガン幹細胞及び非ガン幹細胞を死滅させることが記載されている。
Based on the above findings, various drugs have been developed to suppress the progression of various tumors and prevent metastasis by killing cancer stem cells or differentiating cancer stem cells into non-cancer stem cells. (For example, Patent Documents 1 to 3).
Patent Documents 1 and 2 describe that a predetermined polyether compound and an acetaminophen derivative reduced cancer stem cells such as breast cancer and lung cancer in a predetermined medium, respectively. Patent Document 3 describes killing cultured breast cancer-derived cancer stem cells and non-cancer stem cells by using metformin, an oral hypoglycemic agent, in combination with doxorubicin, an anticancer agent. Yes.

特開2011−213612号公報JP 2011-213612 A 特開2012−31076号公報JP 2012-31076 A 特表2013−503171号公報Special table 2013-503171 gazette

Medema,Nat Cell Biol 2013;15:338−344Medema, Nat Cell Biol 2013; 15: 338-344

しかしながら、現在までにガン幹細胞を標的とする治療法に関しての報告はわずかであり、いずれも生体外での予備的な検討に留まるなど、必ずしもガン幹細胞に関する知見を活かした各種腫瘍の治療方法は確立されていない。ガン幹細胞を非ガン幹細胞化等する薬剤が見出されることにより、各種腫瘍における腫瘍再発の抑制が可能となり、各種腫瘍の進行の遅延や消滅、転移の防止などが図られる結果、腫瘍の根治や延命治療が推進されると考えられる。特に、外科的な処置によっては完全切除が困難な腫瘍や、腫瘍再発が予後に大きな影響を与える腫瘍では、ガン幹細胞の非ガン幹細胞化は非常に有効な治療方法になることが期待される。   However, to date, there are only a few reports on therapies targeting cancer stem cells, all of which are limited to preliminary studies in vitro. It has not been. The discovery of drugs that transform cancer stem cells into non-cancer stem cells, etc., makes it possible to suppress the recurrence of tumors in various tumors, delay and extinguish the progression of various tumors, prevent metastasis, etc. Treatment is thought to be promoted. In particular, non-cancer stem cell conversion of cancer stem cells is expected to be a very effective treatment method for tumors that cannot be completely excised by surgical treatment or for tumors where tumor recurrence has a significant prognosis.

そこで、本発明は、各種腫瘍におけるガン幹細胞を非ガン幹細胞に分化する過程を介した治療薬を提供することを課題とし、特に、浸潤性の腫瘍であり正常組織との境界が不明瞭であるために外科的な処置のみによっては根治が困難な脳腫瘍に有効な治療薬を提供することを課題とする。更に脳腫瘍の中でも急速な腫瘍の増大により極めて進行が速いグリオブラストーマ等の神経膠腫を含む原発性脳腫瘍に有効性を有する治療薬を提供することを課題とする。   Therefore, the present invention has an object to provide a therapeutic agent through the process of differentiating cancer stem cells into non-cancer stem cells in various tumors. In particular, the present invention is an invasive tumor and the boundary with normal tissue is unclear. Therefore, it is an object of the present invention to provide an effective therapeutic agent for a brain tumor that is difficult to be cured only by a surgical procedure. It is another object of the present invention to provide a therapeutic agent that is effective for primary brain tumors including gliomas such as glioblastoma that progresses very rapidly due to rapid tumor growth.

本発明者らは、詳細な検討をおこなった結果、メトホルミンが脳腫瘍の治療薬として有用であるとの知見を得た。また、本発明者らは、この他にもメトホルミンの様々な新規用途を見出した。
本発明は、このような新しい知見に基づいて達成されたものである。
本発明は以下のとおりである。
[1] メトホルミン又はその薬理学的に許容される塩の少なくとも1種を有効成分として含有し、脳腫瘍に含まれるガン幹細胞の非ガン幹細胞への分化促進作用を示す分化促進薬。
[2] 前記ガン幹細胞がムサシ(musashi)、ネスチン(nestin)、bmi1及びsox2からなる群より選ばれる少なくとも1種の分子マーカーを発現するものである[1]に記載の分化促進薬。
[3] メトホルミン又はその薬理学的に許容される塩の少なくとも1種を有効成分として含有する脳腫瘍の治療薬。
[4] 前記脳腫瘍は、ムサシ(musashi)、ネスチン(nestin)、bmi1及びsox2からなる群より選ばれる少なくとも1種の分子マーカーを発現するガン幹細胞が含まれる[3]に記載の脳腫瘍の治療薬。
[5] 有効成分の投与量が500mg/日〜3000mg/日である[3]又は[4]に記載の脳腫瘍の治療薬。
[6] さらに、血中グルコース濃度を4.44mmol/L〜6.06mmol/Lに制御可能な成分を含む[3]〜[5]のいずれか1つに記載の脳腫瘍の治療薬。
[7] さらに、グルコース代謝拮抗薬を有効成分として含有する[3]〜[6]のいずれか1つに記載の脳腫瘍の治療薬。
[8] 前記グルコース代謝拮抗薬として、2−deoxyglucose、3−bromopyruvate及び3−bromo−2−oxopropionate−1−propyl esterからなる群より選ばれる少なくとも1種を含有する[7]に記載の脳腫瘍の治療薬。
[9] さらに、脳腫瘍に対する化学療法薬剤を有効成分として含有する[3]〜[6]のいずれか1つに記載の脳腫瘍の治療薬。
[10] 前記化学療法薬剤として、テモゾロミド、ニムスチン、カルムスチン、ロムスチン、ラニムスチン、プロカルバジン、ベバシズマブ、シスプラチン、カルボプラチン、ビンクリスチン、ブレオマイシン、インターフェロン、メソトレキセート、シタラビンからなる群より選ばれる少なくとも1種を含有する[9]に記載の脳腫瘍の治療薬。
[11] メトホルミン又はその薬理学的に許容される塩の少なくとも1種を有効成分として用いる脳腫瘍の治療方法。
[12] 前記脳腫瘍は、ムサシ(musashi)、ネスチン(nestin)、bmi1及びsox2からなる群より選ばれる少なくとも1種の分子マーカーを発現するガン幹細胞が含まれる[11]に記載の脳腫瘍の治療方法。
[13] 有効成分の投与量が500mg/日〜3000mg/日である[11]又は[12]に記載の脳腫瘍の治療方法。
[14] さらに、血中グルコース濃度を4.44mmol/L〜6.06mmol/Lに制御可能な成分を含む[11]〜[13]のいずれか1つに記載の脳腫瘍の治療方法。
[15] さらに、グルコース代謝拮抗薬を有効成分として用いる[11]〜[14]のいずれか1つに記載の脳腫瘍の治療方法。
[16] 前記グルコース代謝拮抗薬として、2−deoxyglucose、3−bromopyruvate及び3−bromo−2−oxopropionate−1−propyl esterからなる群より選ばれる少なくとも1種を用いる[15]に記載の脳腫瘍の治療方法。
[17] さらに、脳腫瘍に対する化学療法薬剤を有効成分として用いる[11]〜[14]のいずれか1つに記載の脳腫瘍の治療方法。
[18] 前記化学療法薬剤として、テモゾロミド、ニムスチン、カルムスチン、ロムスチン、ラニムスチン、プロカルバジン、ベバシズマブ、シスプラチン、カルボプラチン、ビンクリスチン、ブレオマイシン、インターフェロン、メソトレキセート、シタラビンからなる群より選ばれる少なくとも1種を用いる[17]に記載の脳腫瘍の治療方法。
As a result of detailed studies, the present inventors have found that metformin is useful as a therapeutic agent for brain tumors. In addition to the above, the present inventors have also found various new uses of metformin.
The present invention has been achieved based on such new findings.
The present invention is as follows.
[1] A differentiation-promoting agent that contains at least one of metformin or a pharmacologically acceptable salt thereof as an active ingredient and exhibits an action of promoting the differentiation of cancer stem cells contained in brain tumors into non-cancer stem cells.
[2] The differentiation promoting agent according to [1], wherein the cancer stem cell expresses at least one molecular marker selected from the group consisting of musashi, nestin, bmi1 and sox2.
[3] A therapeutic agent for brain tumors containing at least one of metformin or a pharmacologically acceptable salt thereof as an active ingredient.
[4] The therapeutic agent for brain tumor according to [3], wherein the brain tumor includes cancer stem cells expressing at least one molecular marker selected from the group consisting of musashi, nestin, bmi1 and sox2. .
[5] The therapeutic agent for brain tumor according to [3] or [4], wherein the dose of the active ingredient is 500 mg / day to 3000 mg / day.
[6] The therapeutic agent for brain tumor according to any one of [3] to [5], further comprising a component capable of controlling the blood glucose concentration to 4.44 mmol / L to 6.06 mmol / L.
[7] The therapeutic agent for brain tumor according to any one of [3] to [6], further comprising a glucose metabolism antagonist as an active ingredient.
[8] The brain tumor according to [7], which contains at least one selected from the group consisting of 2-deoxyglucose, 3-bromopyruvate, and 3-bromo-2-oxopropionate-1-propyester as the glucose metabolism antagonist. Remedy.
[9] The therapeutic agent for brain tumor according to any one of [3] to [6], further comprising a chemotherapeutic agent for brain tumor as an active ingredient.
[10] The chemotherapeutic agent contains at least one selected from the group consisting of temozolomide, nimustine, carmustine, lomustine, ranimustine, procarbazine, bevacizumab, cisplatin, carboplatin, vincristine, bleomycin, interferon, methotrexate, cytarabine [9] ] The therapeutic agent of the brain tumor of description.
[11] A method for treating a brain tumor using at least one of metformin or a pharmacologically acceptable salt thereof as an active ingredient.
[12] The brain tumor treatment method according to [11], wherein the brain tumor includes cancer stem cells that express at least one molecular marker selected from the group consisting of musashi, nestin, bmi1 and sox2. .
[13] The brain tumor treatment method according to [11] or [12], wherein the dose of the active ingredient is 500 mg / day to 3000 mg / day.
[14] The method for treating a brain tumor according to any one of [11] to [13], further comprising a component capable of controlling the blood glucose concentration to 4.44 mmol / L to 6.06 mmol / L.
[15] The method for treating a brain tumor according to any one of [11] to [14], further using a glucose metabolism antagonist as an active ingredient.
[16] The brain tumor treatment according to [15], wherein at least one member selected from the group consisting of 2-deoxyglucose, 3-bromopyruvate, and 3-bromo-2-oxopropionate-1-propyester is used as the glucose metabolism antagonist. Method.
[17] The method for treating a brain tumor according to any one of [11] to [14], further using a chemotherapeutic drug for the brain tumor as an active ingredient.
[18] As the chemotherapeutic agent, at least one selected from the group consisting of temozolomide, nimustine, carmustine, lomustine, ranimustine, procarbazine, bevacizumab, cisplatin, carboplatin, vincristine, bleomycin, interferon, methotrexate, cytarabine is used [17]. A method for treating a brain tumor according to claim 1.

本発明によれば、従来から人体に投与されてきた成分を有効成分とする腫瘍の治療薬が提供されると共に、特に脳腫瘍についての新規の治療薬を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while providing the therapeutic agent of the tumor which uses the component conventionally administered to the human body as an active ingredient, the novel therapeutic agent especially about a brain tumor can be provided.

実施例1にかかる結果を示したグラフである。3 is a graph showing the results according to Example 1. 実施例2にかかる結果を示したグラフである。6 is a graph showing the results according to Example 2. 実施例3にかかる電気泳動写真である。4 is an electrophoresis photograph according to Example 3. 実施例4にかかる結果を示したグラフである。It is the graph which showed the result concerning Example 4. 実施例5にかかる結果を示したグラフである。10 is a graph showing the results according to Example 5. 実施例6にかかる電気泳動写真である。6 is an electrophoresis photograph according to Example 6; 実施例7にかかる結果を示したグラフである。It is the graph which showed the result concerning Example 7. FIG. 実施例8にかかる結果を示したグラフである。10 is a graph showing the results according to Example 8. 実施例9にかかる結果を示したグラフである。10 is a graph showing the results according to Example 9. 実施例10にかかる結果を示したグラフである。10 is a graph showing the results according to Example 10. 実施例11にかかる結果を示したグラフである。It is the graph which showed the result concerning Example 11. FIG. 実施例12にかかる結果を示したグラフである。It is the graph which showed the result concerning Example 12. FIG. 実施例13にかかる結果を示したグラフである。It is the graph which showed the result concerning Example 13. FIG.

本発明は、手術摘出組織から樹立したガン幹細胞の培養細胞株に対して、糖尿病治療薬として知られるメトホルミンを単独で作用させることにより、ガン幹細胞が特有に有する増殖能が低下し、またガン幹細胞に特有の分子マーカーが減少、消失すること、及び、メトホルミンを作用させたガン細胞を移植したマウスにおいて、通常のガン幹細胞を移植したマウスと比較して長い生存期間が確保されたことに基づくものである。また、ガン幹細胞を移植したマウスに対してメトホルミンを単独投与することにより、生存期間を延長可能であることに基づくものである。   The present invention reduces the proliferation ability inherent to cancer stem cells by allowing Metformin, known as a therapeutic agent for diabetes, to act alone on a cultured cell line of cancer stem cells established from surgically isolated tissue. Based on the decrease and disappearance of molecular markers peculiar to cancer, and the fact that a long survival time was secured in mice transplanted with cancer cells treated with metformin compared to mice transplanted with normal cancer stem cells It is. Further, it is based on the fact that the survival period can be extended by administering metformin alone to mice transplanted with cancer stem cells.

