JP2016166881A - 抗がん剤感受性の判定マーカー - Google Patents

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Abstract

【課題】個々の患者の治療反応性を判別できる抗がん剤感受性判定マーカー及びそれを利用する新たながん治療手段を提供する。
【解決手段】N−アセチルグルコサミン、アミノ酸代謝系上の物質、核酸代謝系上の物質、ペントースリン酸経路上の物質、解糖系上の物質、TCA回路上の物質、ポリアミン代謝系上の物質並びにLauric acid、6−Phosphogluconic acid、Butyric acid、4−Methylpyrazole、Isobutylamine、Glycolic acid、NADH、NAD及びそれらの物質が関与する代謝系上の物質から選ばれる1以上の物質からなる、抗がん剤感受性判定マーカー。
【選択図】なし

Description

本発明は、対象となる患者のがんが、抗がん剤に治療反応性を有するか否かを判定するために用いる抗がん剤感受性判定マーカー及びその応用に関する。
抗がん剤には、アルキル化剤、白金製剤、代謝拮抗剤、抗がん性抗生物質、抗がん性植物アルカロイド等の種類がある。そしてこれらの抗がん剤にはがんの種類によって効果を示す場合と効果を示さない場合がある。しかし、有効であると認められている種類のがんであっても、個々の患者によって効果を示す場合と効果を示さない場合があることが知られている。このような個々の患者のがんに対して抗がん剤が効果を示すか否かを抗がん剤感受性という。
オキサリプラチン(SP−4−2)−[(1R,2R)−Cyclohexane−1,2−diamine−κN,κN’][ethanedioato(2−)−κO1,κO2]platinum(IUPAC)は第三世代白金錯体系抗悪性腫瘍薬である。作用機序は先行薬剤であるシスプラチン(CDDP)やカルボプラチン(CBCDA)と同様、DNA塩基との架橋形成によるDNA合成阻害、蛋白合成阻害と考えられているが、CDDPやCBCDAが無効な大腸癌に対してもオキサリプラチン(L−OHP)は抗腫瘍効果を示し、従来の白金錯体系抗悪性腫瘍薬とは異なる抗腫瘍スペクトルを示す。アメリカでは2004年1月にフルオロウラシル(5−FU)/レボホリナート(LV)との併用で転移性結腸・直腸癌のファーストライン治療薬として承認されており、日本においても2005年4月、治癒切除不能な進行・再発の結腸・直腸癌に対するレボホリナート及びフルオロウラシルの静脈内持続投与法との併用(FOLFOX4法)にて薬価収載された。進行再発大腸癌の治療は、1990年代前半まで行なわれていた5−FU/LV療法での生存率は10〜12ヶ月であったのに対し、オキサリプラチンを加えたFOLFOX療法での生存期間は19.5ヶ月とほぼ2倍にまで到達している。さらに2009年8月には、同じく5−FU/LVの静脈内持続投与法との併用による「結腸癌における術後補助化学療法」が効能・効果として追加され、大腸癌患者での使用拡大と有益性が期待できる薬剤である。
しかし、それでもなお進行再発大腸癌に対するFOLFOX療法の奏効率は50%程度であり、換言すれば治療を受けた患者の半数は効果が得られていないことを意味する。また、オキサリプラチンの使用により好中球減少症のほか高頻度の末梢神経障害を呈し、これは致死的副作用ではないものの治療継続を困難にする因子ともなっている。したがって、治療開始前に効果の期待できる患者(レスポンダー)と、効果の期待できない患者(ノンレスポンダー)を予測・診断できれば有効性と安全性の高い化学療法が実現する。さらに、一般にがん化学療法の治療スケジュールは長期に渡るため、治療継続中における抗がん剤に対する感受性の経時的モニターは治療継続の是非の判定を可能とし、患者負担や副作用軽減につながるのみならず医療経済の観点からも有用であると考えられる。個々の患者における治療反応性を予測して適切な治療を選択する“Personalized Medicine”のための治療反応性予測バイオマーカーの確立は急務である。
オキサリプラチンの治療反応性に関連する因子としては、主に、
1)オキサリプラチンによりもたらされる損傷DNAの除去・修復能の亢進
2)細胞内におけるオキサリプラチン(活性化体)の不活化(解毒)
3)オキサリプラチンの細胞内蓄積量の低下
などが関与していると考えられており、大腸癌患者を対象にしたオキサリプラチンと5−FUの併用療法における治療反応性や予後予測因子として1)〜3)と関連する臨床研究が行われている。
1)に関しては、ヌクレオチド除去修復(nucleotide excision repair:NER)に重要な役割を果たすExcision repair cross−complementing group 1(ERCC1)について、腫瘍内ERCC1遺伝子発現量が予後因子であるとする報告(非特許文献1)や、ERCC1の一塩基多型(SNP)の一つであるC118TについてC/Cホモ接合体を有する患者では、少なくとも1つ以上のTアレルを有する患者よりも良好な生存率が報告されている(非特許文献2)。Xeroderma pigmentosum D(XPD、ERCC2としても知られている)ではLys751Glnのアミノ酸変異を伴う遺伝子多型が腫瘍縮小率や生存期間に関与するとの報告がなされている(非特許文献2、3)。塩基除去修復(base excision repair:BER)においては、アルキル化剤への曝露などにより形成されるDNA一本鎖切断の効率的な修復に関わると考えられているタンパク質をコードするX−ray repair cross−complementing group 1(XRCC1)のArg399Glnのアミノ酸変異を伴う遺伝子多型と腫瘍縮小効果との関係が報告されたが(非特許文献4)、同じ患者を対象としたその後の解析により臨床予後には影響しないことが報告されている(非特許文献2)。シスプラチンへの感受性低下にはDNAミスマッチ修復(DNA mismatch repair:MMR)も関与していると考えられているが、in vitroの検討ではオキサリプラチンによるDNA損傷部位の修復にMMRは関与しないことが報告されている(非特許文献5)。
2)に関して、Glutathione−S−transferase(GST)は解毒・代謝の第II相反応を担う酵素の一つであり、DNA白金付加体とglutathioneとの抱合体形成を触媒することで、薬剤を不活化する。GSTサブタイプのうち、GSTP1は大腸癌での発現量が高く、Ile105Valのアミノ酸変異を伴う遺伝多型と生存期間が関連する(生存期間の中央値:Ile/Ile 7.9ヶ月、Ile/Val 13.3ヶ月、Val/Val 24.9ヶ月)ことが報告されている(非特許文献6)。
3)に関しては、培養細胞を用いた検討では、有機カチオントランスポーター(OCTs)がオキサリプラチンの細胞内への輸送と感受性に関与することが報告されている他(非特許文献7)、ATP7A、ATP7Bなどの銅や重金属の輸送に関与するトランスポーターと感受性との関連についても報告されている(非特許文献8、9)。ただし、これらの発現とオキサリプラチン治療反応性との関連について臨床的検討は行なわれていない。
FOLFOX療法を受けた進行大腸癌患者を対象とした最近の臨床研究においては、ERCC1の遺伝多型(Asn118Asn)とXPDの遺伝多型(Lys751Gln)が独立して無増悪期間(PFS)と関連することが報告されているが、GSTP1(Ile105Val)についてはPFSとの関連は見出されず、オキサリプラチン誘発神経毒性と関連する傾向が認められている(非特許文献10)。
In vitroの検討では、白金錯体系の先行薬剤であるシスプラチンの耐性関連因子については数多くの報告がなされており、オキサリプラチンについてもFAS/FASL、Bcl−xLなどのアポトーシス関連因子との関連も報告されている(非特許文献11、12)。しかし、オキサリプラチンはシスプラチンとはがん種により異なる治療反応性を示すことに加え、オキサリプラチンの細胞障害活性を担う白金DNA付加体に対するがん細胞の細胞応答はほとんど解明されておらず、オキサリプラチンを用いた化学療法に対する治療反応性を予測し得る明確なバイオマーカーは未だ確立されていない。
フルオロウラシルは、1957年に開発されたフッ化ピリミジン系抗癌剤であり、今なお消化器癌化学療法の基本となる薬剤である。がん細胞に取り込まれたフルオロウラシルは、活性代謝物fluorodeoxyuridine−5’−monophosphate(FdUMP)によるthymidylate synthase(TS)の阻害が惹起するDNA合成阻害を主たる作用機序とする他、同じく活性代謝物である5−fluorouridine triphosphate(FUTP)によるRNA機能障害などにより殺細胞効果を発揮する。
フッ化ピリミジン系抗癌剤の治療応答性の予測についてはこれまで多くの研究がなされているが、とくにフルオロウラシルの分解酵素であるdihydropyrimidine dehydrogenase(DPD)と活性代謝物の標的酵素であるthymidylate synthase(TS)についての報告が多い。フルオロウラシル異化代謝の律速酵素であるDPDを高発現している腫瘍ではフルオロウラシル耐性であることが報告されているが(非特許文献13)、臨床検体を用いての検証報告は多くはない。TS発現については、酵素活性、タンパク質及びRNAレベルなどの測定法によらず、その多寡がフッ化ピリミジン系抗癌剤の治療効果規定因子となり得ることが報告されている(非特許文献14、15)。しかし、すべての報告において必ずしも一致する結果は得られておらず、さらにフルオロウラシルに対する治療反応性を治療早期に予測する明確なバイオマーカーは知られていない。
J.Clin.Oncol.19,4298−4304(2001) Br.J.Cancer 91,344−354(2004) Cancer Res.61,8654−8658(2001) Anticancer Res.21,3075−3079(2001) Cancer Res.56,4881−4886(1996) J.Natl.Cancer Inst.94,936−942(2002) Cancer Res.66,8847−8857(2006) Mol.Pharmacol.66,25−32(2004) Clin.Cancer Res.10,4661−4669(2004) J.Clin.Oncol.25,1247−1254(2007) Clin.Cancer Res.11,4770−4774(2005) J.Biol.Chem.279,46113−46121(2004) European Journal of Cancer 2004;40:939−950 Cancer Treatment Reviews 2002;28:27−47 J.Clin.Oncol.2004;22:529−536