本明細書において「〜」は、その前後に記載される数値をそれぞれ最小値および最大値として含む範囲を示すものとする。
本明細書において組成物中の各成分の量は、組成物中に各成分に該当する物質が複数存在する場合、特に断らない限り組成物中に存在する当該複数の物質の合計量を意味する。
以下、本発明について説明する。
In the present specification, “to” indicates a range including numerical values described before and after that as a minimum value and a maximum value, respectively.
In this specification, the amount of each component in the composition means the total amount of the plurality of substances present in the composition unless there is a specific notice when there are a plurality of substances corresponding to each component in the composition. .
The present invention will be described below.

<メトホルミン>
メトホルミンは、N,N−dimethylimidodicarbonimidic diamide(IUPAC命名法による物質名)(CAS登録番号;657−24−9)の別称であり、1,1−dimethylbiguanideとも呼ばれ、化学式C11(分子量129.164 g/mol)で表される。
また、メトホルミンの薬理学的に許容される塩としては、例えば、メトホルミン塩酸塩が挙げられる。下記構造で示されるメトホルミン塩酸塩は、商品名 メトグルコ(登録商標)として、大日本住友製薬株式会社等から販売されている。
<Metformin>
Metformin is an alternative name for N, N-dimethylimidbonbonide diamond (substance name according to IUPAC nomenclature) (CAS registration number: 657-24-9), and is also called 1,1-dimethylbiguanide and has the chemical formula C 4 H 11 N 5 ( The molecular weight is 129.164 g / mol).
Examples of the pharmacologically acceptable salt of metformin include metformin hydrochloride. Metformin hydrochloride represented by the following structure is sold by Sumitomo Dainippon Pharma Co., Ltd. under the trade name Metogluco (registered trademark).

本発明においては、メトホルミン及びその薬理学的に許容される塩のいずれかの種類を1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
なお、本明細書では、メトホルミン及びその薬理学的に許容される塩を、以下「メトホルミン」と総称することもある。
In the present invention, either one of metformin and a pharmacologically acceptable salt thereof may be used alone, or two or more thereof may be used in combination.
In the present specification, metformin and pharmacologically acceptable salts thereof are sometimes collectively referred to as “metformin” hereinafter.

本発明において標的とするガン幹細胞(Cancer Stem Cell)は、高い腫瘍形成能を有する未分化な細胞であり、未分化な状態で自己複製をする(細胞分裂によりガン幹細胞を生み出す)能力と、より分化度が高く腫瘍形成能をもたない非ガン幹細胞へと変化(分化)する能力に特徴づけられるガン細胞である。ガン幹細胞の存在や頻度を検出するための方法として、実験動物に腫瘍細胞を移植して腫瘍形成能を観察する移植実験方法が当業者に広く行われている。
また、ガン幹細胞は、胚性幹細胞をはじめとする種々の幹細胞の維持に関与するタンパク質であり、分子マーカーの一種として使用されるbmi1(B lymphoma Mo−MLV insertion region 1 homolog)や、胚性幹細胞をはじめとする種々の幹細胞の維持に関与する転写因子であり、同様に分子マーカーの一種として使用されるsox2を発現することによっても特徴づけられる。
The cancer stem cell targeted in the present invention is an undifferentiated cell having a high tumor forming ability, self-replicating in an undifferentiated state (producing cancer stem cells by cell division), and more It is a cancer cell characterized by its ability to change (differentiate) into a non-cancer stem cell with a high degree of differentiation and no tumorigenicity. As a method for detecting the presence and frequency of cancer stem cells, transplantation experiment methods in which tumor cells are transplanted into experimental animals to observe tumor forming ability are widely used by those skilled in the art.
Moreover, cancer stem cells are proteins involved in the maintenance of various stem cells including embryonic stem cells, and bmi1 (Blymphoma Mo-MLV insertion region 1 homolog) used as a kind of molecular marker, embryonic stem cells It is also a transcription factor involved in the maintenance of various stem cells including the above, and is also characterized by expressing sox2 used as a kind of molecular marker.

一方、本発明における非ガン幹細胞とは、腫瘍組織を形成する細胞であるガン幹細胞以外のガン細胞を意味する。非ガン幹細胞は腫瘍形成能をもたず、ガン幹細胞と比較してガン幹細胞が特異的に発現する分子マーカーの発現が低いことで特徴づけられる。   On the other hand, the non-cancer stem cell in the present invention means a cancer cell other than a cancer stem cell which is a cell forming a tumor tissue. Non-cancer stem cells have no tumorigenicity and are characterized by low expression of molecular markers that are specifically expressed by cancer stem cells compared to cancer stem cells.

ガン幹細胞から、非ガン幹細胞への分化は、ガン幹細胞が特異的に発現する分子マーカーと、非ガン幹細胞特異的に発現する分子マーカーとの発現量を通常用いられる方法により測定すること等によって確認することができる。具体的には、Piccirillo, Nature 2006;444:761−765に記載の方法等により、分子マーカーのフローサイトメトリー、免疫細胞化学、ウエスタンブロット解析等をすることにより測定することができる。本発明の実施例で使用される脳腫瘍のガン幹細胞については、脳腫瘍のガン幹細胞が分化して生じる非ガン幹細胞に特異的に発現するβIII−tubulin、GFAP等の分化マーカーの発現によって、ガン幹細胞の分化を確認することができる。
また、ガン幹細胞の基本概念として、ガン幹細胞から非ガン幹細胞への変化(分化)は不可逆的であることが前提とされている(Medema,Nat Cell Biol 2013;15:338−344)
Differentiation from cancer stem cells to non-cancer stem cells is confirmed by measuring the expression level of molecular markers that are specifically expressed by cancer stem cells and molecular markers that are specifically expressed by non-cancer stem cells by a commonly used method. can do. Specifically, it can be measured by flow cytometry of molecular markers, immunocytochemistry, Western blot analysis, etc. by the method described in Piccilillo, Nature 2006; 444: 761-765. Regarding the cancer stem cells of brain tumors used in the examples of the present invention, expression of differentiation markers such as βIII-tubulin and GFAP that are specifically expressed in non-cancer stem cells generated by differentiation of cancer stem cells of brain tumors, Differentiation can be confirmed.
In addition, as a basic concept of cancer stem cells, it is assumed that change (differentiation) from cancer stem cells to non-cancer stem cells is irreversible (Medema, Nat Cell Biol 2013; 15: 338-344).

以下に示す実施例において明らかにされるように、脳腫瘍におけるガン幹細胞の一種であるグリオブラストーマ(膠芽腫)の手術摘出組織から直接樹立したガン幹細胞培養細胞株(Matsuda, Sci Rep. 2012;2:516)をメトホルミンの存在下と非存在下において、それぞれ一定期間培養した細胞について種々の検討を行ったところ、メトホルミンの存在下での培養によりガン幹細胞の非ガン幹細胞への分化が促進されていることを示す結果が得られた。
つまり、ガン幹細胞をメトホルミンの存在下で培養することにより、メトホルミンを使用せずに培養した場合と比較して、A)その後の培養における浮遊細胞塊(sphere)形成能が低下、B)各種のガン幹細胞マーカーの発現が減少及び/又は消失、C)各種の分化マーカーの発現が上昇することが確認された。また、同様にメトホルミンの存在下と非存在下において一定期間培養した細胞をヌードマウスの脳内に移植したところ、メトホルミンの存在下で培養した細胞を移植した群において、有意に長い生存期間が観察された。
上記の結果は、いずれもメトホルミンの存在下で培養された細胞群においてガン幹細胞の割合(量)が低いことを示しており、メトホルミンがガン幹細胞の非ガン幹細胞への分化を促進した結果であると理解することができる。このことから、メトホルミンはガン幹細胞の非ガン幹細胞への分化を促進させる分化促進薬として機能することが把握される。
As will be clarified in the following examples, a cancer stem cell culture cell line (Matsuda, Sci Rep. 2012) established directly from a surgically removed tissue of glioblastoma (glioblastoma), which is a type of cancer stem cell in brain tumors; 2: 516) was examined for various periods in the presence and absence of metformin. When cultured in the presence of metformin, differentiation of cancer stem cells into non-cancer stem cells was promoted. The result which shows that it is was obtained.
In other words, by culturing cancer stem cells in the presence of metformin, A) the ability to form a suspended cell mass (sphere) in the subsequent culture is reduced, compared with the case of culturing without using metformin, and B) It was confirmed that the expression of cancer stem cell markers decreased and / or disappeared, and C) the expression of various differentiation markers increased. Similarly, when cells cultured for a certain period in the presence and absence of metformin were transplanted into the brain of nude mice, a significantly longer survival time was observed in the group transplanted with cells cultured in the presence of metformin. It was done.
The above results indicate that the ratio (amount) of cancer stem cells is low in the cell group cultured in the presence of metformin, and that metformin promoted differentiation of cancer stem cells into non-cancer stem cells. Can be understood. From this, it is understood that metformin functions as a differentiation promoting agent that promotes differentiation of cancer stem cells into non-cancer stem cells.

上記で用いたグリオブラストーマの手術摘出組織から直接樹立したガン幹細胞培養細胞株は、種々の幹細胞に関連する分子マーカーであるbmi1、sox2の他に、神経前駆細胞に強く発現するRNA結合タンパク質であって、分子マーカーの一種とされるムサシ(musashi)や、神経外胚葉の前駆細胞(幹細胞)に特有の中間径フィラメントであって、同様に分子マーカーの一種とされるネスチン(nestin)によって特徴づけられることが明らかになっており、これらの幹細胞マーカーの発現を特徴とするガン幹細胞に対して、メトホルミンは同様の効果を示すことが考えられる。
つまり、メトホルミンは原発性脳腫瘍の内の神経膠腫に相当するグリオブラストーマの組織に含まれるガン幹細胞に限定されることなく、bmi1、sox2、musashi、nestin等の分子マーカーが発現する脳腫瘍であれば、転移性脳腫瘍等の脳腫瘍においてもガン幹細胞の非ガン幹細胞への分化を促進させる分化促進薬として機能することが把握される。
The cancer stem cell culture cell line established directly from the surgically removed tissue of glioblastoma used above is an RNA-binding protein that is strongly expressed in neural progenitor cells in addition to bmi1 and sox2, which are molecular markers related to various stem cells. It is an intermediate filament unique to musashi, which is a kind of molecular marker, and progenitor cells (stem cells) of neuroectodermal, and is also characterized by nestin, which is also a kind of molecular marker Metformin is considered to have the same effect on cancer stem cells characterized by the expression of these stem cell markers.
That is, metformin is not limited to cancer stem cells contained in glioblastoma tissues corresponding to gliomas among primary brain tumors, but may be brain tumors that express molecular markers such as bmi1, sox2, musashi, and nestin. For example, it is understood that it functions as a differentiation promoting agent that promotes the differentiation of cancer stem cells into non-cancer stem cells in brain tumors such as metastatic brain tumors.

脳腫瘍は、浸潤性の腫瘍であり、正常組織との境界が不明瞭であるため、全腫瘍部を摘出することが極めて困難であるといわれている。そのため、脳腫瘍の基本的な治療法として、手術による腫瘍の摘出後に、放射線治療法又は化学療法が必要とされている(Stupp,New England J. Med. 2005;352:987−96)。特に、本発明で評価に使用したグリオブラストーマは、脳腫瘍の中でも急速な腫瘍の増大により極めて進行が速い悪性の神経膠腫であり、数週間単位で症状が悪化すると共に、すべての悪性腫瘍の中でも予後の悪いことが知られるものであり、有効な治療が困難であった。また悪性星状細胞腫等の悪性の神経膠腫においても、グリオブラストーマと共通の遺伝子異常をもつことが多く、組織型間での共存や一方から他方への変化が見られるなどの共通性のため一般的治療方法が類似し、同様の問題を有している。
本発明は、メトホルミンが脳腫瘍の中でも悪性度の高いグリオブラストーマ等に由来するガン幹細胞に対しても分化促進作用を有意に示すことを見出しものであり、神経膠腫等の原発性脳腫瘍の治療に貢献することが期待される。
A brain tumor is an invasive tumor, and its boundary with normal tissue is unclear, so it is said that it is extremely difficult to remove the entire tumor part. Therefore, radiation therapy or chemotherapy is required as a basic treatment for brain tumors after surgery to remove the tumor (Stupp, New England J. Med. 2005; 352: 987-96). In particular, the glioblastoma used for the evaluation in the present invention is a malignant glioma that progresses very rapidly due to rapid tumor growth among brain tumors, and its symptoms worsen in units of several weeks. Among them, it is known that the prognosis is bad, and effective treatment is difficult. In addition, malignant gliomas such as malignant astrocytoma often have common genetic abnormalities with glioblastoma, and there are commonities such as coexistence between tissue types and changes from one to the other. Therefore, the general treatment methods are similar and have similar problems.
The present invention has been found that metformin significantly shows a differentiation promoting action on cancer stem cells derived from glioblastoma having a high malignancy among brain tumors, and the treatment of primary brain tumors such as gliomas. Is expected to contribute.

また、以下に示す実施例における検討から、ガン幹細胞を脳内に移植したヌードマウスに対してメトホルミンを腹腔内に投与することにより、その後の生存期間を有意に延長できることが示され、ガン幹細胞を含む腫瘍の治療においてメトホルミンが有効であることが明らかにされた。このことから、メトホルミンがガン幹細胞を含む腫瘍の治療薬として機能することが把握される。なお、本明細書において、「治療」の語は、病状の根治の他に、病状の進行を遅らせ、生存期間を延長し、また外科的手術の後などの再発防止等の効果を生じさせることを意味するものとして使用する。
メトホルミンの投与により、ガン幹細胞を移植したヌードマウスが延命する理由は必ずしも明らかでないが、上記で説明したように、メトホルミンがガン幹細胞の分化促進効果を示すことが明らかであることから、ヌードマウスの体内においてもガン幹細胞の非ガン幹細胞への分化が促進され、この結果として腫瘍形成能力を喪失させ、腫瘍の増大が抑制された結果であると推察される。
メトホルミンがガン幹細胞に作用してその腫瘍形成能力を喪失させ、脳腫瘍の動物モデルにおいてその全身投与が治療的効果をもたらすことはこれまで全く知られておらず、今回の知見はメトホルミンを利用したガン幹細胞を標的とする新規脳腫瘍治療の開発につながるものである。また、単にガン幹細胞を殺傷するのではなく、ガン幹細胞を非ガン幹細胞へと変容させることで不可逆的に腫瘍形成能力を喪失させる機構が機能する点も本発明に特徴的である。尚、本発明ではメトホルミンが単独でもガン幹細胞を標的とした治療効果をもつことが示された。
In addition, the examination in the following examples show that administration of metformin intraperitoneally to nude mice transplanted with cancer stem cells in the brain can significantly extend the subsequent survival period. Metformin has been shown to be effective in the treatment of tumors including it. From this, it is understood that metformin functions as a therapeutic agent for tumors containing cancer stem cells. In this specification, the term “treatment” refers to the effect of delaying the progression of the disease state, extending the survival period, and preventing recurrence after surgery, in addition to the cure of the disease state. Is used to mean
The reason for the survival of nude mice transplanted with cancer stem cells by the administration of metformin is not necessarily clear, but as explained above, it is clear that metformin has an effect of promoting differentiation of cancer stem cells. It is presumed that the differentiation of cancer stem cells into non-cancer stem cells was promoted in the body, resulting in loss of tumor-forming ability and suppression of tumor growth.
It has never been known that metformin acts on cancer stem cells to lose its ability to form tumors, and its systemic administration has a therapeutic effect in animal models of brain tumors. This will lead to the development of new brain tumor therapies that target stem cells. It is also a feature of the present invention that a mechanism for irreversibly losing tumor-forming ability by changing cancer stem cells into non-cancer stem cells does not simply kill cancer stem cells. In the present invention, it was shown that metformin alone has a therapeutic effect targeting cancer stem cells.

なお、メトホルミンを特に脳腫瘍の薬物治療に用いようとした場合、血液脳関門の存在が問題となるが、この点については、メトホルミンが血液脳関門を通過可能であることは公知である(Labuzek, Pharmacol Rep. 2010 Sep−Oct;62(5):956−65)。この点からも、メトホルミンは脳腫瘍の治療薬としても期待される。   Note that the presence of the blood brain barrier poses a problem when metformin is used particularly for pharmacological treatment of brain tumors. In this regard, it is known that metformin can pass through the blood brain barrier (Labuzek, Pharmacol Rep. 2010 Sep-Oct; 62 (5): 956-65). In this respect, metformin is also expected as a therapeutic agent for brain tumors.

腫瘍の治療薬としてのメトホルミン、またはその薬学的に許容される塩の投与量及び投与回数は、投与形態、患者の年齢、体重、治療すべき症状の性質もしくは重篤度等により異なるが、副作用が問題にならない範囲で多いことが好ましい。具体的には、腫瘍の治療の観点からは3000mg/日程度を上限として一日一回ないし数回投与することが好ましい。しかしながら、これら投与量及び投与回数に関しては、前述の種々の条件に応じて調整されることが望ましいことはいうまでもない。   The dose and number of doses of metformin, or a pharmaceutically acceptable salt thereof, as a therapeutic agent for tumors vary depending on the dosage form, patient age, body weight, nature or severity of symptoms to be treated, etc. It is preferable that the amount is as long as it does not cause a problem. Specifically, from the viewpoint of tumor treatment, it is preferable to administer once or several times a day with an upper limit of about 3000 mg / day. However, it goes without saying that these doses and the number of doses are desirably adjusted according to the various conditions described above.

上記のとおり、腫瘍の治療薬としてのメトホルミンの投与量は副作用が問題にならない範囲で多いことが好ましいが、具体的には、糖尿病治療薬として米国FDAで認める上限である2550mg/日、又は、日本国内で認められる2250mg/日程度以下であれば、顕著な副作用がなく安全に投与できると考えられる点で好ましい。また、腫瘍の治療薬として実質的な薬効を生じるために、500mg/日程度以上の投与が好ましい。   As described above, it is preferable that the dosage of metformin as a therapeutic agent for tumors is large as long as side effects do not become a problem. Specifically, 2550 mg / day, which is the upper limit recognized by the US FDA as a therapeutic agent for diabetes, or If it is about 2250 mg / day or less recognized in Japan, it is preferable at the point which can be safely administered without a remarkable side effect. Moreover, in order to produce a substantial medicinal effect as a therapeutic agent for tumors, administration of about 500 mg / day or more is preferable.

なお、上記ガン幹細胞を移植したヌードマウスにおいて生存期間の延長効果が見られた際のメトホルミンの投与量は、ヒト(体重60kg)に換算して2500mg/日程度に相当する量であるのに対し、米国FDAで糖尿病治療薬として認められる使用量は2550mg/日、日本国内で認められた使用量は2250mg/日であり、メトホルミンの単独投与によっても、十分に副作用が抑制される範囲内の投与により腫瘍の治療効果が期待される。   It should be noted that the dose of metformin when the survival effect was observed in nude mice transplanted with the above cancer stem cells was equivalent to about 2500 mg / day in terms of human (body weight 60 kg). In the US FDA, the amount used as an antidiabetic agent is 2550 mg / day, the amount used in Japan is 2250 mg / day, and administration within a range in which side effects are sufficiently suppressed even by single administration of metformin Therefore, a therapeutic effect on the tumor is expected.

メトホルミンの投与方法は、任意である。例えば、経口投与だけではなく、非経口投与であってもよい。非経口投与の方法としては、皮下注射、静脈内注射、筋肉注射、腹腔内注射等が挙げられる。   The method of administration of metformin is arbitrary. For example, not only oral administration but parenteral administration may be used. Examples of parenteral administration include subcutaneous injection, intravenous injection, intramuscular injection, and intraperitoneal injection.

メトホルミンを経口投与する場合は、錠剤、カプセル剤、粉剤、液剤、エリキシル剤等の形態で、また、非経口投与する場合は、液剤又は懸濁化剤等の殺菌した液状の形態で用いられる。   When metformin is administered orally, it is used in the form of tablets, capsules, powders, solutions, elixirs, etc., and when administered parenterally, it is used in a sterilized liquid form such as solution or suspending agent.

メトホルミンが、上述のような形態で用いられる場合、固体又は液体の毒性のない製剤的担体が組成に含まれ得る。
固体担体の例としては通常のゼラチンタイプのカプセルが用いられる。
これらのカプセル、錠剤、粉末は一般的に、製剤全質量に対して、5質量%〜95質量%、好ましくは5質量%〜90質量%の有効成分を含む。
液状担体としては、水、石油、ピーナツ油、大豆油、ミネラル油、ゴマ油、生理食塩水、デキストロール、類似のショ糖溶液、エチレングリコール、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール等を用いることができる。
先に検討したように、メトホルミンの腫瘍の治療薬としての作用は、メトホルミンがガン幹細胞の分化促進効果を示すことに由来するものと推察され、腫瘍組織内で腫瘍形成能力を減退・喪失させる結果であると推察される。一方、実施例の結果に示されるように、メトホルミンはガン細胞に対する積極的な殺傷効果は有していないと考えられる。このため、メトホルミンを用いた治療方法としては、外科的処置により腫瘍を除去した後であって、残存腫瘍をわずかにした状態でメトホルミン投与を行い、残存腫瘍によるマクロ的な腫瘍組織の再発や転移の防止を主目的とした用法を採ることが好ましいと考えられる。
When metformin is used in the form as described above, a solid or liquid non-toxic pharmaceutical carrier may be included in the composition.
As an example of the solid carrier, a normal gelatin type capsule is used.
These capsules, tablets and powders generally contain 5% to 95% by weight, preferably 5% to 90% by weight, of the active ingredient relative to the total weight of the preparation.
As the liquid carrier, water, petroleum, peanut oil, soybean oil, mineral oil, sesame oil, physiological saline, dextrol, similar sucrose solution, ethylene glycol, propylene glycol, polyethylene glycol and the like can be used.
As previously discussed, the effect of metformin as a tumor therapeutic agent is presumed to be due to metformin's ability to promote the differentiation of cancer stem cells, resulting in decreased or lost tumor-forming ability in tumor tissue It is guessed that. On the other hand, as shown in the results of Examples, metformin is considered not to have an active killing effect on cancer cells. For this reason, as a treatment method using metformin, after removal of the tumor by surgical treatment, administration of metformin is performed with a small amount of residual tumor, and recurrence or metastasis of macroscopic tumor tissue due to the residual tumor. It is considered preferable to adopt a usage whose main purpose is prevention.

また、以下に示す実施例における検討から、メトホルミンがガン幹細胞を非ガン幹細胞へと分化促進する際に、細胞培養環境に存在するグルコース濃度が影響し、グルコース濃度の低下により分化促進が増強されることが明らかになっている。このような現象を生じる機構は必ずしも明らかでないが、腫瘍治療薬としてメトホルミンを人体に投与する際に適宜の手段により体内のグルコース濃度を低下させることにより、メトホルミンの腫瘍治療薬としての効果が高まると期待される。
ガンを含め種々の疾患に付随する様々なストレスが高血糖状態を将来することはよく知られたところであり(Nomikos,J Clin Med Res. 2012 Aug;4(4):237−41)、こういった高血糖状態がメトホルミンのガン幹細胞への治療効果を阻害する可能性は十分に推察される。メトホルミン自体も糖尿病治療薬であることから血糖降下作用が期待されるが、本発明による結果に示されるとおり、他の血糖降下作用をもつ薬剤の併用や、あるいはグルコース代謝拮抗物質により細胞へのグルコース取り込みを阻害し血糖降下疑似状態を作り出すことで、メトホルミンのガン幹細胞に対する治療効果を増強することが可能である。本発明はこのようなグルコース代謝を標的とする治療薬とメトホルミンとを組み合わせた、ガン幹細胞に対する新規治療法をその一部として含む。
Further, from the examination in the following examples, when metformin promotes differentiation of cancer stem cells into non-cancer stem cells, the concentration of glucose present in the cell culture environment affects, and the promotion of differentiation is enhanced by the decrease in glucose concentration. It has become clear. Although the mechanism that causes such a phenomenon is not always clear, when metformin is administered to the human body as a tumor therapeutic agent, the effect of metformin as a tumor therapeutic agent is increased by reducing the glucose concentration in the body by appropriate means. Be expected.
It is well known that various stresses associated with various diseases including cancer will lead to a hyperglycemic condition in the future (Nomicos, J Clin Med Res. 2012 Aug; 4 (4): 237-41). The possibility that the hyperglycemic state may inhibit the therapeutic effect of metformin on cancer stem cells is well suspected. Metformin itself is an anti-diabetic drug, so it is expected to have a hypoglycemic effect. By inhibiting uptake and creating a hypoglycemic state, it is possible to enhance the therapeutic effect of metformin on cancer stem cells. The present invention includes, as a part thereof, a novel therapeutic method for cancer stem cells, which is a combination of a therapeutic agent targeting such glucose metabolism and metformin.

腫瘍治療薬としてメトホルミンを人体に投与する際の体内のグルコース濃度は、人体に悪影響の無い範囲で低いことが望ましく、血中グルコース濃度として、4.44mmol/L〜6.06mmol/L(80mg/dL〜109mg/dL)に制御することが好ましい。   It is desirable that the glucose concentration in the body when metformin is administered to the human body as a tumor therapeutic agent is low within a range that does not adversely affect the human body, and the blood glucose concentration is 4.44 mmol / L to 6.06 mmol / L (80 mg / L). dL to 109 mg / dL).

血中グルコース濃度を、4.44mmol/L〜6.06mmol/L(80mg/dL〜109mg/dL)に制御することにより、血中グルコース濃度が110mg/dL以上である場合に比べて、メトホルミンのガン幹細胞を標的とする治療効果が増強することが期待される。
また、特に血中グルコース濃度は、4.44mmol/L〜5.22mmol/L(80mg/dL〜94mg/dL)に制御することがより好ましい。
ここで、本明細書において、血中グルコース濃度とは、空腹時血中グルコース濃度を意味する。なお、血中グルコース濃度は、採血後、通常の方法に従い、測定すればよい。
By controlling the blood glucose concentration to 4.44 mmol / L to 6.06 mmol / L (80 mg / dL to 109 mg / dL), compared with the case where the blood glucose concentration is 110 mg / dL or more, It is expected that the therapeutic effect targeting cancer stem cells will be enhanced.
In particular, the blood glucose concentration is more preferably controlled to be 4.44 mmol / L to 5.22 mmol / L (80 mg / dL to 94 mg / dL).
Here, in this specification, blood glucose concentration means fasting blood glucose concentration. In addition, what is necessary is just to measure a blood glucose level according to a normal method after blood collection.