本発明の課題は、個々の患者の治療反応性を判別できる抗がん剤感受性判定マーカー及びそれを利用する新たながん治療手段を提供することにある。
そこで本発明者らは、10種類のヒトがん細胞株を培養し、それらの細胞内代謝物についてキャピラリー電気泳動−飛行時間型質量分析計(CE−TOFMS)を用いて抗がん剤感受性判定マーカーの探索を行ったところ、オキサリプラチン(L−OHPともいう)に対する感受性が低い細胞群と高い細胞群で細胞内レベルに違いが認められる代謝物を見出し、その代謝物がN−アセチルグルコサミン、アミノ酸代謝系上の物質(N−アセチルアスパラギン酸、N−アセチル−β−アラニン、アスパラギン(Asn)、アルギニン(Arg)、オルニチン)、ポリアミン代謝系上の物質(スペルミジン)、解糖系上の物質(3−ホスホグリセリン酸、フルクトース1,6−二リン酸)であることを見出した。また本発明者らは、ヒトがん細胞株を培養し、L−OHP曝露後の細胞内代謝変動についてCE−TOFMSを用いて網羅的に解析し、抗がん剤感受性判定マーカーの探索を行ったところ、L−OHP高感受性細胞でL−OHP曝露後細胞内レベルの顕著な上昇が認められるピークを見出し、そのピークが、アミノ酸代謝系上の物質(β−アラニン(β−Ala)、アスパラギン、グルタミン酸(Glu)、Arg、リジン(Lys)、N−Acetyllysine、N−アセチル−β−アラニン、N−Acetylornithine、gamma−Glu−Cys、beta−Ala−Lys、Glu−Glu、S−Lactoylglutathione、Cadaverine、Cysteic acid、trans−Cinnamic acid、S−Adenosylhomocysteine)、ポリアミン代謝系上の物質(プトレシン、N1−アセチルスペルミン、N8−アセチルスペルミジン、スペルミン、スペルミジン、N−Acetylputrescine)、核酸代謝系上の物質(dTMP、CMP、UMP、GMP、CDP、UDP、dCTP、CTP、UTP、GTP、NADP+、ATP及び/又はdGTP、Guanosine)、ペントースリン酸経路上の物質(2,3−Diphosphoglyceric acid、Pyruvic acid)、TCA回路上の物質(Malic acid)、Lauric acid、6−Phosphogluconic acidであることを見出した。さらに、L−OHP低感受性細胞でL−OHP曝露後細胞内レベルの顕著な上昇が認められるピークを見出し、そのピークが、アミノ酸代謝系上の物質(Glutathione(GSH))、Butyric acid、4−Methylpyrazoleであることを見出した。さらに、L−OHP高感受性細胞でL−OHP曝露後細胞内レベルの顕著な低下が認められるピークを見出し、そのピークが、核酸代謝系上の物質(IMP)であることを見出した。
また、同様にフルオロウラシル(5−FUともいう)について、ヒトがん細胞株を培養し、5−FU曝露後の細胞内代謝変動についてCE−TOFMSを用いて網羅的に解析し、抗がん剤感受性判定マーカーの探索を行ったところ、5−FU高感受性細胞で5−FU曝露後細胞内レベルの顕著な上昇が認められるピークを見出し、そのピークが、アミノ酸代謝系上の物質(アスパラギン酸(Asp)、オルニチン、N−Acetylornithine、beta−Ala−Lys、Glu−Glu、2−Aminoadipic acid、gamma−Aminobutyric acid、S−Adenosylhomocysteine)、核酸代謝系上の物質(Guanosine、CMP、UMP、1−Methyladenosine、UDP、CTP)、ペントースリン酸経路上の物質(Sedoheptulose 7−phosphate)、解糖系上の物質(Dihydroxyacetone phosphate、Pyruvic acid)、TCA回路上の物質(Malic acid)、ポリアミン代謝系上の物質(N1−アセチルスペルミン)、Isobutylamine、Glycolic acidであることを見出した。また、5−FU低感受性細胞で5−FU曝露後細胞内の顕著な上昇が認められるピークを見出し、そのピークが、アミノ酸代謝系上の物質(セリン(Ser)、Glutathione(GSH))、核酸代謝系上の物質(Adenosine)であることを見出した。また、5−FU高感受性細胞で5−FU曝露後細胞内の顕著な低下が認められるピークを見出し、そのピークが、アミノ酸代謝系上の物質(3−Methylhistidine、Cadaverine)、ペントースリン酸経路上の物質(PRPP)、4−Methylpyrazoleであることを見出した。また、5−FU低感受性細胞で5−FU曝露後細胞内の顕著な低下が認められるピークを見出し、そのピークが、アミノ酸代謝系上の物質(Cysteine−glutathione)、解糖系上の物質(2,3−Diphosphoglyceric acid)、ポリアミン代謝系上の物質(N−Acetylputrescine、N8−アセチルスペルミジン、プトレシン、スペルミジン)、6−Phosphogluconic acid、NADH、NADであることを見出した。
かかる知見に基づき、さらに検討した結果、がん患者由来の生体試料中のこれら代謝物の濃度を指標とすれば、当該がん患者のがんが抗がん剤に対する感受性を有するか否かを判定できること、また、これら代謝物の濃度や変動を指標とすれば抗がん剤感受性亢進剤のスクリーニングが可能になること、さらに当該抗がん剤感受性亢進剤と感受性亢進の対象となる抗がん剤を併用すれば、当該抗がん剤の治療効果が飛躍的に向上することを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、N−アセチルグルコサミン、アミノ酸代謝系上の物質、核酸代謝系上の物質、ペントースリン酸経路上の物質、解糖系上の物質、TCA回路上の物質、ポリアミン代謝系上の物質並びにLauric acid、6−Phosphogluconic acid、Butyric acid、4−Methylpyrazole、Isobutylamine、Glycolic acid、NADH、NAD及びそれらの物質が関与する代謝系上の物質から選ばれる1以上の物質からなる、抗がん剤感受性判定マーカーを提供するものである。
また、本発明は、Asn、gamma−Glu−Cys、glutathione(GSH)、S−Adenosylhomocysteine、Asp、gamma−Aminobutyric acid、1−Methyladenosine、スペルミン、スペルミジン及びそれらの物質が関与する代謝系上の物質から選ばれる1以上の物質からなる、L−OHP、5−FU及びそれらの塩から選ばれる抗がん剤の感受性判定マーカーを提供するものである。
また、本発明は、検体中の上記の物質を測定することを特徴とする抗がん剤感受性の判定方法を提供するものである。
また、本発明は、検体中の上記の物質を測定するためのプロトコールを含むことを特徴とする抗がん剤感受性の判定方法を実施するためのキットを提供するものである。
さらに本発明は、上記の物質の発現変動を指標とする抗がん剤感受性亢進剤のスクリーニング方法を提供するものである。
さらにまた本発明は、上記のスクリーニング方法により得られた抗がん剤感受性亢進剤を提供するものである。
さらに本発明は、上記の抗がん剤感受性亢進剤と、感受性亢進の対象となる抗がん剤とを組み合せてなるがん治療用組成物を提供するものである。
本発明の抗がん剤感受性判定マーカーを用いれば、個々の患者の抗がん剤治療反応性が抗がん剤投与前、或いは抗がん剤投与開始後早期に適確に判定できる結果、より治療効果の高い抗がん剤の選択が可能となり、その結果として治療効果の期待できない抗がん剤の継続投与に伴うがんの進行、副作用の増大を防止でき、さらには患者の負担軽減、医療費の削減も期待できる。また、このマーカーを用いれば、抗がん剤感受性を亢進させる薬剤がスクリーニングでき、その対象となった抗がん剤と抗がん剤感受性亢進剤とを併用すれば、がん治療効果が飛躍的に向上する。本発明の抗がん剤感受性判定マーカーの測定試薬は、抗がん剤感受性判定試薬として有用である。
10種類のヒト大腸癌細胞株のL−OHPに対する感受性を示す図である。 L−OHP低感受性細胞と高感受性細胞の定常状態(薬剤処理前)におけるN−アセチルグルコサミン、アルギニン、アスパラギン、3−ホスホグリセリン酸、N−アセチル−β−アラニン、N−アセチルアスパラギン酸、フルクトース1,6−二リン酸の細胞内レベルを示す図である。 DLD−1、HCT116におけるL−OHP曝露後のプトレシンの細胞内レベルの経時的変化を示す図である。 DLD−1、HCT116におけるL−OHP曝露後のN1−アセチルスペルミンの細胞内レベルの経時的変化を示す図である。 DLD−1、HCT116におけるL−OHP曝露後のN8−アセチルスペルミジンの細胞内レベルの経時的変化を示す図である。 DLD−1、HCT116におけるL−OHP曝露後のスペルミンの細胞内レベルの経時的変化を示す図である。 DLD−1、HCT116におけるL−OHP曝露後のアスパラギンの細胞内レベルの経時的変化を示す図である。 DLD−1、HCT116におけるL−OHP曝露後のβ−アラニンの細胞内レベルの経時的変化を示す図である。 DLD−1、HCT116のL−OHP24時間曝露後における核酸代謝系上の物質の変動を示す図である。 L−OHP低感受性細胞と高感受性細胞の定常状態(薬剤処理前)におけるポリアミン代謝系上の物質の細胞内レベル、およびDLD−1、HCT116におけるL−OHP曝露後のポリアミン代謝系上の物質の細胞内レベルの経時的変化を示す図である。 図10の見方を示す図である。 DLD−1、HCT116のL−OHP24時間曝露後における各代謝物質の変動を示す図である。 DLD−1、HCT116の5−FU24時間曝露後における各代謝物質の変動を示す図である。
本発明における抗がん剤感受性判定マーカーは、N−アセチルグルコサミン、アミノ酸代謝系上の物質、核酸代謝系上の物質、ペントースリン酸経路上の物質、解糖系上の物質、TCA回路上の物質、ポリアミン代謝系上の物質、Lauric acid、6−Phosphogluconic acid、Butyric acid、4−Methylpyrazole、Isobutylamine、Glycolic acid、NADH、NAD及びこれらの物質が関与する代謝系上の物質から選ばれる物質である。また、これらの物質の濃度を変動させる代謝系上のすべての物質が含まれ、当該物質としては、これらの物質への代謝を亢進する物質、阻害する物質、これらの物質からの代謝を促進する物質、阻害する物質などが挙げられる。
本発明における抗がん剤感受性判定マーカーの一つは、N−アセチルグルコサミン又はこれが関与する代謝系上の物質(N−アセチルグルコサミン代謝系物質ともいう)であり、当該物質としてはN−アセチルグルコサミンの他、代謝系においてN−アセチルグルコサミンの濃度を変動させるすべての物質が含まれ、N−アセチルグルコサミンへの代謝を亢進する物質又は阻害する物質、N−アセチルグルコサミンからの代謝を促進する物質又は阻害する物質などが挙げられる。これらのうち、L−OHP感受性判定マーカーとしては、N−アセチルグルコサミンが特に好ましい。
本発明における抗がん剤感受性判定マーカーの一つは、アミノ酸代謝系上の物質(アミノ酸代謝系物質ともいう)であり、当該物質としてはアミノ酸代謝系物質の濃度を変動させるすべての物質が含まれ、アミノ酸代謝系物質への代謝を亢進する物質又は阻害する物質、アミノ酸代謝系物質からの代謝を促進する物質又は阻害する物質などが挙げられる。これらのうち、L−OHP感受性判定マーカーとしてはArg、Asn、N−Acetyl−beta−alanine、N−アセチルアスパラギン酸、β−アラニン、オルニチン、Glu、Lys、N−Acetyllysine、N−Acetylornithine、gamma−Glu−Cys、beta−Ala−Lys、glutathione(GSH)、Glu−Glu、S−Lactoylglutathione、Cadaverine、Cysteic acid、trans−Cinnamic acid、S−Adenosylhomocysteineが特に好ましい。また、5−FU感受性判定マーカーとしてはAsp、オルニチン、N−Acetylornithine、beta−Ala−Lys、Glu−Glu、2−Aminoadipic acid、gamma−Aminobutyric acid(GABA)、S−Adenosylhomocysteine、Ser、Glutathione(GSH)、3−Methylhistidine、Cadaverine、Cysteine−glutathioneが特に好ましい。
本発明における抗がん剤感受性判定マーカーの一つは、核酸代謝系上の物質(核酸代謝系物質ともいう)であり、当該物質としては核酸代謝系物質の濃度を変動させるすべての物質が含まれ、核酸代謝系物質への代謝を亢進する物質又は阻害する物質、核酸代謝系物質からの代謝を促進する物質又は阻害する物質などが挙げられる。これらのうち、L−OHP感受性判定マーカーとしては、Guanosine、dTMP、CMP、UMP、IMP、GMP、CDP、UDP、dCTP、CTP、UTP、GTP、NADP+、ATP及び/又はdGTPが好ましく、UMP、UDPが特に好ましい。また、5−FU感受性判定マーカーとしてはGuanosine、CMP、UMP、1−Methyladenosine、UDP、CTP、Adenosineが特に好ましい。
本発明における抗がん剤感受性判定マーカーの一つは、ペントースリン酸経路上の物質(ペントースリン酸経路上物質ともいう)であり、当該物質としてはペントースリン酸経路上物質の濃度を変動させるすべての物質が含まれ、ペントースリン酸経路上物質への代謝を亢進する物質又は阻害する物質、ペントースリン酸経路上物質からの代謝を促進する物質又は阻害する物質などが挙げられる。これらのうち、L−OHP感受性判定マーカーとしては2,3−Diphosphoglyceric acid、Pyruvic acidが特に好ましい。また、5−FU感受性判定マーカーとしては、Sedoheptulose 7−phosphate、PRPPが特に好ましい。
本発明における抗がん剤感受性判定マーカーの一つは、解糖系上の物質(解糖系物質ともいう)であり、当該物質としては解糖系物質の濃度を変動させるすべての物質が含まれ、解糖系物質への代謝を亢進する物質又は阻害する物質、解糖系物質からの代謝を促進する物質又は阻害する物質などが挙げられる。これらのうち、L−OHP感受性判定マーカーとしては、3−ホスホグリセリン酸、フルクトース1,6−二リン酸が特に好ましい。また、5−FU感受性判定マーカーとしては、Dihydroxyacetone phosphate、2,3−Diphosphoglyceric acid、Pyruvic acidが特に好ましい。
本発明における抗がん剤感受性判定マーカーの一つは、TCA回路上の物質(TCA回路上物質ともいう)であり、当該物質としてはTCA回路上物質の濃度を変動させるすべての物質が含まれ、TCA回路上物質への代謝を亢進する物質又は阻害する物質、TCA回路上物質からの代謝を促進する物質又は阻害する物質などが挙げられる。これらのうち、L−OHP感受性判定マーカーとしてはMalic acidが特に好ましい。また、5−FU感受性判定マーカーとしては、Malic acidが特に好ましい。
本発明における抗がん剤感受性判定マーカーの一つは、ポリアミン代謝系上の物質(ポリアミン代謝系物質ともいう)であり、当該物質としてはポリアミン代謝系物質の濃度を変動させるすべての物質が含まれ、ポリアミン代謝系物質への代謝を亢進する物質又は阻害する物質、ポリアミン代謝系物質からの代謝を促進する物質又は阻害する物質などが挙げられる。これらのうち、L−OHP感受性判定マーカーとしてはプトレシン、N1−アセチルスペルミン、N8−アセチルスペルミジン、スペルミン、スペルミジン、N−Acetylputrescineが特に好ましい。また、5−FU感受性判定マーカーとしてはプトレシン、N1−アセチルスペルミン、N8−アセチルスペルミジン、スペルミジン、N−Acetylputrescineが特に好ましい。
本発明における抗がん剤感受性判定マーカーの一つは、Lauric acid又はこれが関与する代謝系上の物質(Lauric acid代謝系物質ともいう)であり、当該物質としてはLauric acidの他、代謝系においてLauric acidの濃度を変動させるすべての物質が含まれ、Lauric acidへの代謝を亢進する物質又は阻害する物質、Lauric acidからの代謝を促進する物質又は阻害する物質などが挙げられる。これらのうち、L−OHP感受性判定マーカーとしては、Lauric acidが特に好ましい。
本発明における抗がん剤感受性判定マーカーの一つは、6−Phosphogluconic acid又はこれが関与する代謝系上の物質(6−Phosphogluconic acid代謝系物質ともいう)であり、当該物質としては6−Phosphogluconic acidの他、代謝系において6−Phosphogluconic acidの濃度を変動させるすべての物質が含まれ、6−Phosphogluconic acidへの代謝を亢進する物質又は阻害する物質、6−Phosphogluconic acidからの代謝を促進する物質又は阻害する物質などが挙げられる。これらのうち、L−OHP感受性判定マーカー及び5−FU感受性判定マーカーのいずれも、6−Phosphogluconic acidが特に好ましい。
本発明における抗がん剤感受性判定マーカーの一つは、Butyric acid又はこれが関与する代謝系上の物質(Butyric acid代謝系物質ともいう)であり、当該物質としてはButyric acidの他、代謝系においてButyric acidの濃度を変動させるすべての物質が含まれ、Butyric acidへの代謝を亢進する物質又は阻害する物質、Butyric acidからの代謝を促進する物質又は阻害する物質などが挙げられる。これらのうち、L−OHP感受性判定マーカーとしては、Butyric acidが特に好ましい。
本発明における抗がん剤感受性判定マーカーの一つは、4−Methylpyrazole又はこれが関与する代謝系上の物質(4−Methylpyrazole代謝系物質ともいう)であり、当該物質としては4−Methylpyrazoleの他、代謝系において4−Methylpyrazoleの濃度を変動させるすべての物質が含まれ、4−Methylpyrazoleへの代謝を亢進する物質又は阻害する物質、4−Methylpyrazoleからの代謝を促進する物質又は阻害する物質などが挙げられる。これらのうち、L−OHP感受性判定マーカー及び5−FU感受性判定マーカーのいずれも、4−Methylpyrazoleが特に好ましい。
本発明における抗がん剤感受性判定マーカーの一つは、Isobutylamine又はこれが関与する代謝系上の物質(Isobutylamine代謝系物質ともいう)であり、当該物質としてはIsobutylamineの他、代謝系においてIsobutylamineの濃度を変動させるすべての物質が含まれ、Isobutylamineへの代謝を亢進する物質又は阻害する物質、Isobutylamineからの代謝を促進する物質又は阻害する物質などが挙げられる。これらのうち、5−FU感受性判定マーカーとしては、Isobutylamineが特に好ましい。
本発明における抗がん剤感受性判定マーカーの一つは、Glycolic acid又はこれが関与する代謝系上の物質(Glycolic acid代謝系物質ともいう)であり、当該物質としてはGlycolic acidの他、代謝系においてGlycolic acidの濃度を変動させるすべての物質が含まれ、Glycolic acidへの代謝を亢進する物質又は阻害する物質、Glycolic acidからの代謝を促進する物質又は阻害する物質などが挙げられる。これらのうち、5−FU感受性判定マーカーとしては、Glycolic acidが特に好ましい。
本発明における抗がん剤感受性判定マーカーの一つは、NADH又はこれが関与する代謝系上の物質(NADH代謝系物質ともいう)であり、当該物質としてはNADHの他、代謝系においてNADHの濃度を変動させるすべての物質が含まれ、NADHへの代謝を亢進する物質又は阻害する物質、NADHからの代謝を促進する物質又は阻害する物質などが挙げられる。これらのうち、5−FU感受性判定マーカーとしては、NADHが特に好ましい。
本発明における抗がん剤感受性判定マーカーの一つは、NAD又はこれが関与する代謝系上の物質(NAD代謝系物質ともいう)であり、当該物質としてはNADの他、代謝系においてNADの濃度を変動させるすべての物質が含まれ、NADへの代謝を亢進する物質又は阻害する物質、NADからの代謝を促進する物質又は阻害する物質などが挙げられる。これらのうち、5−FU感受性判定マーカーとしては、NADが特に好ましい。