腫瘍治療薬としてメトホルミンを人体に投与する際の体内のグルコース濃度は、食事の制限等による他、グルコース濃度を低下させる効果のある薬剤をメトホルミンに組み合わせて用いることもできる。
また、メトホルミンに、グルコース代謝拮抗薬を併用することがより好ましい。これにより、ガン幹細胞を標的とする腫瘍治療薬の治療効果を相乗的に向上できると期待される。
グルコース代謝拮抗薬としては、体内でのグルコース代謝を抑制する成分であれば特に制限はされない。グルコース代謝拮抗薬としては、具体的には、2−deoxyglucose、3−bromopyruvate及び3−bromo−2−oxopropionate−1−propyl ester等を挙げることができる。
As for the glucose concentration in the body when metformin is administered to the human body as a therapeutic agent for tumors, in addition to dietary restrictions and the like, a drug having an effect of lowering the glucose concentration can be used in combination with metformin.
In addition, it is more preferable to use a glucose metabolism antagonist in combination with metformin. This is expected to synergistically improve the therapeutic effect of tumor therapeutic agents targeting cancer stem cells.
The glucose metabolism antagonist is not particularly limited as long as it is a component that suppresses glucose metabolism in the body. Specific examples of the glucose metabolism antagonist include 2-deoxyglucose, 3-bromopyruvate, 3-bromo-2-oxopropionate-1-propylester, and the like.

メトホルミン及びグルコース代謝拮抗薬の投与方法は、任意である。例えば、経口投与だけではなく、非経口投与であってもよい。非経口投与の方法としては、皮下注射、静脈内注射、筋肉注射、腹腔内注射等が挙げられる。   The administration method of metformin and an antimetabolite is arbitrary. For example, not only oral administration but parenteral administration may be used. Examples of parenteral administration include subcutaneous injection, intravenous injection, intramuscular injection, and intraperitoneal injection.

また、本発明においては、前記と同様にグリオブラストーマの組織から樹立したガン幹細胞を脳内に移植したヌードマウスに対して、当該グリオブラストーマ等の悪性の神経膠腫に対して第1選択の化学療法薬剤として使用されるテモゾロミドをメトホルミンと併用投与することにより、ガン幹細胞の脳内移植からヌードマウスが脳腫瘍死するまでの生存期間が更に延長され、メトホルミンが単独のみならずテモゾロミド等の化学療法薬剤との併用でもその治療効果を発揮しうることが示された。
これにより、本発明ではメトホルミンが単独でもガン幹細胞を標的とした治療効果をもつことが示された他、化学療法薬剤等の他の抗がん剤との併用療法が有効であることを示され、本発明はメトホルミンの単独使用と共に、他の抗がん剤との併用による神経膠腫等の脳腫瘍の治療をその一部として含んでいる。
In the present invention, the first selection for malignant gliomas such as the glioblastoma is performed on nude mice transplanted in the brain with cancer stem cells established from the tissue of glioblastoma as described above. The combined use of temozolomide, which is used as a chemotherapeutic agent, with metformin further extends the survival period from transplantation of cancer stem cells to brain tumors when nude mice die of brain tumors, and metformin alone and other chemicals such as temozolomide It was shown that the therapeutic effect can be exerted even in combination with therapeutic drugs.
Thus, in the present invention, it has been shown that metformin alone has a therapeutic effect targeting cancer stem cells, and that combination therapy with other anticancer agents such as chemotherapeutic drugs is effective. The present invention includes the treatment of brain tumors such as glioma by using metformin alone and in combination with other anticancer agents.

メトホルミンと化学療法薬剤の併用により、ガン幹細胞を脳内移植されたヌードマウスに対する治療効果が高まる理由は必ずしも明らかでないが、メトホルミンによるガン幹細胞の分化促進効果と化学療法薬剤による非ガン幹細胞の殺傷効果が相乗的に作用する機構や、メトホルミンが存在することによるガン幹細胞や非がん幹細胞の化学療法薬剤に対する感受性が変化する等の機構が考えられる。
メトホルミンと併用される化学療法薬剤は、治療の対象とされる腫瘍の治療効果が見込まれるものであれば特に制限はされない。メトホルミンと併用される化学療法薬剤としては、具体的には、神経膠腫に対する場合にはテモゾロミドの他、一般に脳腫瘍等に対して使用されるニムスチン、カルムスチン、ロムスチン、ラニムスチン、プロカルバジンなどのアルキル化剤、ベバシズマブなどの分子標的薬、シスプラチン、カルボプラチンなどの白金製剤、ブレオマイシン、インターフェロン及びメソトレキセート・シタラビン、ビンクリスチン等が挙げられる。
メトホルミンと併用される化学療法薬剤の投与量は、使用する化学療法薬剤の種類に応じて適宜設定することができるが、メトホルミンとの併用により生じる作用を考慮して、適宜調整されることが望ましい。
また、メトホルミンがガン幹細胞の非がん幹細胞への分化を促進していると考えられることから、上記化学療法薬剤の併用投与以外にも、放射線療法のような特に非がん幹細胞の殺傷を目的とする従来のガン治療法との併用も効果的であると考えられる。更に、メトホルミンをガン幹細胞の非がん幹細胞への分化を促進する他の分化促進薬と併用することも有効と考えられる。
また、メトホルミンがガン幹細胞の非がん幹細胞への分化を促進すること、及び、顕著な副作用を有しないことを利用して、特に、脳腫瘍等の外科的な処置のみによっては根治が困難な腫瘍に対して外科的処置、放射線治療、化学療法、その他従来一般的に施行されているガン治療法のみによっては根治が困難な脳腫瘍に対して、これらの治療を行った後の再発を防止するために、適宜の量を投与することも有効である。
The reason why the combined use of metformin and chemotherapeutic drugs increases the therapeutic effect on nude mice transplanted with cancer stem cells in the brain is not necessarily clear, but metformin promotes differentiation of cancer stem cells and kills non-cancer stem cells with chemotherapeutic drugs Are considered to be synergistic mechanisms, and the presence of metformin changes the sensitivity of cancer stem cells and non-cancer stem cells to chemotherapeutic drugs.
The chemotherapeutic agent used in combination with metformin is not particularly limited as long as the therapeutic effect of the tumor to be treated is expected. As chemotherapeutic drugs used in combination with metformin, specifically, in the case of glioma, in addition to temozolomide, alkylating agents such as nimustine, carmustine, lomustine, ranimustine, procarbazine generally used for brain tumors, etc. Molecular target drugs such as bevacizumab, platinum preparations such as cisplatin and carboplatin, bleomycin, interferon, methotrexate / cytarabine, and vincristine.
The dose of the chemotherapeutic drug used in combination with metformin can be appropriately set according to the type of chemotherapeutic drug to be used, but it is desirable to adjust appropriately in consideration of the action caused by the combined use with metformin. .
In addition, since metformin is thought to promote the differentiation of cancer stem cells into non-cancer stem cells, in addition to the combined administration of the above chemotherapeutic drugs, it is particularly intended for killing non-cancer stem cells such as radiotherapy. The combined use with the conventional cancer therapy is considered effective. Furthermore, it is considered effective to use metformin in combination with other differentiation promoting agents that promote the differentiation of cancer stem cells into non-cancer stem cells.
In addition, by utilizing the fact that metformin promotes the differentiation of cancer stem cells into non-cancer stem cells and has no significant side effects, tumors that are difficult to cure, especially only by surgical treatment such as brain tumors, etc. To prevent recurrence after these treatments for brain tumors that are difficult to cure only by surgical treatment, radiation therapy, chemotherapy, or other conventional cancer treatments It is also effective to administer an appropriate amount.

また、本発明の脳腫瘍の治療薬は、ヒトだけではなく、例えば、マウス、ラット、ウサギ、ヒツジ、ブタ、ウシ、ウマ、トリ、ネコ、イヌ、サル、チンパンジー等の温血動物に対しても有効である。   Further, the therapeutic agent for brain tumor of the present invention is not limited to humans, for example, for warm blooded animals such as mice, rats, rabbits, sheep, pigs, cows, horses, birds, cats, dogs, monkeys, chimpanzees and the like. It is valid.

以下、本発明を実施例にて詳細に説明する。しかしながら、本発明はそれらに何ら限定されるものではない。
[実施例1]
脳腫瘍のガン幹細胞の分化促進に対するメトホルミンの効果を調べるため、特に、原発性脳腫瘍を代表する神経膠腫、その中でも最も悪性度の高いグリオブラストーマの手術摘出組織から直接樹立したガン幹細胞培養細胞株(Matsuda, Sci Rep. 2012;2:516)を用いて以下の検討を行った。
脳腫瘍由来のガン幹細胞の重要な特徴の一つに通常の幹細胞培養条件下では培養皿に接着することなく浮遊細胞塊(sphere)を形成することが挙げられる(Dirks, Mol Oncol. 2010 Oct;4(5):420−30)。そこで、以下の検討では、この性質を指標にメトホルミンのガン幹細胞の分化促進効果を検討した。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples. However, the present invention is not limited to them.
[Example 1]
In order to examine the effect of metformin on the promotion of differentiation of cancer stem cells in brain tumors, in particular, a cancer stem cell culture cell line established directly from the surgically isolated tissue of glioma, which is representative of primary brain tumors, among which the most aggressive glioblastoma (Matsuda, Sci Rep. 2012; 2: 516) was used for the following investigation.
One of the important features of cancer stem cells derived from brain tumors is the formation of floating cell mass (Dirks, Mol Oncol. 2010 Oct; 4) without adhering to the culture dish under normal stem cell culture conditions. (5): 420-30). Therefore, in the following examination, the effect of metformin on the differentiation of cancer stem cells was examined using this property as an index.

Matsuda, Sci Rep. 2012;2:516に記載の方法に従いグリオブラストーマ手術摘出組織から直接樹立したガン幹細胞を、1mMのメトホルミンを含む培地(Metformin)と含まない培地(Control)で3日間培養、メトホルミンを含まない培地を用いてメトホルミンを洗浄除去後、各培養条件の細胞から1x10個を採取してsphere形成条件(Matsuda, Sci Rep. 2012;2:516に記載の条件)で培養を行った。なお、培地は、グルコース濃度が17.5mMの市販の培養液(Invitrogen社から販売されているDMEM/F12培地、製品番号17504−044)にグルコースを添加して26.2mMに調整して使用した。
結果を図1に示す。図1中、「1st passage」はsphere形成培養3日後のsphere数を示している。sphere形成培養開始3日後に細胞を分離し、1x10個の細胞を再度sphere形成条件で3日間培養した後のsphere数を「2nd passage」のsphere数として計測した。図中、「*」は統計学的有意差(P<0.05)があることを示す。
図1に示された結果から明らかである通り、メトホルミンを洗浄により除去した後も、メトホルミンを含む培地で培養された細胞は、ガン幹細胞のsphere形成能を持続的に抑制していることが示されている。すなわち、メトホルミンはガン幹細胞によるsphere形成を抑制することが明らかとなった。この結果はメトホルミンがガン幹細胞を非ガン幹細胞に分化誘導している可能性、ガン幹細胞の増殖を著しく抑制している可能性の他、細胞を殺傷している可能性を示している。
Matsuda, Sci Rep. 2012; 2: 516, cancer stem cells established directly from glioblastoma surgically-extracted tissue are cultured in a medium containing 1 mM metformin (Metformin) and a medium not containing (Control) for 3 days, and a medium not containing metformin After washing and removing metformin using 1, 1 × 10 3 cells were collected from the cells under each culture condition and cultured under the sphere formation conditions (conditions described in Matsuda, Sci Rep. 2012; 2: 516). The medium was adjusted to 26.2 mM by adding glucose to a commercially available culture solution having a glucose concentration of 17.5 mM (DMEM / F12 medium sold by Invitrogen, product number 17504-044). .
The results are shown in FIG. In FIG. 1, “1st passage” indicates the number of spheres after 3 days of sphere formation culture. Three days after the start of sphere formation culture, the cells were separated, and the number of spheres after culturing 1 × 10 3 cells again under sphere formation conditions for 3 days was counted as the sphere number of “2nd passage”. In the figure, “*” indicates that there is a statistically significant difference (P <0.05).
As is clear from the results shown in FIG. 1, even after the removal of metformin by washing, the cells cultured in a medium containing metformin continuously suppress the sphere-forming ability of cancer stem cells. Has been. That is, it was revealed that metformin suppresses sphere formation by cancer stem cells. This result indicates that metformin may induce cancer stem cells to differentiate into non-cancer stem cells, may significantly suppress the growth of cancer stem cells, and may also kill cells.