PRPP、NAD、NADH、NADPは、様々な代謝に関与している物質であり、核酸代謝系物質の一つであることも知られている。
上記の抗がん剤感受性判定マーカーのうち、アスパラギン、スペルミン、スペルミジン、glutathione(GSH)、gamma−Aminobutyric acid(GABA)、1−Methyladenosine、gamma−Glu−Cys、アスパラギン酸、S−Adenosylhomocysteineは本発明者らによりイリノテカン、SN−38又はそれらの塩の感受性判定マーカーであることが確認されているが、新たに、アスパラギン、スペルミン、スペルミジン、glutathione(GSH)、gamma−Glu−Cys、S−Adenosylhomocysteineは、オキサリプラチン(L−OHP)及び/又はその塩を含む抗がん剤の感受性判定マーカーとなり得ることが見出された。また、アスパラギン酸、スペルミジン、glutathione(GSH)、GABA、1−Methyladenosine、S−Adenosylhomocysteineは、新たに、5−FUを含む抗がん剤の感受性判定マーカーとなり得ることが見出された。なお、スペルミン、スペルミジンは、様々な代謝経路上に存在している物質であり、ポリアミン代謝系物質の一つであることも知られている。
β−アラニン、Glu、Lys、N−Acetyllysine、N−Acetylornithine、gamma−Glu−Cys、beta−Ala−Lys、Glu−Glu、S−Lactoylglutathione、Cadaverine、Cysteic acid、trans−Cinnamic acid、S−Adenosylhomocysteine、プトレシン、N1−アセチルスペルミン、N8−アセチルスペルミジン、スペルミン、N−Acetylputrescine、dTMP、CMP、UMP、GMP、CDP、UDP、dCTP、CTP、UTP、GTP、NADP+、ATP及び/又はdGTP、Guanosine、2,3−Diphosphoglyceric acid、Pyruvic acid、Malic acid、Lauric acid、6−Phosphogluconic acidは、後記実施例に示すように、L−OHP曝露後、L−OHP高感受性であるHCT116で細胞内レベルの顕著な上昇が認められた。一方、L−OHP低感受性であるDLD−1ではHCT116ほどの細胞内レベルの顕著な変動は認められないか、若しくはコントロール群に比べて細胞内レベルが低下した。従って、これらの物質は、特にL−OHP等の抗がん剤感受性判定マーカーとして有用である。
Glutathione(GSH)、Butyric acid、4−Methylpyrazoleは、後記実施例に示すように、L−OHP曝露後、低感受性であるDLD−1で細胞内レベルの顕著な上昇が認められたが、高感受性であるHCT116ではDLD−1ほどの細胞内レベルの顕著な変動は認められないか、若しくはコントロール群に比べて細胞内レベルが低下した。従って、これらの物質は、特にL−OHP等の抗がん剤感受性判定マーカーとして有用である。
IMPは、後記実施例に示すように、L−OHP曝露後、L−OHP高感受性であるHCT116で細胞内レベルの顕著な低下が認められたが、L−OHP低感受性であるDLD−1では細胞内レベルがコントロール群に比べ上昇した。従って、IMPは、特にL−OHP等の抗がん剤感受性判定マーカーとして有用である。
N−アセチルアスパラギン酸は、後記実施例に示すように、10種類のヒトがん細胞株を用いて検討したところ、L−OHP高感受性細胞で細胞内レベルが高く、L−OHP低感受性細胞で細胞内レベルが低かった。従って、N−アセチルアスパラギン酸は、特にL−OHP等の抗がん剤感受性判定マーカーとして有用である。
N−アセチルグルコサミン、3−ホスホグリセリン酸、フルクトース1,6−二リン酸、オルニチンは、後記実施例に示すように、10種類のヒトがん細胞株を用いて検討したところ、L−OHP低感受性細胞で細胞内レベルが高く、L−OHP高感受性細胞で細胞内レベルが低かった。従って、N−アセチルグルコサミン、3−ホスホグリセリン酸、フルクトース1,6−二リン酸、オルニチンは、特にL−OHP等の抗がん剤感受性判定マーカーとして有用である。
アスパラギン、N−アセチル−β−アラニンは、後記実施例に示すように、10種類のヒトがん細胞株を用いて検討したところ、L−OHP高感受性細胞で細胞内レベルが高く、L−OHP低感受性細胞で細胞内レベルが低かった。また、L−OHP曝露後、L−OHP高感受性であるHCT116で細胞内レベルの顕著な上昇が認められたが、L−OHP低感受性であるDLD−1では高感受性細胞であるHCT116ほど細胞内レベルの顕著な変動は認められなかった。従って、アスパラギン、N−アセチル−β−アラニンは、特にL−OHP等の抗がん剤感受性判定マーカーとして有用である。
アルギニン、スペルミジンは、後記実施例に示すように、10種類のヒトがん細胞株を用いて検討したところ、L−OHP低感受性細胞で細胞内レベルが高く、L−OHP高感受性細胞で細胞内レベルが低かった。また、L−OHP曝露後、L−OHP高感受性であるHCT116で細胞内レベルの顕著な上昇が認められたが、L−OHP低感受性であるDLD−1では高感受性細胞であるHCT116ほど細胞内レベルの顕著な変動は認められないか、若しくはコントロール群に比べて細胞内レベルが低下した。従って、アルギニン、スペルミジンは、特にL−OHP等の抗がん剤感受性判定マーカーとして有用である。
Asp、オルニチン、N−Acetylornithine、beta−Ala−Lys、Glu−Glu、2−Aminoadipic acid、gamma−Aminobutyric acid、S−Adenosylhomocysteine、Guanosine、CMP、UMP、1−Methyladenosine、UDP、CTP、Sedoheptulose 7−phosphate、Dihydroxyacetone phosphate、Pyruvic acid、Malic acid、N1−アセチルスペルミン、Isobutylamine、Glycolic acidは、後記実施例に示すように、5−FU曝露後、高感受性であるHCT116で細胞内レベルの顕著な上昇が認められた。一方、低感受性であるDLD−1ではHCT116ほどの細胞内レベルの顕著な変動は認められないか、若しくはコントロール群に比べて細胞内レベルが低下した。従って、これらの物質は、特に5−FU等の感受性判定マーカーとして有用である。
Ser、Glutathione(GSH)、Adenosineは、後記実施例に示すように、5−FU曝露後、低感受性であるDLD−1で細胞内レベルの顕著な上昇が認められたが、高感受性であるHCT116ではDLD−1ほどの細胞内レベルの顕著な変動は認められないか、若しくはコントロール群に比べて細胞内レベルが低下した。従って、これらの物質は、特に5−FU等の感受性判定マーカーとして有用である。
3−Methylhistidine、Cadaverine、PRPP、4−Methylpyrazoleは、後記実施例に示すように、5−FU曝露後、高感受性であるHCT116で細胞内レベルの顕著な低下が認められたが、低感受性であるDLD−1ではHCT116ほどの細胞内レベルの顕著な変動は認められないか、若しくはコントロール群に比べて細胞内レベルが上昇した。従って、これらの物質は、特に5−FU等の感受性判定マーカーとして有用である。
Cysteine−glutathione、2,3−Diphosphoglyceric acid、N−Acetylputrescine、N8−アセチルスペルミジン、プトレシン、スペルミジン、6−Phosphogluconic acid、NADH、NADは、後記実施例に示すように、5−FU曝露後、低感受性であるDLD−1で細胞内レベルの顕著な低下が認められたが、高感受性であるHCT116ではDLD−1ほどの細胞内レベルの顕著な変動は認められなかった。従って、これらの物質は、特に5−FU等の感受性判定マーカーとして有用である。
本発明の抗がん剤感受性判定マーカーの対象となる抗がん剤としては特に限定されないが、例えばオキサリプラチン(L−OHP)、シクロフォスファミド(cyclophosphamide)、イフォスファミド(ifosfamide)、チオテパ(thiotepa)、メルファラン(melphalan)、ブスルファン(busulfan)、ニムスチン(nimustine)、ラニムスチン(ranimustine)、ダカルバジン(dacarbazine)、プロカルバジン(procarbazine)、テモゾロミド(temozolomide)、シスプラチン(cisplatin)、カルボプラチン(carboplatin)、ネダプラチン(nedaplatin)、メトトレキサート(methotrexate)、ペメトレキセド(pemetrexed)、フルオロウラシル(fluorouracil)、テガフール/ウラシル(tegaful・uracil)、ドキシフルリジン(doxifluridine)、テガフール/ギメラシル/オテラシル(tegaful・gimeracil・oteracil)、カペシタビン(capecitabine)、シタラビン(cytarabine)、エノシタビン(enocitabine)、ゲムシタビン(gemcitabine)、6−メルカプトプリン(6−mercaptopurine)、フルダラビン(fuludarabin)、ペントスタチン(pentostatin)、クラドリビン(cladribine)、ヒドロキシウレア(hydroxyurea)、ドキソルビシン(doxorubicin)、エピルビシン(epirubicin)、ダウノルビシン(daunorubicin)、イダルビシン(idarubicine)、ピラルビシン(pirarubicin)、ミトキサントロン(mitoxantrone)、アムルビシン(amurubicin)、アクチノマイシンD(actinomycin D)、ブレオマイシン(bleomycine)、ペプレオマイシン(pepleomycin)、マイトマイシンC(mytomycin C)、アクラルビシン(aclarubicin)、ジノスタチン(zinostatin)、ビンクリスチン(vincristine)、ビンデシン(vindesine)、ビンブラスチン(vinblastine)、ビノレルビン(vinorelbine)、パクリタキセル(paclitaxel)、ドセタキセル(docetaxel)、イリノテカン(irinotecan)、イリノテカン活性代謝物(SN−38)、ノギテカン(nogitecan、topotecan)、エトポシド(etoposide)、プレドニゾロン(prednisolone)、デキサメタゾン(dexamethasone)、タモキシフェン(tamoxifen)、トレミフェン(toremifene)、メドロキシプロゲステロン(medroxyprogesterone)、アナストロゾール(anastrozole)、エキセメスタン(exemestane)、レトロゾール(letrozole)、リツキシマブ(rituximab)、イマチニブ(imatinib)、ゲフィチニブ(gefitinib)、ゲムツズマブ・オゾガマイシン(gemtuzumab ozogamicin)、ボルテゾミブ(bortezomib)、エルロチニブ(erlotinib)、セツキシマブ(cetuximab)、ベバシズマブ(bevacizumab)、スニチニブ(sunitinib)、ソラフェニブ(sorafenib)、ダサチニブ(dasatinib)、パニツムマブ(panitumumab)、アスパラギナーゼ(asparaginase)、トレチノイン(tretinoin)、三酸化ヒ素(arsenic trioxide)、ホリナート(folinate)、レボホリナート(levofolinate)、又はそれらの塩、又はそれらの活性代謝物等が挙げられる。このうち白金錯体系抗がん剤、フッ化ピリミジン系抗がん剤が好ましく、特にオキサリプラチン、フルオロウラシル又はそれらの塩が好ましい。
本発明の抗がん剤感受性判定マーカーの対象となる抗がん剤として、オキサリプラチン又はその塩やフルオロウラシル又はその塩が挙げられるが、体内で代謝されてオキサリプラチンやフルオロウラシルに変換される抗がん剤も、オキサリプラチンやフルオロウラシルと同様に本発明の抗がん剤感受性判定マーカーの対象となる。具体的に、テガフール(tegaful)やカペシタビン(capecitabine)は体内で代謝されてフルオロウラシルに変換されることが明らかになっているため、フルオロウラシルに代えてテガフールやカペシタビンも本発明の抗がん剤感受性判定マーカーの対象となる。
本発明の抗がん剤感受性判定マーカーを用いて抗がん剤感受性を判定するには、検体中のこれら代謝系物質を測定すればよい。ここで、検体としては、がんを有する被験者(がん患者)由来の生体試料、例えば血液、血清、血漿、尿、腫瘍組織・細胞、腹水、胸水、脳脊髄液、便、喀痰等が挙げられるが、血清が特に好ましい。
また、本発明の対象となるがんとしては、咽頭がんを代表とする口唇、口腔及び咽頭がん、食道がん、胃がん、結腸・直腸がんなどを代表とする消化器がん、肺がんを代表とする呼吸器及び胸腔内臓器がん、骨及び関節軟骨がん、皮膚の悪性黒色腫、有棘細胞がん及びその他の皮膚のがん、中皮腫を代表とする中皮及び軟部組織がん、乳房がん、子宮がん、卵巣がんを代表とする女性性器がん、前立腺がんを代表とする男性性器がん、膀胱がんを代表とする尿路がん、脳腫瘍を代表とする眼、脳及び中枢神経系がん、甲状腺及びその他の内分泌腺がん、非ホジキンリンパ腫やリンパ性白血病を代表とするリンパ組織、造血組織及び関連組織がん、及びこれらを原発巣とする転移組織のがん等が挙げられるが、特に非小細胞肺がん、小細胞肺がん、子宮頸がん、卵巣がん、胃がん、結腸・直腸がん、有棘細胞がん、悪性リンパ腫に対して好適に利用できる。
検体中のこれら代謝系物質の測定手段は、被測定対象物質により適宜決定すればよく、例えばCE−TOFMS、Gas chromatography−mass spectrometry(GC−MS)等の各種質量分析装置、HPLC、免疫学的測定法、生化学的測定法等により測定可能である。
β−アラニン、Glu、Lys、N−Acetyllysine、N−Acetylornithine、gamma−Glu−Cys、beta−Ala−Lys、Glu−Glu、S−Lactoylglutathione、Cadaverine、Cysteic acid、trans−Cinnamic acid、S−Adenosylhomocysteine、プトレシン、N1−アセチルスペルミン、N8−アセチルスペルミジン、スペルミン、N−Acetylputrescine、dTMP、CMP、UMP、GMP、CDP、UDP、dCTP、CTP、UTP、GTP、NADP+、ATP及び/又はdGTP、Guanosine、2,3−Diphosphoglyceric acid、Pyruvic acid、Malic acid、Lauric acid、6−Phosphogluconic acidについて、対象とする抗がん剤がL−OHPである場合、抗がん剤に対する感受性を判定するには、抗がん剤投与前及び投与後のがん患者由来の生体試料中のこれら代謝系物質濃度を測定し、抗がん剤投与前に比べて投与後におけるこれら代謝系物質の濃度が上昇するか、あるいは所定の基準を上回ればそのがんは抗がん剤感受性であり、抗がん剤投与前後におけるこれら代謝系物質の濃度が変化しなかったり、あるいは所定の基準を下回ればそのがんは抗がん剤感受性ではないと判定できる。
対象とする抗がん剤に対して感受性を有さない場合は、その薬効を期待することができず、このような薬効の期待できない抗がん剤の投与が続けられた場合、がんの進行、副作用の増大が危惧される。このように、本発明における抗がん剤感受性判定マーカーは、抗がん剤治療反応性の判定のみならず、薬効の期待できない抗がん剤の継続投与に伴う副作用の増大を防ぐことにも大きく貢献する。
Glutathione(GSH)、Butyric acid、4−Methylpyrazoleについて、対象とする抗がん剤がL−OHPである場合、抗がん剤に対する感受性を判定するには、抗がん剤投与前及び投与後のがん患者由来の生体試料中のこれら代謝系物質濃度を測定し、抗がん剤投与前に比べて投与後におけるこれら代謝系物質の濃度が上昇するか、あるいは所定の基準を上回ればそのがんは抗がん剤感受性ではなく、抗がん剤投与前後におけるこれら代謝系物質の濃度が変化しなかったり、あるいは所定の基準を下回ればそのがんは抗がん剤感受性であると判定できる。
対象とする抗がん剤に対して感受性を有さない場合は、その薬効を期待することができず、このような薬効の期待できない抗がん剤の投与が続けられた場合、がんの進行、副作用の増大が危惧される。このように、本発明における抗がん剤感受性判定マーカーは、抗がん剤治療反応性の判定のみならず、薬効の期待できない抗がん剤の継続投与に伴う副作用の増大を防ぐことにも大きく貢献する。
IMPについて、対象とする抗がん剤がL−OHPである場合、抗がん剤に対する感受性を判定するには、抗がん剤投与前及び投与後のがん患者由来の生体試料中のこれら代謝系物質濃度を測定し、抗がん剤投与前に比べて投与後におけるこれら代謝系物質の濃度が低下するか、あるいは所定の基準を下回ればそのがんは抗がん剤感受性であり、抗がん剤投与前後におけるこれら代謝系物質の濃度が変化しなかったり、あるいは所定の基準を上回ればそのがんは抗がん剤感受性ではないと判定できる。
対象とする抗がん剤に対して感受性を有さない場合は、その薬効を期待することができず、このような薬効の期待できない抗がん剤の投与が続けられた場合、がんの進行、副作用の増大が危惧される。このように、本発明における抗がん剤感受性判定マーカーは、抗がん剤治療反応性の判定のみならず、薬効の期待できない抗がん剤の継続投与に伴う副作用の増大を防ぐことにも大きく貢献する。
N−アセチルアスパラギン酸について、対象とする抗がん剤がL−OHPである場合、抗がん剤に対する感受性を判定するには、抗がん剤投与前あるいは投与後初期の段階において、これら代謝系物質の濃度が所定の標準濃度より低いと判断される濃度を有する場合は、そのがんは抗がん剤感受性ではないと判定できる。
対象とする抗がん剤に対して感受性を有さない場合は、その薬効を期待することができず、このような薬効の期待できない抗がん剤の投与が続けられた場合、がんの進行、副作用の増大が危惧される。このように、本発明における抗がん剤感受性判定マーカーは、抗がん剤治療反応性の判定のみならず、薬効の期待できない抗がん剤の継続投与に伴う副作用の増大を防ぐことにも大きく貢献する。
N−アセチルグルコサミン、3−ホスホグリセリン酸、フルクトース1,6−二リン酸、オルニチンについて、対象とする抗がん剤がL−OHPである場合、抗がん剤に対する感受性を判定するには、抗がん剤投与前あるいは投与後初期の段階において、これら代謝系物質の濃度が所定の標準濃度より高いと判断される濃度を有する場合は、そのがんは抗がん剤感受性ではないと判定できる。
対象とする抗がん剤に対して感受性を有さない場合は、その薬効を期待することができず、このような薬効の期待できない抗がん剤の投与が続けられた場合、がんの進行、副作用の増大が危惧される。このように、本発明における抗がん剤感受性判定マーカーは、抗がん剤治療反応性の判定のみならず、薬効の期待できない抗がん剤の継続投与に伴う副作用の増大を防ぐことにも大きく貢献する。
アスパラギン、N−アセチル−β−アラニンについて、対象とする抗がん剤がL−OHPである場合、抗がん剤に対する感受性を判定するには、抗がん剤投与前及び投与後のがん患者由来の生体試料中のこれら代謝系物質濃度を測定し、抗がん剤投与前に比べて投与後におけるこれら代謝系物質の濃度が上昇するか、あるいは所定の基準を上回ればそのがんは抗がん剤感受性であり、抗がん剤投与前後におけるこれら代謝系物質の濃度が変化しなかったり、あるいは所定の基準を下回ればその癌は抗がん剤感受性ではないと判定できる。
また、抗がん剤投与前あるいは投与後初期の段階において、これら代謝系物質の濃度が所定の標準濃度より低いと判断される濃度を有する場合は、そのがんは抗がん剤感受性ではないと判定できる。対象とする抗がん剤に対して感受性を有さない場合は、その薬効を期待することができず、このような薬効の期待できない抗がん剤の投与が続けられた場合、がんの進行、副作用の増大が危惧される。このように、本発明における抗がん剤感受性判定マーカーは、抗がん剤治療反応性の判定のみならず、薬効の期待できない抗がん剤の継続投与に伴う副作用の増大を防ぐことにも大きく貢献する。
アルギニン、スペルミジンについて、対象とする抗がん剤がL−OHPである場合、抗がん剤に対する感受性を判定するには、抗がん剤投与前及び投与後のがん患者由来の生体試料中のこれら代謝系物質濃度を測定し、抗がん剤投与前に比べて投与後におけるこれら代謝系物質の濃度が上昇するか、あるいは所定の基準を上回ればそのがんは抗がん剤感受性であり、抗がん剤投与前後におけるこれら代謝系物質の濃度が変化しなかったり、あるいは所定の基準を下回ればそのがんは抗がん剤感受性ではないと判定できる。