[実施例2]
メトホルミンによる細胞殺傷の有無について検討を行った。
実施例1に記載の方法と同様の方法によりグリオブラストーマ手術摘出組織から直接樹立したガン幹細胞を、グルコース濃度を26.2mMとした培地で3日間培養する際に、メトホルミンを含まない培地、及び1mM〜10mMの各濃度のメトホルミンを含む培地を使用し、培養後の生細胞数、死細胞数を計測した。細胞の生死は色素排除法により行い、細胞の生存率(cell viability)は生細胞数/(生細胞数+死細胞数)により算出した。
メトホルミン濃度を0mM,1mM,10mMとした培地における結果を図2に示す。本検討によれば、メトホルミン濃度が6mM以下の場合には細胞の生存率の低下は認められず、図2に示された結果から明らかである通り、実施例1で採用したメトホルミン濃度(1mM)では細胞の生存率の低下は認められなかった。
この結果を考慮すれば、実施例1の結果は、メトホルミンによる細胞の殺傷に起因したものでなく、ガン幹細胞が非ガン幹細胞に分化誘導され、及び/又は、ガン幹細胞の増殖が著しく抑制された結果であると推察される。
[Example 2]
The presence or absence of cell killing by metformin was examined.
When cancer stem cells established directly from glioblastoma surgically-extracted tissue by the same method as described in Example 1 are cultured in a medium with a glucose concentration of 26.2 mM for 3 days, and a medium not containing metformin, and A medium containing metformin at each concentration of 1 mM to 10 mM was used, and the number of living cells and the number of dead cells after culture were counted. Cell viability was determined by the dye exclusion method, and cell viability was calculated by viable cell count / (viable cell count + dead cell count).
FIG. 2 shows the results in a medium with metformin concentrations of 0 mM, 1 mM, and 10 mM. According to this study, when the metformin concentration is 6 mM or less, the cell viability is not decreased, and as is clear from the results shown in FIG. 2, the metformin concentration (1 mM) employed in Example 1 is used. No decrease in cell viability was observed.
Considering this result, the result of Example 1 was not caused by cell killing by metformin, but cancer stem cells were induced to differentiate into non-cancer stem cells and / or proliferation of cancer stem cells was remarkably suppressed. Inferred to be the result.

[実施例3]
メトホルミンの存在下でのガン幹細胞の培養後における、ガン幹細胞の分化度に関する検討を行った。
脳腫瘍のガン幹細胞は一般的にsphereを形成するが、sphereを形成する脳腫瘍細胞が必ずしもガン幹細胞とは限らない。そこで実験に用いたガン幹細胞におけるガン幹細胞マーカー(Dahlrot,Int J Clin Exp Pathol. 2013;6(3):334−48)の発現を調べた。
実施例1に記載の方法と同様の方法によりグリオブラストーマ手術摘出組織から直接樹立したガン幹細胞を1mMのメトホルミンを含む培地(Met)と含まない培地(Cont.)で3日間培養したのち細胞を回収した。Matsuda, Sci Rep. 2012;2:516に記載の方法に従い細胞中のタンパク質を溶出させ、各種タンパク質(Nestin、Musashi、Bmi1、GFAP、βIII−tubulin、Actin)の発現量をウエスタンブロット法により解析した。なお、Actinの発現量は等量のタンパク質が泳動されていることを確認するために解析した。
結果を図3に示す。図3に示された結果より明らかである通り、メトホルミンを含まない培地で培養したグリオブラストーマガン幹細胞(図3中、Cont.のレーン)は、Nestin、Bmi1、Musashiなどの幹細胞マーカーを発現していることが確認された。これに対し、メトホルミンを含む培地で培養したガン幹細胞(図3中、Metのレーン)では、これら幹細胞マーカーの発現が減少又は消失していた(図3中、Metのレーン)。また、ガン幹細胞をメトホルミンを含む培地で培養した場合には、神経細胞の分化マーカー(βIII−tubulin)、アストロサイトの分化マーカー(glial fibrillary acidic protein;GFAP)(Singh, Cancer Res. 2003 Sep 15;63(18):5821−8)が発現した。
[Example 3]
The degree of differentiation of cancer stem cells after culturing cancer stem cells in the presence of metformin was examined.
Brain stem cancer stem cells generally form spheres, but brain tumor cells that form spheres are not necessarily cancer stem cells. Therefore, the expression of a cancer stem cell marker (Dahlot, Int J Clin Exp Pathol. 2013; 6 (3): 334-48) in the cancer stem cells used in the experiment was examined.
After culturing cancer stem cells directly established from glioblastoma surgically-extracted tissue by a method similar to that described in Example 1 in a medium containing 1 mM metformin (Met) and a medium not containing (Cont.) For 3 days, It was collected. Matsuda, Sci Rep. 2012; 2: 516, proteins in the cells were eluted, and the expression levels of various proteins (Nestin, Musashi, Bmi1, GFAP, βIII-tubulin, Actin) were analyzed by Western blotting. In addition, the expression level of Actin was analyzed in order to confirm that an equal amount of protein was migrated.
The results are shown in FIG. As apparent from the results shown in FIG. 3, glioblastoma cancer stem cells cultured in a medium not containing metformin (Cont. Lane in FIG. 3) express stem cell markers such as Nestin, Bmi1, and Musashi. It was confirmed that In contrast, the expression of these stem cell markers was reduced or disappeared in cancer stem cells cultured in a medium containing metformin (Met lane in FIG. 3) (Met lane in FIG. 3). In addition, when cancer stem cells are cultured in a medium containing metformin, a differentiation marker for nerve cells (βIII-tubulin), a differentiation marker for astrocytes (glial fibrous acid protein; GFAP) (Singh, Cancer Res. 2003 Sep 15; 63 (18): 5821-8) was expressed.

[実施例4]
さらにメトホルミンを含む培地での培養による、神経細胞の分化マーカー(βIII−tubulin)、アストロサイトの分化マーカー(GFAP)の発現に対する影響を、免疫細胞化学法により検討した。
実施例1に記載の方法と同様の方法によりグリオブラストーマ手術摘出組織から直接樹立したガン幹細胞を1mMのメトホルミンを含む培地(Metformin)と含まない培地(Control)で3日間、6日間培養したところで固定を行い、免疫細胞化学法によりGFAP、及びβIII−tubulinの免疫染色を行った。同時に、ヘキスト染色により細胞核を染色することで、染色を受けた全細胞数を計数した。
結果を図4に示す。図4は全細胞数に対するGFAP、βIII−tubulin陽性細胞の割合を示している。なお、図中「*」は統計学的有意差(P<0.05)があることを示す。
図4の結果から明らかである通り、メトホルミンを含む培地での培養によりβIII−tubulin及びGFAPのいずれの分化マーカーも発現の上昇が認められ、実施例3における結果と同様の傾向が確認された。
実施例3,4の結果は、いずれもメトホルミンが本来未分化なガン幹細胞を分化したガン細胞、すなわち非ガン幹細胞へと変質させていることを示している。このため実施例1で確認されたメトホルミンを含む培地での培養によるガン幹細胞によるsphere形成の抑制は、メトホルミンによりガン幹細胞が非ガン幹細胞へと分化した結果、sphere形成能を失ったことによると解される。
[Example 4]
Furthermore, the influence on the expression of neuronal differentiation marker (βIII-tubulin) and astrocyte differentiation marker (GFAP) by culturing in a medium containing metformin was examined by immunocytochemistry.
Cancer stem cells directly established from glioblastoma surgically-extracted tissue by the same method as described in Example 1 were cultured in a medium containing 1 mM metformin (Metformin) and a medium not containing (Control) for 3 days and 6 days. After fixation, immunostaining of GFAP and βIII-tubulin was performed by immunocytochemistry. At the same time, the cell nuclei were stained by Hoechst staining to count the total number of stained cells.
The results are shown in FIG. FIG. 4 shows the ratio of GFAP and βIII-tubulin positive cells to the total number of cells. In the figure, “*” indicates that there is a statistically significant difference (P <0.05).
As is clear from the results in FIG. 4, the expression of both βIII-tubulin and GFAP differentiation markers was increased by culturing in a medium containing metformin, and the same tendency as the results in Example 3 was confirmed.
The results of Examples 3 and 4 all indicate that metformin has transformed originally undifferentiated cancer stem cells into differentiated cancer cells, that is, non-cancer stem cells. For this reason, suppression of sphere formation by cancer stem cells by culturing in a medium containing metformin confirmed in Example 1 is considered to be due to the loss of sphere formation ability as a result of differentiation of cancer stem cells into non-cancer stem cells by metformin. Is done.

[実施例5]
上記実施例1〜4において、メトホルミンによる分化誘導によりガン幹細胞がsphere形成能を失うことが推察された。一方、上記のとおり、ガン幹細胞は未分化であるとともに、腫瘍形成能をもつことを特徴とするガン細胞である。そこで、本実施例においては、メトホルミンによる分化誘導により、実際にガン幹細胞がその重要な性質である腫瘍形成能を失っているか否かについて検討を行った。なお、ガン幹細胞の基本概念において、ガン幹細胞から非ガン幹細胞への変化は不可逆的であることが前提とされている。
具体的には、ガン幹細胞をメトホルミンを含む培地での培養したものを、マウス脳内に移植して、その後の生存期間の変化により移植したガン細胞の腫瘍形成能を検討した。
実施例1に記載の方法と同様の方法によりグリオブラストーマ手術摘出組織から直接樹立したガン幹細胞を1mMのメトホルミンを含む培地(Metformin)と含まない培地(Control)で3日間培養し、その後にメトホルミンを洗浄除去後、各々1x10個の細胞をヌードマウス脳内(各群5匹)に移植し、ヌードマウスが脳腫瘍死するまでの生存期間をカプランマイヤー生存曲線にて表した。なお、本明細書に記載したヌードマウスを用いた各種検討は、山形大学動物実験委員会の承認を得て行った。
結果を図5に示す。図中「*」は統計学的有意差(P<0.05)があることを示す。
図5に示された結果より明らかである通り、メトホルミンを含まない培地で培養したガン幹細胞を移植した場合と比較して、メトホルミンを含む培地で培養したガン幹細胞を移植した場合のほうが、マウスが細胞移植後脳腫瘍により死亡するまでの期間、すなわち生存期間が延長することが示された。
なお、実施例2で示された通り、本実施例において作用させたメトホルミンの濃度が細胞死を誘導する濃度ではないことは明らかである。また、メトホルミン暴露は一時的であり移植時にはメトホルミンが除去されている。これらを考慮に入れると、実施例5で得られた結果は一過的なメトホルミンとの接触が、多くのガン幹細胞を、腫瘍形成能力をもたない非ガン幹細胞へと不可逆的に変化させたという考え方を支持している。つまり、メトホルミンを含む培地での培養によりガン幹細胞が非ガン幹細胞へと分化する結果、通常の幹細胞培養条件下におけるsphere形成能を失うと共に、生体内における腫瘍形成能力が失われると解される。
[Example 5]
In Examples 1 to 4 above, it was speculated that cancer stem cells lost the ability to form sphere due to differentiation induction by metformin. On the other hand, as described above, cancer stem cells are undifferentiated and have the ability to form tumors. Thus, in this example, whether or not cancer stem cells actually lost the tumor-forming ability, which is an important property, was examined by differentiation induction with metformin. In the basic concept of cancer stem cells, it is assumed that the change from cancer stem cells to non-cancer stem cells is irreversible.
Specifically, cancer stem cells cultured in a medium containing metformin were transplanted into a mouse brain, and the tumor-forming ability of the transplanted cancer cells was examined by changing the survival period thereafter.
Cancer stem cells established directly from glioblastoma surgically-extracted tissue by the same method as described in Example 1 were cultured for 3 days in a medium containing 1 mM metformin (Metformin) and a medium not containing (Control), and then metformin After washing, 1 × 10 4 cells were transplanted into the brain of nude mice (5 mice per group), and the survival time until the nude mice died of brain tumor was expressed by Kaplan-Meier survival curve. Various studies using nude mice described in this specification were conducted with the approval of the Yamagata University Animal Experiment Committee.
The results are shown in FIG. In the figure, “*” indicates that there is a statistically significant difference (P <0.05).
As is clear from the results shown in FIG. 5, the mice were transplanted with cancer stem cells cultured in a medium containing metformin as compared with transplanting cancer stem cells cultured in a medium not containing metformin. It was shown that the period until cell death after cell transplantation, that is, the survival time was prolonged.
In addition, as shown in Example 2, it is clear that the concentration of metformin acted in this example is not a concentration that induces cell death. Moreover, metformin exposure is temporary and metformin is removed at the time of transplantation. Taking these into account, the results obtained in Example 5 show that transient contact with metformin irreversibly changed many cancer stem cells into non-cancer stem cells without tumorigenic potential. This idea is supported. That is, it is understood that cancer stem cells differentiate into non-cancer stem cells by culturing in a medium containing metformin, resulting in loss of sphere formation ability under normal stem cell culture conditions and loss of tumor formation ability in vivo.