また、抗がん剤投与前あるいは投与後初期の段階において、これら代謝系物質の濃度が所定の標準濃度より高いと判断される濃度を有する場合は、そのがんは抗がん剤感受性ではないと判定できる。対象とする抗がん剤に対して感受性を有さない場合は、その薬効を期待することができず、このような薬効の期待できない抗がん剤の投与が続けられた場合、がんの進行、副作用の増大が危惧される。このように、本発明における抗がん剤感受性判定マーカーは、抗がん剤治療反応性の判定のみならず、薬効の期待できない抗がん剤の継続投与に伴う副作用の増大を防ぐことにも大きく貢献する。
Asp、オルニチン、N−Acetylornithine、beta−Ala−Lys、Glu−Glu、2−Aminoadipic acid、gamma−Aminobutyric acid、S−Adenosylhomocysteine、Guanosine、CMP、UMP、1−Methyladenosine、UDP、CTP、Sedoheptulose 7−phosphate、Dihydroxyacetone phosphate、Pyruvic acid、Malic acid、N1−Acetylspermine、Isobutylamine、Glycolic acidについて、対象とする抗がん剤が5−FUである場合、抗がん剤に対する感受性を判定するには、抗がん剤投与前及び投与後のがん患者由来の生体試料中のこれら代謝系物質濃度を測定し、抗がん剤投与前に比べて投与後におけるこれら代謝系物質の濃度が上昇するか、あるいは所定の基準を上回ればそのがんは抗がん剤感受性であり、抗がん剤投与前後におけるこれら代謝系物質の濃度が変化しなかったり、あるいは所定の基準を下回ればそのがんは抗がん剤感受性ではないと判定できる。
対象とする抗がん剤に対して感受性を有さない場合は、その薬効を期待することができず、このような薬効の期待できない抗がん剤の投与が続けられた場合、がんの進行、副作用の増大が危惧される。このように、本発明における抗がん剤感受性判定マーカーは、抗がん剤治療反応性の判定のみならず、薬効の期待できない抗がん剤の継続投与に伴う副作用の増大を防ぐことにも大きく貢献する。
Ser、Glutathione(GSH)、Adenosineについて、対象とする抗がん剤が5−FUである場合、抗がん剤に対する感受性を判定するには、抗がん剤投与前及び投与後のがん患者由来の生体試料中のこれら代謝系物質濃度を測定し、抗がん剤投与前に比べて投与後におけるこれら代謝系物質の濃度が上昇するか、あるいは所定の基準を上回ればそのがんは抗がん剤感受性ではなく、抗がん剤投与前後におけるこれら代謝系物質の濃度が変化しなかったり、あるいは所定の基準を下回ればそのがんは抗がん剤感受性であると判定できる。
対象とする抗がん剤に対して感受性を有さない場合は、その薬効を期待することができず、このような薬効の期待できない抗がん剤の投与が続けられた場合、がんの進行、副作用の増大が危惧される。このように、本発明における抗がん剤感受性判定マーカーは、抗がん剤治療反応性の判定のみならず、薬効の期待できない抗がん剤の継続投与に伴う副作用の増大を防ぐことにも大きく貢献する。
3−Methylhistidine、Cadaverine、PRPP、4−Methylpyrazoleについて、対象とする抗がん剤が5−FUである場合、抗がん剤に対する感受性を判定するには、抗がん剤投与前及び投与後のがん患者由来の生体試料中のこれら代謝系物質濃度を測定し、抗がん剤投与前に比べて投与後におけるこれら代謝系物質の濃度が低下するか、あるいは所定の基準を下回ればそのがんは抗がん剤感受性であり、抗がん剤投与前後におけるこれら代謝系物質の濃度が変化しなかったり、あるいは所定の基準を上回ればそのがんは抗がん剤感受性ではないと判定できる。
対象とする抗がん剤に対して感受性を有さない場合は、その薬効を期待することができず、このような薬効の期待できない抗がん剤の投与が続けられた場合、がんの進行、副作用の増大が危惧される。このように、本発明における抗がん剤感受性判定マーカーは、抗がん剤治療反応性の判定のみならず、薬効の期待できない抗がん剤の継続投与に伴う副作用の増大を防ぐことにも大きく貢献する。
Cysteine−glutathione、2,3−Diphosphoglyceric acid、N−Acetylputrescine、N8−アセチルスペルミジン、プトレシン、スペルミジン、6−Phosphogluconic acid、NADH、NADについて、対象とする抗がん剤が5−FUである場合、抗がん剤に対する感受性を判定するには、抗がん剤投与前及び投与後のがん患者由来の生体試料中のこれら代謝系物質濃度を測定し、抗がん剤投与前に比べて投与後におけるこれら代謝系物質の濃度が低下するか、あるいは所定の基準を下回ればそのがんは抗がん剤感受性ではなく、抗がん剤投与前後におけるこれら代謝系物質の濃度が変化しなかったり、あるいは所定の基準を上回ればそのがんは抗がん剤感受性であると判定できる。
対象とする抗がん剤に対して感受性を有さない場合は、その薬効を期待することができず、このような薬効の期待できない抗がん剤の投与が続けられた場合、がんの進行、副作用の増大が危惧される。このように、本発明における抗がん剤感受性判定マーカーは、抗がん剤治療反応性の判定のみならず、薬効の期待できない抗がん剤の継続投与に伴う副作用の増大を防ぐことにも大きく貢献する。
本発明の抗がん剤感受性の判定方法を実施するには、検体中のこれら代謝系物質を測定するためのプロトコールを含むキットを用いるのが好ましい。当該キットには、これら代謝系物質測定試薬、測定試薬の使用方法、及び抗がん剤感受性の有無を判定するための基準等が含まれる。当該基準には、これら代謝系物質の標準濃度や標準比、高いと判断される濃度や比、低いと判断される濃度や比、測定結果に影響を与える要因とその影響の程度等が含まれ、これらの濃度は対象とする抗がん剤ごとに設定することが可能である。当該基準を用いて、前記のように判定することができる。
対象とする抗がん剤がL−OHPである場合、抗がん剤曝露後におけるβ−アラニン、Glu、Lys、N−Acetyllysine、N−Acetylornithine、gamma−Glu−Cys、beta−Ala−Lys、Glu−Glu、S−Lactoylglutathione、Cadaverine、Cysteic acid、trans−Cinnamic acid、S−Adenosylhomocysteine、プトレシン、N1−アセチルスペルミン、N8−アセチルスペルミジン、スペルミン、N−Acetylputrescine、dTMP、CMP、UMP、GMP、CDP、UDP、dCTP、CTP、UTP、GTP、NADP+、ATP及び/又はdGTP、Guanosine、2,3−Diphosphoglyceric acid、Pyruvic acid、Malic acid、Lauric acid、6−Phosphogluconic acidの発現変動、具体的には変動の促進或いは濃度の上昇を指標とすれば、抗がん剤感受性亢進剤がスクリーニングできる。すなわち、in vitro又はin vivoにおいて、これらの代謝系物質の抗がん剤曝露後における変動を促進或いは濃度を上昇させる物質は、抗がん剤感受性を亢進する。例えば、in vitroにおいて、抗がん剤曝露後の細胞内におけるこれらの代謝系物質の変動を促進或いは濃度を上昇させる物質は、当該抗がん剤の感受性を亢進する物質(抗がん剤感受性亢進剤)である。また、in vivoにおいては、担癌動物における抗がん剤曝露後のこれらの代謝系物質の変動を促進或いは濃度を上昇させる物質は、当該抗がん剤の感受性を亢進する物質(抗がん剤感受性亢進剤)である。
また、対象とする抗がん剤がL−OHPである場合、抗がん剤曝露後におけるGlutathione(GSH)、Butyric acid、4−Methylpyrazoleの発現変動の有無を指標とすれば、抗がん剤感受性亢進剤がスクリーニングできる。すなわち、in vitro又はin vivoにおいてGlutathione(GSH)、Butyric acid、4−Methylpyrazoleの抗がん剤曝露後における変動を小さくする物質は、抗がん剤感受性を亢進する。例えば、in vitroにおいて、抗がん剤曝露後の細胞内におけるGlutathione(GSH)、Butyric acid、4−Methylpyrazoleの変動を小さくする物質は、当該抗がん剤の感受性を亢進する物質(抗がん剤感受性亢進剤)である。また、in vivoにおいては、担癌動物における抗がん剤曝露後のGlutathione(GSH)、Butyric acid、4−Methylpyrazoleの変動を小さくする物質は、当該抗がん剤の感受性を亢進する物質(抗がん剤感受性亢進剤)である。
また、対象とする抗がん剤がL−OHPである場合、抗がん剤曝露後におけるIMPの発現変動、具体的には変動の促進或いは濃度の低下を指標とすれば、抗がん剤感受性亢進剤がスクリーニングできる。すなわち、in vitro又はin vivoにおいてIMPの抗がん剤曝露後における変動を促進或いは濃度を低下させる物質は、抗がん剤感受性を亢進する。例えば、in vitroにおいて、抗がん剤曝露後の細胞内におけるIMPの変動を促進或いは濃度を低下させる物質は、当該抗がん剤の感受性を亢進する物質(抗がん剤感受性亢進剤)である。また、in vivoにおいては、担癌動物における抗がん剤曝露後のIMPの変動を促進或いは濃度を低下させる物質は、当該抗がん剤の感受性を亢進する物質(抗がん剤感受性亢進剤)である。
また、対象とする抗がん剤がL−OHPである場合、抗がん剤曝露後におけるN−アセチルアスパラギン酸の発現変動、具体的には濃度の上昇を指標とすれば、抗がん剤感受性亢進剤がスクリーニングできる。すなわち、in vitro又はin vivoにおいてN−アセチルアスパラギン酸の抗がん剤曝露前における濃度を上昇させる物質は、抗がん剤感受性を亢進する。例えば、in vitroにおいて、抗がん剤曝露前に各種がん細胞株をある物質で処理した時、細胞内におけるN−アセチルアスパラギン酸の濃度を上昇させる物質は、当該抗がん剤の感受性を亢進する物質(抗がん剤感受性亢進剤)である。また、in vivoにおいては、担癌動物における抗がん剤曝露前の、N−アセチルアスパラギン酸の濃度を上昇させる物質は、当該抗がん剤の感受性を亢進する物質(抗がん剤感受性亢進剤)である。
また、対象とする抗がん剤がL−OHPである場合、抗がん剤曝露後におけるN−アセチルグルコサミン、3−ホスホグリセリン酸、フルクトース1,6−二リン酸、オルニチンの発現変動、具体的には濃度の低下を指標とすれば、抗がん剤感受性亢進剤がスクリーニングできる。すなわち、in vitro又はin vivoにおいてN−アセチルグルコサミン、3−ホスホグリセリン酸、フルクトース1,6−二リン酸、オルニチンの抗がん剤曝露前における濃度を低下させる物質は、抗がん剤感受性を亢進する。例えば、in vitroにおいて、抗がん剤曝露前に各種がん細胞株をある物質で処理した時、細胞内におけるN−アセチルグルコサミン、3−ホスホグリセリン酸、フルクトース1,6−二リン酸、オルニチンの濃度を低下させる物質は、当該抗がん剤の感受性を亢進する物質(抗がん剤感受性亢進剤)である。また、in vivoにおいては、担癌動物における抗がん剤曝露前のN−アセチルグルコサミン、3−ホスホグリセリン酸、フルクトース1,6−二リン酸、オルニチンの濃度を低下させる物質は、当該抗がん剤の感受性を亢進する物質(抗がん剤感受性亢進剤)である。
また、対象とする抗がん剤がL−OHPである場合、抗がん剤曝露後におけるアスパラギン、N−アセチル−β−アラニンの発現変動、具体的には変動の促進或いは濃度の上昇を指標とすれば、抗がん剤感受性亢進剤がスクリーニングできる。すなわち、in vitro又はin vivoにおいてアスパラギン、N−アセチル−β−アラニンの抗がん剤曝露前における濃度を上昇させる物質、抗がん剤曝露後における変動を促進或いは濃度を上昇させる物質は、抗がん剤感受性を亢進する。例えば、in vitroにおいて、抗がん剤曝露前に各種がん細胞株をある物質で処理した時、細胞内におけるアスパラギン、N−アセチル−β−アラニンの濃度を上昇させる物質は、当該抗がん剤の感受性を亢進する物質(抗がん剤感受性亢進剤)である。また、in vitroにおいて、各種がん細胞株における抗がん剤曝露後の細胞内におけるアスパラギン、N−アセチル−β−アラニンの変動を促進或いは濃度を上昇させる物質は、当該抗がん剤の感受性を亢進する物質(抗がん剤感受性亢進剤)である。また、in vivoにおいては、担癌動物における抗がん剤曝露前のアスパラギン、N−アセチル−β−アラニンの濃度を上昇させる物質、抗がん剤曝露後のアスパラギン、N−アセチル−β−アラニンの変動を促進或いは濃度を上昇させる物質は、当該抗がん剤の感受性を亢進する物質(抗がん剤感受性亢進剤)である。
また、対象とする抗がん剤がL−OHPである場合、抗がん剤曝露後におけるアルギニン、スペルミジンの発現変動を指標とすれば、抗がん剤感受性亢進剤がスクリーニングできる。すなわち、in vitro又はin vivoにおいてアルギニン、スペルミジンの抗がん剤曝露前における濃度を低下させる物質、抗がん剤曝露後における変動を促進或いは濃度を上昇させる物質は、抗がん剤感受性を亢進する。例えば、in vitroにおいて、抗がん剤曝露前に各種がん細胞株をある物質で処理した時、細胞内におけるアルギニン、スペルミジンの濃度を低下させる物質は、当該抗がん剤の感受性を亢進する物質(抗がん剤感受性亢進剤)である。また、in vitroにおいて、各種がん細胞株における抗がん剤曝露後の細胞内におけるアルギニン、スペルミジンの変動を促進或いは濃度を上昇させる物質は、当該抗がん剤の感受性を亢進する物質(抗がん剤感受性亢進剤)である。また、in vivoにおいては、担癌動物における抗がん剤曝露前のアルギニン、スペルミジンの濃度を低下させる物質、抗がん剤曝露後のアルギニン、スペルミジンの変動を促進或いは濃度を上昇させる物質は、当該抗がん剤の感受性を亢進する物質(抗がん剤感受性亢進剤)である。
対象とする抗がん剤が5−FUである場合、抗がん剤曝露後におけるAsp、オルニチン、N−Acetylornithine、beta−Ala−Lys、Glu−Glu、2−Aminoadipic acid、gamma−Aminobutyric acid、S−Adenosylhomocysteine、Guanosine、CMP、UMP、1−Methyladenosine、UDP、CTP、Sedoheptulose 7−phosphate、Dihydroxyacetone phosphate、Pyruvic acid、Malic acid、N1−アセチルスペルミン、Isobutylamine、Glycolic acidの発現変動、具体的には変動の促進或いは濃度の上昇を指標とすれば、抗がん剤感受性亢進剤がスクリーニングできる。すなわち、in vitro又はin vivoにおいて、これらの代謝系物質の抗がん剤曝露後における変動を促進或いは濃度を上昇させる物質は、抗がん剤感受性を亢進する。例えば、in vitroにおいて、抗がん剤曝露後の細胞内におけるこれらの代謝系物質の変動を促進或いは濃度を上昇させる物質は、当該抗がん剤の感受性を亢進する物質(抗がん剤感受性亢進剤)である。また、in vivoにおいては、担癌動物における抗がん剤曝露後のこれらの代謝系物質の変動を促進或いは濃度を上昇させる物質は、当該抗がん剤の感受性を亢進する物質(抗がん剤感受性亢進剤)である。
また、対象とする抗がん剤が5−FUである場合、抗がん剤曝露後におけるSer、Glutathione(GSH)、Adenosineの発現変動の有無を指標とすれば、抗がん剤感受性亢進剤がスクリーニングできる。すなわち、in vitro又はin vivoにおいてSer、Glutathione(GSH)、Adenosineの抗がん剤曝露後における変動を小さくする物質は、抗がん剤感受性を亢進する。例えば、in vitroにおいて、抗がん剤曝露後の細胞内におけるSer、Glutathione(GSH)、Adenosineの変動を小さくする物質は、当該抗がん剤の感受性を亢進する物質(抗がん剤感受性亢進剤)である。また、in vivoにおいては、担癌動物における抗がん剤曝露後のSer、Glutathione(GSH)、Adenosineの変動を小さくする物質は、当該抗がん剤の感受性を亢進する物質(抗がん剤感受性亢進剤)である。
また、対象とする抗がん剤が5−FUである場合、抗がん剤曝露後における3−Methylhistidine、Cadaverine、PRPP、4−Methylpyrazoleの発現変動、具体的には変動の促進或いは濃度の低下を指標とすれば、抗がん剤感受性亢進剤がスクリーニングできる。すなわち、in vitro又はin vivoにおいて3−Methylhistidine、Cadaverine、PRPP、4−Methylpyrazoleの抗がん剤曝露後における変動を促進或いは濃度を低下させる物質は、抗がん剤感受性を亢進する。例えば、in vitroにおいて、抗がん剤曝露後の細胞内における3−Methylhistidine、Cadaverine、PRPP、4−Methylpyrazoleの変動を促進或いは濃度を低下させる物質は、当該抗がん剤の感受性を亢進する物質(抗がん剤感受性亢進剤)である。また、in vivoにおいては、担癌動物における抗がん剤曝露後の3−Methylhistidine、Cadaverine、PRPP、4−Methylpyrazoleの変動を促進或いは濃度を低下させる物質は、当該抗がん剤の感受性を亢進する物質(抗がん剤感受性亢進剤)である。
また、対象とする抗がん剤が5−FUである場合、抗がん剤曝露後におけるCysteine−glutathione、2,3−Diphosphoglyceric acid、N−Acetylputrescine、N8−アセチルスペルミジン、プトレシン、スペルミジン、6−Phosphogluconic acid、NADH、NADの発現変動の有無を指標とすれば、抗がん剤感受性亢進剤がスクリーニングできる。すなわち、in vitro又はin vivoにおいて、これらの代謝系物質の抗がん剤曝露後における変動を小さくする物質は、抗がん剤感受性を亢進する。例えば、in vitroにおいて、抗がん剤曝露後の細胞内におけるこれらの代謝系物質の変動を小さくする物質は、当該抗がん剤の感受性を亢進する物質(抗がん剤感受性亢進剤)である。また、in vivoにおいては、担癌動物における抗がん剤曝露後のこれらの代謝系物質の変動を小さくする物質は、当該抗がん剤の感受性を亢進する物質(抗がん剤感受性亢進剤)である。
さらに、本発明の抗がん剤感受性判定マーカーを指標とすれば、抗がん剤がスクリーニングできる。すなわち、in vitro又はin vivoにおいて、ある物質により抗がん剤感受性判定マーカーの濃度が変動すれば、その物質は抗がん剤である。例えば、in vitroでは、ある物質を各種がん細胞株に曝露後、曝露前に比べて抗がん剤感受性判定マーカーの濃度が変動すれば、その物質は抗がん剤である。また、担癌動物にある物質を投与した後、抗がん剤感受性判定マーカーの濃度が変動すれば、その物質は抗がん剤である。薬効が期待できる抗がん剤であれば、抗がん剤感受性判定マーカーの濃度変動は腫瘍の縮小あるいは殺細胞効果よりも早く現れるため、抗がん剤感受性判定マーカーを指標としたスクリーニングにより、より短時間の検討で当該物質が抗がん剤として有用であるかどうかを判定することができる。抗がん剤開発に伴う労力や費用の削減という面からも大きな効果が期待できる。