[実施例6]
本実施例においては、上記で検討したメトホルミンが示すガン幹細胞の分化促進作用に関して、メトホルミンを作用させる際のグルコース濃度の影響を検討する。つまり、実施例1〜実施例5ではグルコース濃度が26.2mMの培養液を用いたのに対し、更に低いグルコース濃度におけるメトホルミンの効果を検証する。このグルコース濃度の培養液はグルコース濃度が17.5mMの市販の培養液(Invitrogen社から販売されているDMEM/F12培地、製品番号11320−082)にグルコースを添加して調製している。
実施例1に記載の方法と同様の方法によりグリオブラストーマ手術摘出組織から直接樹立したガン幹細胞を1mMのメトホルミンを含む培地(Metformin+)と含まない培地(Metformin−)で培養した。その際、それぞれの場合の培養液として、グルコース濃度が17.5mMの市販の培養液(Invitrogen社から販売されているDMEM/F12培地、製品番号11320−082)、及び、当該培養液にグルコースを添加してグルコース濃度を26.2mMとした培養液の2種類を用いて培養を行った。それぞれ、3日間の培養の後に細胞を回収、細胞中のタンパク質を溶出し、各種タンパク質(βIII−tubulin、GFAP、Musashi、Sox2、Actin)の発現量をウエスタンブロット法により解析した。Actinの発現量は等量のタンパク質が泳動されていることを確認するために解析した。
結果を図6に示す。図6に示された結果より明らかである通り、グルコース濃度が26.2mMの場合と比較して、グルコース濃度17.5mMの条件下では幹細胞マーカー(Musashi、Sox2)の発現減少の程度と、分化マーカー(βIII−tubulin、GFAP)の発現亢進の程度が共に増強された。この結果は、メトホルミンを含む培地での培養によりガン幹細胞が非ガン幹細胞へと分化する程度は、培地中のグルコース濃度に影響を受け、グルコース濃度が低い場合に分化促進が増強されることが明らかとなった。
[Example 6]
In this example, the effect of glucose concentration when metformin is applied is examined with respect to the differentiation promoting action of cancer stem cells exhibited by metformin examined above. That is, in Examples 1 to 5, the culture solution having a glucose concentration of 26.2 mM was used, whereas the effect of metformin at a lower glucose concentration was verified. The culture solution having this glucose concentration is prepared by adding glucose to a commercially available culture solution having a glucose concentration of 17.5 mM (DMEM / F12 medium sold by Invitrogen, product number 11320-082).
Cancer stem cells established directly from glioblastoma surgically-extracted tissues by the same method as described in Example 1 were cultured in a medium containing 1 mM metformin (Metformin +) and a medium not containing (Metformin−). At that time, as a culture solution in each case, a commercially available culture solution having a glucose concentration of 17.5 mM (DMEM / F12 medium sold by Invitrogen, product number 11320-082), and glucose in the culture solution. Cultivation was performed using two types of culture solutions added to a glucose concentration of 26.2 mM. Cells were collected after 3 days of culture, the proteins in the cells were eluted, and the expression levels of various proteins (βIII-tubulin, GFAP, Musashi, Sox2, Actin) were analyzed by Western blotting. The expression level of Actin was analyzed in order to confirm that an equal amount of protein was migrated.
The results are shown in FIG. As is clear from the results shown in FIG. 6, the degree of decrease in the expression of the stem cell marker (Musashi, Sox2) and differentiation under the condition of the glucose concentration of 17.5 mM as compared with the case of the glucose concentration of 26.2 mM. The degree of enhanced expression of the marker (βIII-tubulin, GFAP) was enhanced together. This result shows that the degree of differentiation of cancer stem cells into non-cancer stem cells by culturing in a medium containing metformin is affected by the glucose concentration in the medium, and the promotion of differentiation is enhanced when the glucose concentration is low. It became.

[実施例7]
本実施例では、ガン幹細胞の培地での培養後における非ガン幹細胞の割合について、メトホルミンの有無、及びグルコース濃度の影響を免疫細胞化学法により調べた。
実施例6に記載の方法と同様の方法によりグリオブラストーマ手術摘出組織から直接樹立したガン幹細胞を1mMのメトホルミンを含む培地(Metformin+)と含まない培地(Metformin−)で培養した。その際、それぞれの場合につき培地中のグルコース濃度を26.2mMと17.5mMとの2種類とした。それぞれ、3日間の培養の後に固定を行い、免疫細胞化学法によりβIII−tubulin、glial fibrilary acidic protein(GFAP)の免疫染色を行った。同時に、ヘキスト染色により細胞核を染色することで、染色を受けた全細胞数を計数した。
結果を図7に示す。図は全細胞数に対するGFAP、βIII−tubulin陽性細胞の割合を示している。図中「*」は統計学的有意差(P<0.05)があることを示す。また、「n.s.」は統計学的有意差がないことを示す。
図7に示された結果より明らかである通り、メトホルミンを含まない培地においては、グルコース濃度によらず非ガン幹細胞の割合が1割程度であった。これに対して、メトホルミンを含む培地においては、グルコース濃度26.5mMでは4割程度のガン幹細胞が非ガン幹細胞に変化し、更に、グルコース濃度17.5mMでは8割近い細胞がこの時点で非ガン幹細胞へと変化していることが示唆された。
この結果から、メトホルミンがガン幹細胞を非ガン幹細胞へと分化促進する際に、細胞培養環境に存在するグルコース濃度が影響し、低いグルコース濃度において分化促進が増強されると解される。
[Example 7]
In this example, the presence or absence of metformin and the effect of glucose concentration were examined by immunocytochemistry for the proportion of non-cancer stem cells after culturing in a cancer stem cell medium.
Cancer stem cells established directly from glioblastoma surgically-extracted tissue by the same method as described in Example 6 were cultured in a medium containing 1 mM metformin (Metformin +) and a medium not containing (Metformin−). At that time, the glucose concentration in the medium was 26.2 mM and 17.5 mM for each case. In each case, the cells were fixed after 3 days of culture, and immunostaining of βIII-tubulin and glial fibrous acid protein (GFAP) was performed by immunocytochemistry. At the same time, the cell nuclei were stained by Hoechst staining to count the total number of stained cells.
The results are shown in FIG. The figure shows the ratio of GFAP and βIII-tubulin positive cells to the total number of cells. In the figure, “*” indicates that there is a statistically significant difference (P <0.05). “Ns” indicates that there is no statistically significant difference.
As is clear from the results shown in FIG. 7, in the medium not containing metformin, the ratio of non-cancer stem cells was about 10% regardless of the glucose concentration. In contrast, in a medium containing metformin, about 40% of cancer stem cells change to non-cancer stem cells at a glucose concentration of 26.5 mM, and more than 80% of cells become non-cancer at this time at a glucose concentration of 17.5 mM. It was suggested that it changed into stem cells.
From this result, it is understood that when metformin promotes differentiation of cancer stem cells into non-cancer stem cells, the glucose concentration present in the cell culture environment is affected, and the differentiation promotion is enhanced at a low glucose concentration.

[実施例8]
上記の各実施例の結果から、メトホルミンはガン幹細胞を含む細胞群のsphere形成能を低下させること、及び、当該作用はメトホルミンがガン幹細胞の非ガン幹細胞への分化を促進することに起因することが明らかになった。本実施例では、特にメトホルミンがガン幹細胞を含む細胞群に対して長期的に示すsphere形成能の低下作用について試験を行った。
実施例6に記載の方法と同様の方法によりグリオブラストーマ手術摘出組織から直接樹立したガン幹細胞を1mMのメトホルミンを含む培地(Metformin+)と含まない培地(Metformin−)で培養した。その際、それぞれの場合につき培地中のグルコース濃度を26.2mMと17.5mMの2種類とした。それぞれ、3日間の培養の後にメトホルミンを洗浄除去し、1x10個の細胞をsphere形成条件での培養試験に用いた。
図8中、「1st passage」は、上記1x10個の細胞を用いてsphere形成培養を3日間行った後のsphere数を示している。更に、「2nd passage」は、当該「1st passage」でsphere数を計測した培地から1x10個の細胞を分離して再度sphere形成条件で3日間培養した後のsphere数を示す。以下、「3rd passage」、「4th passage」についても同様の要領でsphere数を計測した。なお、メトホルミンを除去した後の各培養試験においては、グルコース濃度を26.2mMで統一した。図中「*」は統計学的有意差(P<0.05)があることを示し、「n.s.」は統計学的有意差がないことを示す。
図8に示された結果より明らかである通り、メトホルミンを含む培地のグルコース濃度が26.2mMの場合は、メトホルミンにより明らかなsphere形成能の低下効果が観察されるが、sphere形成実験を繰り返すとメトホルミンによって一旦抑制されたsphere形成能に回復傾向が見られる。これに対し、グルコース濃度が17.5mMの場合は、メトホルミンによるsphere形成抑制効果が、sphere形成実験を繰り返しても持続することが確認できた。
実施例6〜実施例8で示された結果はいずれも、メトホルミンがガン幹細胞を非ガン幹細胞に安定的に変化させる効率がグルコース濃度により大きく影響を受けるという考え方を支持している。また、低グルコース濃度環境等のメトホルミン暴露に適した環境でメトホルミンに暴露されたガン幹細胞を含む細胞群において、その後にも本来のsphere形成能を回復しにくいことは、メトホルミンが身体に対して低負担で有効に腫瘍の増殖を抑制できる可能性を示すものと考えられる。
[Example 8]
From the results of each of the above examples, metformin decreases the sphere-forming ability of a cell group containing cancer stem cells, and the action is caused by metformin promoting differentiation of cancer stem cells into non-cancer stem cells. Became clear. In this example, a test was conducted to reduce the sphere-forming ability of metformin, which is shown over a long period of time on a cell group containing cancer stem cells.
Cancer stem cells established directly from glioblastoma surgically-extracted tissue by the same method as described in Example 6 were cultured in a medium containing 1 mM metformin (Metformin +) and a medium not containing (Metformin−). At that time, the glucose concentration in the medium was 26.2 mM and 17.5 mM for each case. In each case, metformin was washed away after 3 days of culture, and 1 × 10 3 cells were used for the culture test under sphere formation conditions.
In FIG. 8, “1st passage” indicates the number of spheres after sphere formation culture is performed for 3 days using the above 1 × 10 3 cells. Furthermore, “2nd passage” indicates the number of spheres after 1 × 10 3 cells were separated from the medium in which the number of spheres was measured by the “1st passage” and cultured again under sphere formation conditions for 3 days. Hereinafter, the number of spheres was also measured in the same way for “3rd passage” and “4th passage”. In addition, in each culture test after removing metformin, the glucose concentration was unified at 26.2 mM. In the figure, “*” indicates that there is a statistically significant difference (P <0.05), and “ns” indicates that there is no statistically significant difference.
As is clear from the results shown in FIG. 8, when the glucose concentration of the medium containing metformin is 26.2 mM, a clear effect of reducing the sphere formation ability is observed with metformin, but when the sphere formation experiment is repeated There is a tendency to recover the sphere-forming ability once suppressed by metformin. On the other hand, when the glucose concentration was 17.5 mM, it was confirmed that the sphere formation inhibitory effect of metformin persists even if the sphere formation experiment is repeated.
All the results shown in Examples 6 to 8 support the idea that the efficiency of metformin to stably change cancer stem cells into non-cancer stem cells is greatly influenced by glucose concentration. In addition, in a cell group including cancer stem cells exposed to metformin in an environment suitable for metformin exposure such as a low glucose concentration environment, it is difficult to recover the original sphere-forming ability afterwards. This is considered to indicate the possibility of effectively suppressing tumor growth with a burden.

[実施例9]
上記実施例6〜8において、メトホルミンによるガン幹細胞の分化誘導によるsphere形成能の低下に、メトホルミン暴露の際のグルコース濃度が関連することが示された。そこで、本実施例では、ガン幹細胞をメトホルミンに暴露する際の培養液中のグルコース濃度が、実際の生体内でのガン幹細胞の腫瘍形成能の抑制に影響を与えるか否かについて検討を行った。
実施例6に記載の方法と同様の方法によりグリオブラストーマ手術摘出組織から直接樹立したガン幹細胞を1mMのメトホルミンを含む培地(Metformin+)と含まない培地(Metformin−)で培養した。その際、それぞれの場合につき培地中のグルコース濃度を26.2mMと17.5mMの2種類とした。それぞれ、3日間の培養の後にメトホルミンを洗浄除去し、各々の培地に含まれる1x10個の細胞をヌードマウス脳内に移植し(各群5匹)、ヌードマウスが脳腫瘍死するまでの生存期間をカプランマイヤー生存曲線にて表した。
結果を図9に示す。図中「*」は統計学的有意差(P<0.05)があることを示す。
図9に示された結果より明らかである通り、メトホルミンに暴露しない場合はグルコース濃度の如何にかかわらず40日程度の生存期間であったのに対し、メトホルミンに暴露した場合は、グルコース濃度が26.2mMの場合は約50日程度までの生存期間の延長が見られた。更に、グルコース濃度が17.5mMの場合は約70日にまで延長した。
この結果は、ガン幹細胞を非ガン幹細胞へと変化させることで腫瘍形成能を低下・喪失させるメトホルミンの効果が、細胞培養環境中のグルコース濃度の低下により増強されることを示し、実施例6〜8におけるsphere形成能についての検討結果を支持するものである。
[Example 9]
In Examples 6 to 8 above, it was shown that the glucose concentration at the time of metformin exposure was related to the decrease in the ability to form sphere due to the differentiation induction of cancer stem cells by metformin. Therefore, in this example, whether or not the glucose concentration in the culture medium when cancer stem cells were exposed to metformin had an effect on the suppression of tumor-forming ability of cancer stem cells in the living body was examined. .
Cancer stem cells established directly from glioblastoma surgically-extracted tissue by the same method as described in Example 6 were cultured in a medium containing 1 mM metformin (Metformin +) and a medium not containing (Metformin−). At that time, the glucose concentration in the medium was 26.2 mM and 17.5 mM for each case. Metformin was washed and removed after 3 days of culture, and 1 × 10 4 cells contained in each medium were transplanted into the nude mouse brain (5 mice per group), and the survival time until the nude mouse died of brain tumor. Was represented by a Kaplan-Meier survival curve.
The results are shown in FIG. In the figure, “*” indicates that there is a statistically significant difference (P <0.05).
As is clear from the results shown in FIG. 9, when not exposed to metformin, the survival time was about 40 days regardless of the glucose concentration, whereas when exposed to metformin, the glucose concentration was 26 In the case of 2 mM, the survival period was extended to about 50 days. Furthermore, when the glucose concentration was 17.5 mM, it was extended to about 70 days.
This result shows that the effect of metformin, which reduces or loses the ability to form tumors by changing cancer stem cells to non-cancer stem cells, is enhanced by a decrease in glucose concentration in the cell culture environment. 8 supports the results of the study on the sphere-forming ability in No. 8.

[実施例10]
上記実施例においては、培地において、メトホルミンがガン幹細胞を非ガン幹細胞へと分化させ、その結果としてガン幹細胞が示すsphere形成能や腫瘍形成能を低下・喪失させることが示された。本実施例では、実際の治療の観点から、全身的に投与されたメトホルミンが、生体内において上記実施例から期待される治療的効果をもつことができるかを検討した。
ガン幹細胞が元来移植により腫瘍を形成可能な細胞として定義されていることからも明らかなように、生体に形成された腫瘍中に存在するガン幹細胞の頻度を、信頼性をもって推定することのできる唯一広く認知された方法は腫瘍再移植実験である(Nguyen et, Nat Rev Cancer. 2012 Jan 12;12(2):133−43)。
[Example 10]
In the above Examples, it was shown that metformin differentiates cancer stem cells into non-cancer stem cells in the medium, and as a result, the sphere-forming ability and tumor-forming ability exhibited by cancer stem cells are reduced or lost. In this example, from the viewpoint of actual treatment, it was examined whether metformin administered systemically could have the therapeutic effect expected from the above example in vivo.
As can be seen from the fact that cancer stem cells were originally defined as cells that can form tumors by transplantation, the frequency of cancer stem cells present in tumors formed in living bodies can be estimated reliably. The only widely recognized method is tumor reimplantation experiments (Nguyen et al. Nat Rev Cancer. 2012 Jan 12; 12 (2): 133-43).

そこで次に腫瘍再移植実験によりメトホルミンの効果を検証した。
まず腫瘍の形成を目視下に確認できるようにするためガン幹細胞をマウス皮下に移植し、腫瘍の形成が確認された後メトホルミンを10日間にわたり全身投与した。10日間のメトホルミン投与終了後、皮下腫瘍を摘出し、分離した腫瘍細胞の細胞数を変化させながら別のマウスの脳内に再移植した。
皮下腫瘍中にはガン幹細胞と非ガン幹細胞が存在し、再移植した腫瘍細胞の中にガン幹細胞が含まれる場合は脳腫瘍が形成され、マウスは脳腫瘍死することになる。そこでマウス脳内への腫瘍細胞の再移植後、マウスが脳腫瘍死するまでの生存期間を調べた。
Therefore, the effect of metformin was next verified by a tumor replantation experiment.
First, in order to be able to confirm the formation of tumor under visual observation, cancer stem cells were transplanted subcutaneously into mice, and after the formation of tumor was confirmed, metformin was systemically administered for 10 days. After the administration of metformin for 10 days, the subcutaneous tumor was removed and re-implanted into the brain of another mouse while changing the number of isolated tumor cells.
Cancer stem cells and non-cancer stem cells are present in subcutaneous tumors. When cancer stem cells are included in the re-transplanted tumor cells, a brain tumor is formed, and the mouse dies. Therefore, after the re-transplantation of the tumor cells into the mouse brain, the survival period until the mouse died of the brain tumor was examined.

実施例1に記載の方法と同様の方法によりグリオブラストーマ手術摘出組織から直接樹立したガン幹細胞をヌードマウス皮下に移植し、腫瘍が形成された時点でメトホルミン治療群(Metformin)と対象群(Control)の2群に分けた。
メトホルミン治療群は500mg/kgのメトホルミンを1日1回腹腔内に投与した。
対照群は溶媒に用いたリン酸緩衝生理食塩水を1日1回腹腔内投与した。
両群とも10日間投与を行った後、最終投与の翌日皮下腫瘍を摘出、腫瘍細胞を分離した。
その後、1,000個、10,000個、100,000個の分離した細胞(No. of cells transplanted)を別に用意したヌードマウス脳内に移植した(各群5匹を使用)。結果を表1に示す。表1は脳内移植後160日の時点での各群の生存ヌードマウス数と、生存期間中央値(Median)を示す。
Cancer stem cells established directly from glioblastoma surgically-extracted tissue by the same method as described in Example 1 were transplanted subcutaneously into nude mice, and when a tumor was formed, the metformin treatment group (Metformin) and the subject group (Control) ).
In the metformin treatment group, 500 mg / kg metformin was intraperitoneally administered once a day.
In the control group, phosphate buffered saline used as a solvent was intraperitoneally administered once a day.
After administration for 10 days in both groups, the subcutaneous tumor was excised the day after the final administration and the tumor cells were separated.
Thereafter, 1,000, 10,000, and 100,000 separated cells (No. of cells translated) were transplanted into the brain of a separately prepared nude mouse (use 5 mice for each group). The results are shown in Table 1. Table 1 shows the number of surviving nude mice in each group and the median survival time (Median) at 160 days after intracerebral transplantation.

また、上記メトホルミン治療群と対象群の各々1x10個の分離した腫瘍細胞をヌードマウス脳内に移植した各群について、ヌードマウスが脳腫瘍死するまでの生存期間をカプランマイヤー生存曲線にて表した。結果を図10に示す。 In addition, for each group in which 1 × 10 3 separated tumor cells of the metformin treatment group and the target group were transplanted into the nude mouse brain, the survival time until the nude mouse died of the brain tumor was expressed by a Kaplan-Meier survival curve. . The results are shown in FIG.

表1及び図10に示す通り、対照群としてメトホルミン全身投与を行わなかったマウスの皮下腫瘍細胞を移植した場合、10個の腫瘍細胞の再移植によっても確実に脳腫瘍が形成されマウスは死亡した。これに対し、メトホルミン全身投与群の皮下腫瘍に由来する腫瘍細胞を再移植した場合、10個を移植しても5個体中2個体、10個を移植した場合は5個体中3個体で脳腫瘍の形成がみられず、試験期間中の生存が確認された。
これらの結果はメトホルミンの全身投与が皮下腫瘍中に存在するガン幹細胞の割合を減少させたこと、ならびに10日間という期間限定のメトホルミン投与の効果が可逆的なものでなく、ガン幹細胞の腫瘍形成能力を長期安定的に喪失させるものであるという考えを裏付けるものであり、メトホルミンが生体内でガン幹細胞に作用し、治療的効果をもたらしうることを実証している。特に、メトホルミン全身投与群の皮下腫瘍に由来する腫瘍細胞を10000個程度、脳内に再移植した群において、その後に脳腫瘍の形成が見られなかった固体が有意に存在することは、当該再移植された腫瘍細胞内にガン幹細胞がほぼ含まれなかった結果であると推察される。つまり、上記結果は、メトホルミン単独のマウス全身投与により、ガン幹細胞の移植に起因する皮下腫瘍内において、ガン幹細胞が分化等により著しく減少したことを示すと推察される。
As shown in Table 1 and FIG. 10, when subcutaneous tumor cells of mice that were not systemically administered with metformin were transplanted as a control group, brain tumors were reliably formed even by re-implantation of 10 3 tumor cells, and the mice died. . In contrast, when re-implanted tumor cells derived from subcutaneous tumors of metformin systemic administration group, 10 5 individuals in 2 individuals even four to transplanting, 10 3 3 individuals in 5 individuals when transplanted to Brain tumor formation was not observed and survival during the study period was confirmed.
These results indicate that systemic administration of metformin reduced the proportion of cancer stem cells present in subcutaneous tumors, and that the effect of metformin administration for a limited period of 10 days was not reversible, and the ability of cancer stem cells to form tumors This proves that metformin can act on cancer stem cells in vivo and produce a therapeutic effect. In particular, in the group in which about 10,000 tumor cells derived from the subcutaneous tumor of the metformin systemic administration group were re-implanted into the brain, there was a significant presence of solids in which no brain tumor formation was observed thereafter. It is inferred that this was the result of almost no cancer stem cells in the tumor cells. That is, it is speculated that the above results show that cancer stem cells were significantly reduced by differentiation or the like in subcutaneous tumors caused by transplantation of cancer stem cells by systemic administration of metformin alone in mice.

[実施例11]
メトホルミンの全身投与が皮下腫瘍に与える作用を検証するため、本実施例では、実施例10に記載した方法でガン幹細胞を皮下に移植したヌードマウスに対して、メトホルミンを短期間(10日間)投与した際の、投与前後の皮下腫瘍の体積変化を検討した。
実施例1に記載の方法と同様の方法によりグリオブラストーマ手術摘出組織から直接樹立したガン幹細胞をヌードマウス皮下に移植し、腫瘍が形成された時点でメトホルミン治療群(Metformin)と対象群(Control)の2群に分けた。
メトホルミン治療群は500mg/kgのメトホルミンを1日1回腹腔内に投与した。対照群は溶媒に用いたリン酸緩衝生理食塩水を1日1回腹腔内投与した。投与は10日間行った。メトホルミン治療開始時(Pre−treatment)と終了時(Post−treatment)に腫瘍体積([最長径]x[最短径]/2)を測定した。
結果を図11に示す。図11に示された結果より明らかである通り、10日間の短期の試験においては、メトホルミン治療群においても腫瘍体積が3倍程度に増大することが観察された。増大の程度は、対象群と比較して小さいものの、その差は軽微であった。このことから、実施例10で観察されたメトホルミン投与による大幅な延命効果は、直接的なガン細胞の殺傷による腫瘍体積の縮小でなく、腫瘍内のガン幹細胞の割合の減少による、長期的観点での腫瘍体積の増大抑制にあると推察される。
[Example 11]
In order to verify the effect of systemic administration of metformin on subcutaneous tumors, in this example, metformin was administered for a short period (10 days) to nude mice transplanted with cancer stem cells subcutaneously by the method described in Example 10. The volume change of the subcutaneous tumor before and after administration was examined.
Cancer stem cells established directly from glioblastoma surgically-extracted tissue by the same method as described in Example 1 were transplanted subcutaneously into nude mice, and when a tumor was formed, the metformin treatment group (Metformin) and the subject group (Control) ).
In the metformin treatment group, 500 mg / kg metformin was intraperitoneally administered once a day. In the control group, phosphate buffered saline used as a solvent was intraperitoneally administered once a day. Administration was carried out for 10 days. Metformin therapy start the (Pre-Treatment) and end (Post-Treatment) tumor volume ([maximum diameter] x [shortest diameter] 2/2) was measured.
The results are shown in FIG. As is clear from the results shown in FIG. 11, in the short-term test for 10 days, it was observed that the tumor volume increased about 3 times in the metformin treatment group. Although the degree of increase was small compared to the control group, the difference was slight. From this, the significant life-prolonging effect of metformin administration observed in Example 10 is not a reduction in tumor volume due to direct killing of cancer cells, but a long-term viewpoint due to a decrease in the proportion of cancer stem cells in the tumor. It is presumed that the increase in tumor volume is suppressed.

[実施例12]
実施例10においては、脳腫瘍に起因する腫瘍が皮下に形成されたヌードマウスにおいて、メトホルミンの全身投与により当該腫瘍組織に特定の変化が生じ、再び脳内に移植されて生じる脳腫瘍の進展を抑制可能であることが示され、当該腫瘍組織にメトホルミンが一定の治療効果を示すことが明らかにされた。
しかしながら、特に脳腫瘍の治療薬としてのメトホルミンの適用性を確認するためには、メトホルミンが血液脳関門を通過可能であることに加えて、メトホルミンが実際に治療効果を発揮するに足る濃度、持続時間で脳組織内の腫瘍細胞に作用できることが示される必要がある。
[Example 12]
In Example 10, in a nude mouse in which a tumor caused by a brain tumor is formed subcutaneously, a specific change occurs in the tumor tissue by systemic administration of metformin, and the progression of the brain tumor that is transplanted again into the brain can be suppressed. It was revealed that metformin has a certain therapeutic effect on the tumor tissue.
However, in order to confirm the applicability of metformin as a therapeutic agent for brain tumors in particular, in addition to the ability of metformin to cross the blood brain barrier, the concentration and duration sufficient for metformin to actually exert a therapeutic effect Should be shown to be able to act on tumor cells in brain tissue.

また、ガン幹細胞本来の性質として、移植時にはガン幹細胞であったとしても、腫瘍形成の過程で細胞分裂によりガン幹細胞のみならず多くの非ガン幹細胞を生み出すことで腫瘍の形成を行う(Reya, Nature. 2001 Nov 1;414(6859):105−11)ため、ガン幹細胞に対するメトホルミンの効果を確認するためには、ガン幹細胞であることがより確からしい細胞群に対してメトホルミンを投与することが好ましい。
このため、本実施例では、脳実質内に移植した直後のガン幹細胞による脳腫瘍形成に対して、全身投与されたメトホルミンが示す治療効果を検討した。
このため、本実施例では、脳組織内に存在するガン幹細胞による脳腫瘍形成に対して全身投与されたメトホルミンが示す作用を調べるため、ヌードマウス脳内にガン幹細胞を移植後、翌日からすみやかにメトホルミンの全身投与を開始し、5日間ないし10日間で投与を中止した後ヌードマウスが脳腫瘍死するまでの生存期間を調べた。
具体的には、以下の方法により、生存期間の検討を行った。
すなわち、実施例1に記載の方法と同様の方法によりグリオブラストーマ手術摘出組織から直接樹立したガン幹細胞(1x10個)をヌードマウス脳内に移植し、対象群(Control)、メトホルミン5日間治療群(Metformin,5days)とメトホルミン10日間治療群(Metformin,10days)の3群(各群5匹)に分け移植翌日から治療を開始した。
メトホルミン治療群は500mg/kgのメトホルミンを1日1回5日間又は10日間腹腔内に投与した。対照群は溶媒に用いたリン酸緩衝生理食塩水を1日1回10日間腹腔内投与した。ガン幹細胞の脳内移植から脳腫瘍死するまでの生存期間をカプランマイヤー生存曲線にて表した。結果を図12に示す。図中「*」は統計学的有意差(P<0.05)があることを示し、「**」は統計学的有意差(P<0.01)があることを示す。
In addition, even though cancer stem cells are inherent in cancer stem cells at the time of transplantation, tumors are formed by generating not only cancer stem cells but also many non-cancer stem cells by cell division in the process of tumor formation (Reya, Nature). 2001 Nov 1; 414 (6859): 105-11) Therefore, in order to confirm the effect of metformin on cancer stem cells, it is preferable to administer metformin to a group of cells more likely to be cancer stem cells. .
Therefore, in this example, the therapeutic effect of metformin administered systemically was examined on brain tumor formation by cancer stem cells immediately after transplantation into the brain parenchyma.
Therefore, in this example, in order to examine the effect of metformin administered systemically on the formation of brain tumors by cancer stem cells present in brain tissue, metformin immediately after transplanting cancer stem cells into the nude mouse brain. Systemic administration was started, and after the administration was stopped for 5 to 10 days, the survival period until the nude mouse died of brain tumor was examined.
Specifically, the survival period was examined by the following method.
That is, cancer stem cells (1 × 10 4 cells) directly established from glioblastoma surgically-extracted tissue by the same method as described in Example 1 were transplanted into the nude mouse brain, and the subject group (Control), metformin 5 days treatment The treatment was started on the next day after transplantation by dividing into 3 groups (5 mice for each group): a group (Metformin, 5 days) and a metformin 10-day treatment group (Metformin, 10 days).
In the metformin treatment group, 500 mg / kg metformin was intraperitoneally administered once a day for 5 days or 10 days. In the control group, phosphate buffered saline used as a solvent was intraperitoneally administered once a day for 10 days. The survival period from the transplantation of cancer stem cells into the brain to the death of the brain tumor was expressed by a Kaplan-Meier survival curve. The results are shown in FIG. In the figure, “*” indicates that there is a statistically significant difference (P <0.05), and “**” indicates that there is a statistically significant difference (P <0.01).

図12に示された結果より明らかである通り、未治療群のヌードマウスが20〜30日以内に脳腫瘍死するのに対し、5日治療群ではさらに約2週間、10日治療群では約1ヶ月の生存期間延長が示された。この結果は全身投与されたメトホルミンが脳実質に存在するガン幹細胞に対しても腫瘍形成能を抑制する効果をもち、治療効果を発揮できることを明示し、脳腫瘍の治療薬として作用することを示している。   As is apparent from the results shown in FIG. 12, nude mice in the untreated group die of brain tumor within 20-30 days, whereas about 5 weeks in the 5-day treated group and about 1 in the 10-day treated group. Month extension of life was shown. This result clearly demonstrates that metformin administered systemically has an effect of suppressing tumor-forming ability against cancer stem cells existing in the brain parenchyma and can exert a therapeutic effect, and shows that it acts as a therapeutic agent for brain tumors. Yes.

[実施例13]
実施例6〜実施例12で得られた結果は、メトホルミンが単独でガン幹細胞を標的とする治療に有用であり、特に脳腫瘍の治療に対しても有効であることを示している。
しかしながら実臨床では他の治療法と併用が必要となる状況、特に残存腫瘍が存在し殺細胞的な化学療法等を併用する必要がある状況が想定される。このため、このような他の治療法と併用される場合について、メトホルミンがガン幹細胞を標的とする治療薬として示す有効性についての情報は有用である。
[Example 13]
The results obtained in Examples 6 to 12 show that metformin is useful for treatment targeting cancer stem cells alone and particularly effective for treatment of brain tumors.
However, in actual clinical situations, it is assumed that a combination with other therapies is necessary, particularly a situation where there is a residual tumor and it is necessary to use a cytotoxic chemotherapy or the like. For this reason, information about the effectiveness of metformin as a therapeutic agent targeting cancer stem cells is useful when used in combination with such other therapies.

そこで、本実施例においては、上記メトホルミンの有効性の検討に用いたグリオブラストーマ等の悪性神経膠腫に対する第1選択の化学療法薬剤であるテモゾロミドと併用した場合の、メトホルミンが治療薬として示す有用性を検討した。ここでは特にテモゾロミド投与が必要と考えられる状況、すなわち初期治療あるいは残存腫瘍に対する追加治療の状況を想定し、実施例12とは異なってヌードマウス脳内にガン幹細胞を移植して10日間経過させることで腫瘍を形成させてから、各種の投薬を行ってヌードマウスが脳腫瘍死するまでの生存期間を調べた。
具体的には、以下の方法により、生存期間の検討を行った。
すなわち、実施例1に記載の方法と同様の方法によりグリオブラストーマ手術摘出組織から直接樹立したガン幹細胞(1x10個)をヌードマウス脳内に移植し、対象群(Vehicle)、テモゾロミド単独治療群(TMZ)、メトホルミン単独治療群(Metformin)、テモゾロミドおよびメトホルミンの併用治療群(Met+TMZ)の4群(各群5匹)に分け、移植後10日の時点から治療的介入を開始した。
対照群は15日間にわたり1日1回溶媒であるリン酸緩衝生理食塩水を腹腔内に、テモゾロミド単独治療群は1日1回テモゾロミド50mg/kgを5日間、続いてリン酸緩衝生理食塩水を10日間腹腔内に、メトホルミン治療群は1日1回メトホルミン500mg/kgを10日間、続いてリン酸緩衝生理食塩水を5日間腹腔内に、併用治療群はメトホルミン500mg/kgを10日間、続いてテモゾロミド50mg/kgを5日間腹腔内に、投与を行った。
結果を図13に示す。図13の結果は、ガン幹細胞の脳内移植からヌードマウスが脳腫瘍死するまでの生存期間をカプランマイヤー生存曲線にて表している。
図13に示された結果からも明らかである通り、併用治療群の生存率の高さは、テモゾロミド単独治療群、メトホルミン単独治療群、対照群のいずれと比較しても統計学的に有意であった(P<0.05)。この所見は、メトホルミンは単独のみならずテモゾロミドとの併用でもその治療効果を発揮しうることを示している。
Therefore, in this example, metformin is shown as a therapeutic agent when used in combination with temozolomide, which is a first-line chemotherapeutic agent for malignant gliomas such as glioblastoma used in the examination of the effectiveness of metformin. The usefulness was examined. Here, assuming that temozolomide administration is particularly necessary, that is, initial treatment or additional treatment for residual tumor, unlike Example 12, transplanting cancer stem cells into the nude mouse brain for 10 days. Then, after the tumor was formed, the survival time until the nude mouse died of the brain tumor after various administrations was examined.
Specifically, the survival period was examined by the following method.
That is, cancer stem cells (1 × 10 4 cells) established directly from glioblastoma surgically-extracted tissue by the same method as described in Example 1 were transplanted into the nude mouse brain, and the subject group (Vehicle) and temozolomide monotherapy group (TMZ), metformin monotherapy group (Metformin), and temozolomide and metformin combination treatment group (Met + TMZ) were divided into 4 groups (5 animals in each group), and therapeutic intervention was started 10 days after transplantation.
In the control group, phosphate buffered saline as a solvent was administered intraperitoneally once a day for 15 days, and in the temozolomide monotherapy group, temozolomide 50 mg / kg was administered once a day for 5 days, followed by phosphate buffered saline. 10 days intraperitoneally, metformin treatment group metformin 500 mg / kg once daily for 10 days, followed by phosphate buffered saline intraperitoneally for 5 days, combination treatment group metformin 500 mg / kg for 10 days Temozolomide 50 mg / kg was administered intraperitoneally for 5 days.
The results are shown in FIG. The result of FIG. 13 represents the survival time from the transplantation of cancer stem cells in the brain to the death of the brain tumor in the nude mouse by a Kaplan-Meier survival curve.
As is clear from the results shown in FIG. 13, the high survival rate of the combination treatment group was statistically significant compared to any of the temozolomide monotherapy group, metformin monotherapy group, and the control group. (P <0.05). This finding indicates that metformin can exert its therapeutic effect not only alone but also in combination with temozolomide.

Claims (10)

メトホルミン又はその薬理学的に許容される塩の少なくとも1種を有効成分として含有し、脳腫瘍に含まれるガン幹細胞の非ガン幹細胞への分化促進作用を示す分化促進薬。   A differentiation promoting agent containing at least one of metformin or a pharmacologically acceptable salt thereof as an active ingredient and exhibiting an action of promoting differentiation of cancer stem cells contained in brain tumors into non-cancer stem cells. 前記ガン幹細胞がムサシ(musashi)、ネスチン(nestin)、bmi1及びsox2からなる群より選ばれる少なくとも1種の分子マーカーを発現するものである請求項1に記載の分化促進薬。   The differentiation promoting agent according to claim 1, wherein the cancer stem cell expresses at least one molecular marker selected from the group consisting of musashi, nestin, bmi1 and sox2. メトホルミン又はその薬理学的に許容される塩の少なくとも1種を有効成分として含有する脳腫瘍の治療薬。   A therapeutic agent for brain tumor comprising metformin or at least one of its pharmacologically acceptable salts as an active ingredient. 前記脳腫瘍は、ムサシ(musashi)、ネスチン(nestin)、bmi1及びsox2からなる群より選ばれる少なくとも1種の分子マーカーを発現するガン幹細胞が含まれる請求項3に記載の脳腫瘍の治療薬。   The therapeutic agent for brain tumor according to claim 3, wherein the brain tumor includes cancer stem cells expressing at least one molecular marker selected from the group consisting of musashi, nestin, bmi1 and sox2. 有効成分の投与量が500mg/日〜3000mg/日である請求項3又は請求項4に記載の脳腫瘍の治療薬。   The therapeutic agent for brain tumor according to claim 3 or 4, wherein the dose of the active ingredient is 500 mg / day to 3000 mg / day. さらに、血中グルコース濃度を4.44mmol/L〜6.06mmol/Lに制御可能な成分を含む請求項3〜請求項5のいずれか1項に記載の脳腫瘍の治療薬。   Furthermore, the therapeutic agent of the brain tumor of any one of Claims 3-5 containing the component which can control blood glucose level to 4.44 mmol / L-6.06 mmol / L. さらに、グルコース代謝拮抗薬を有効成分として含有する請求項3〜請求項6のいずれか1項に記載の脳腫瘍の治療薬。   The therapeutic agent for brain tumor according to any one of claims 3 to 6, further comprising a glucose metabolism antagonist as an active ingredient. 前記グルコース代謝拮抗薬として、2−deoxyglucose、3−bromopyruvate及び3−bromo−2−oxopropionate−1−propyl esterからなる群より選ばれる少なくとも1種を含有する請求項7に記載の脳腫瘍の治療薬。   The therapeutic agent for brain tumor according to claim 7, comprising at least one selected from the group consisting of 2-deoxyglucose, 3-bromopyruvate, and 3-bromo-2-oxopropionate-1-propyester as the glucose metabolism antagonist. さらに、脳腫瘍に対する化学療法薬剤を有効成分として含有する請求項3〜請求項6のいずれか1項に記載の脳腫瘍の治療薬。   Furthermore, the therapeutic agent of the brain tumor of any one of Claims 3-6 which contains the chemotherapeutic agent with respect to a brain tumor as an active ingredient. 前記化学療法薬剤として、テモゾロミド、ニムスチン、カルムスチン、ロムスチン、ラニムスチン、プロカルバジン、ベバシズマブ、シスプラチン、カルボプラチン、ビンクリスチン、ブレオマイシン、インターフェロン、メソトレキセート、シタラビンからなる群より選ばれる少なくとも1種を含有する請求項9に記載の脳腫瘍の治療薬。   The chemotherapeutic agent contains at least one selected from the group consisting of temozolomide, nimustine, carmustine, lomustine, ranimustine, procarbazine, bevacizumab, cisplatin, carboplatin, vincristine, bleomycin, interferon, methotrexate, cytarabine. For treating brain tumors.
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