かくして得られた抗がん剤感受性亢進剤と感受性亢進の対象となる抗がん剤とを併用すれば、当該抗がん剤の治療効果が飛躍的に向上する。抗がん剤感受性亢進剤と感受性亢進の対象となる抗がん剤とを組み合せた形態としては、それらの成分の両方を含む一の組成物であってもよく、それぞれ別個の製剤の組み合せであってもよい。また、それらの成分はそれぞれ別の投与経路であってもよい。ここで用いられる対象となる抗がん剤としては、前記と同様であり、オキサリプラチン、シクロフォスファミド(cyclophosphamide)、イフォスファミド(ifosfamide)、チオテパ(thiotepa)、メルファラン(melphalan)、ブスルファン(busulfan)、ニムスチン(nimustine)、ラニムスチン(ranimustine)、ダカルバジン(dacarbazine)、プロカルバジン(procarbazine)、テモゾロミド(temozolomide)、シスプラチン(cisplatin)、カルボプラチン(carboplatin)、ネダプラチン(nedaplatin)、メトトレキサート(methotrexate)、ペメトレキセド(pemetrexed)、フルオロウラシル(fluorouracil)、テガフール/ウラシル(tegaful・uracil)、ドキシフルリジン(doxifluridine)、テガフール/ギメラシル/オテラシル(tegaful・gimeracil・oteracil)、カペシタビン(capecitabine)、シタラビン(cytarabine)、エノシタビン(enocitabine)、ゲムシタビン(gemcitabine)、6−メルカプトプリン(6−mercaptopurine)、フルダラビン(fuludarabin)、ペントスタチン(pentostatin)、クラドリビン(cladribine)、ヒドロキシウレア(hydroxyurea)、ドキソルビシン(doxorubicin)、エピルビシン(epirubicin)、ダウノルビシン(daunorubicin)、イダルビシン(idarubicine)、ピラルビシン(pirarubicin)、ミトキサントロン(mitoxantrone)、アムルビシン(amurubicin)、アクチノマイシンD(actinomycin D)、ブレオマイシン(bleomycine)、ペプレオマイシン(pepleomycin)、マイトマイシンC(mytomycin C)、アクラルビシン(aclarubicin)、ジノスタチン(zinostatin)、ビンクリスチン(vincristine)、ビンデシン(vindesine)、ビンブラスチン(vinblastine)、ビノレルビン(vinorelbine)、パクリタキセル(paclitaxel)、ドセタキセル(docetaxel)、イリノテカン(irinotecan)、イリノテカン活性代謝物(SN−38)、ノギテカン(nogitecan、topotecan)、エトポシド(etoposide)、プレドニゾロン(prednisolone)、デキサメタゾン(dexamethasone)、タモキシフェン(tamoxifen)、トレミフェン(toremifene)、メドロキシプロゲステロン(medroxyprogesterone)、アナストロゾール(anastrozole)、エキセメスタン(exemestane)、レトロゾール(letrozole)、リツキシマブ(rituximab)、イマチニブ(imatinib)、ゲフィチニブ(gefitinib)、ゲムツズマブ・オゾガマイシン(gemtuzumab ozogamicin)、ボルテゾミブ(bortezomib)、エルロチニブ(erlotinib)、セツキシマブ(cetuximab)、ベバシズマブ(bevacizumab)、スニチニブ(sunitinib)、ソラフェニブ(sorafenib)、ダサチニブ(dasatinib)、パニツムマブ(panitumumab)、アスパラギナーゼ(asparaginase)、トレチノイン(tretinoin)、三酸化ヒ素(arsenic trioxide)、ホリナート(folinate)、レボホリナート(levofolinate)、又はそれらの塩、又はそれらの活性代謝物等が挙げられる。このうち白金錯体系抗がん剤、フッ化ピリミジン系抗がん剤が好ましく、特にオキサリプラチン、フルオロウラシル又はそれらの塩が好ましい。
次に実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明する。
実施例1
(1)方法
(a)使用細胞
10種類のヒト大腸癌細胞株(DLD−1、HCT15、HCT116、HT29、Lovo、LS174T、SW480、SW620、SW1116、WiDr)を用いた。HCT116、HT29は株式会社ヤクルト本社より、DLD−1、Lovo、SW480、SW1116、WiDrは大日本住友製薬株式会社より、HCT15、LS174Tは東北大学加齢医学研究所医用細胞資源センターより、SW620は住商ファーマインターナショナル株式会社より入手した。
(b)薬剤
L−OHP原末は、株式会社ヤクルト本社より入手した。
(c)L−OHPに対する感受性の評価
各細胞について、0〜1000μmol/LのL−OHPに48時間曝露後の細胞生存率をMTS assay(CellTiter96TMAQueous One Solution Cell Proliferation Assay、Promega)にて評価し、IC50値(L−OHP未処理に対して細胞数を50%抑制するL−OHP濃度)を算出して各細胞におけるL−OHP感受性の指標とした。
(d)細胞内代謝物の採取
定常状態における各細胞に対して、培地を除去し氷上にて5%マンニトール(4℃)で細胞を洗浄後、素早くメタノール(4℃、内部標準物質含有)を添加することにより酵素を失活させ、−80℃で保存した。なお、細胞数算出用の細胞を代謝物抽出用の細胞とは別に準備し、同様の処理を行った後セルカウントを行い、細胞数補正に用いた。
(e)メタボロームサンプルの調製
−80℃保存メタノール溶液に、クロロホルムとミリQ水を加え液―液抽出を行い、夾雑成分を除去した。代謝物を含む水―メタノール層を採取し、分画分子量5000Daの遠心限外ろ過フィルターを用いて除タンパクを行った後、ろ液を減圧乾燥し、−80℃にて保存した。測定直前にミリQ水に溶解させ、メタボローム測定に供した。
(f)メタボローム測定
細胞内代謝物の網羅的測定はAgilent Technologies社のキャピラリー電気泳動―飛行時間型質量分析計(CE−TOFMS)にて行った。カチオンモード又はアニオンモードにて、m/z=50〜1000の代謝物を一斉に定量分析した。
(g)細胞内代謝物量とL−OHP感受性との関係
各細胞サンプルからCE−TOFMSにより検出されたピークについて、既にm/z及び移動時間が明らかとなっている約500の標品データとの照合により、同定できた代謝物について、10種類のヒト大腸癌細胞における細胞内レベルとそれぞれの細胞のL−OHP感受性との関係を検討した。
(2)結果
(a)10種類のヒト大腸癌細胞株におけるL−OHP感受性の評価
10種類のヒト大腸癌細胞株(DLD−1、HCT15、HCT116、HT29、Lovo、LS174T、SW480、SW620、SW1116、WiDr)のL−OHP感受性については、MTSアッセイによって算出されるIC50を指標として評価した。SW480(0.65±0.07μM)、Lovo(0.72±0.12μM)およびHCT116(0.89±0.33μM)が高感受性を示し、SW1116(26.42±4.12μM)、HT29(23.92±9.29μM)、WiDr(17.30±5.24μM)およびDLD−1(16.95±6.31μM)が低感受性を示した(図1)。
(b)細胞内代謝物量とL−OHP感受性との関係
10種類のヒト大腸癌細胞から細胞内代謝物を抽出し、CE−TOFMSにて一斉分析した。各サンプルから検出された数千ピークについて、約500の標品データと照合し、いずれかの細胞で検出が確認され、同定できた代謝物に着目した。MTSアッセイの結果に基づき10種類のヒト大腸癌細胞をL−OHP感受性がより高い上位5種類(HCT15、HCT116、Lovo、SW480、SW620)と下位5種類(DLD−1、HT29、LS174T、SW1116、WiDr)の2群に分け、両群間における細胞内代謝物量の違いを比較検討した。その結果、L−OHP高感受性群と低感受性群の間でその細胞内レベルの違いが大きかった代謝物として、N−アセチルグルコサミン(p=0.0108)、アルギニン(p=0.0263)、アスパラギン(p=0.0794)、3−ホスホグリセリン酸(p=0.0201)、N−アセチル−β−アラニン(p=0.0392)、N−アセチルアスパラギン酸(p=0.0529)、フルクトース1,6−二リン酸(p=0.1071)が得られた(図2)。
実施例2
(1)方法
(a)使用細胞
実施例1で用いた細胞のうち、2種類のヒト大腸癌細胞株(HCT116、DLD−1)を用いた。これらの細胞は、10% Fetal Bovine Serum(インビトロジェン社)を含むDoulbecco’s modified Eagle’s Medium(DMEM) を用いて、φ100mm/Tissue Culture Dish(IWAKI)にて37℃、5%CO2の条件下で行った。
(b)薬剤
L−OHP原末は、株式会社ヤクルト本社より入手した。また、5−FU原末は、シグマアルドリッチジャパン株式会社より入手した。
(c)L−OHPの曝露と細胞内代謝物の採取
両細胞に対して、10μmol/LのL−OHPを含む培地に交換することにより抗がん剤曝露を開始した(L−OHPを含まない培地を用いたものをコントロール群とした)。0hr、4hr、12hr、24hr、48hr曝露後に氷上にて5%マンニトール(4℃)で細胞を洗浄後、素早くメタノール(4℃、内部標準物質含有)を添加することにより酵素を失活させ、−80℃で保存した。なお、細胞数算出用の細胞を代謝物抽出用の細胞とは別に準備し、同様の処理を行った後セルカウントを行い、細胞数補正に用いた。
(d)5−FUの曝露と細胞内代謝物の採取
両細胞に対して、100μmol/Lの5−FUを含む培地に交換することにより抗がん剤曝露を開始した(5−FUを含まない培地を用いたものをコントロール群とした)。0hr、4hr、12hr、24hr、48hr曝露後に氷上にて5%マンニトール(4℃)で細胞を洗浄後、素早くメタノール(4℃、内部標準物質含有)を添加することにより酵素を失活させ、−80℃で保存した。なお、細胞数算出用の細胞を代謝物抽出用の細胞とは別に準備し、同様の処理を行った後セルカウントを行い、細胞数補正に用いた。
(e)メタボロームサンプルの調製
−80℃保存メタノール溶液に、クロロホルムとミリQ水を加え液―液抽出を行い、夾雑成分を除去した。代謝物を含む水―メタノール層を採取し、分画分子量5000Daの遠心限外ろ過フィルターを用いて除タンパクを行った後、ろ液を減圧乾燥し、−80℃にて保存した。測定直前にミリQ水に溶解させ、メタボローム測定に供した。
(f)メタボローム測定
細胞内代謝物の網羅的測定はAgilent Technologies社のキャピラリー電気泳動―飛行時間型質量分析計(CE−TOFMS)にて行った。陽イオン性代謝物の網羅的測定ではキャピラリーの出口が陰極となるように電圧を印加し、また、陰イオン性代謝物の網羅的測定ではキャピラリーの出口が陽極となるように電圧を印加し、m/z=50〜1000の代謝物を一斉に定量分析した。
(2)結果
L−OHPに対する感受性の異なる2種類のヒト大腸癌細胞(高感受性:HCT116、低感受性:DLD−1)に10μM L−OHPを0、4、12、24、48時間曝露し、細胞内代謝物を抽出後、CE−TOFMSにてカチオン、アニオンおよびヌクレオチド性代謝物を一斉分析した。検出が確認され、同定できた約170の代謝物について、L−OHP曝露後における細胞内レベルの経時的変化を解析した結果、L−OHP曝露後に低感受性細胞(DLD−1)では大きな変動は見られず、高感受性細胞(HCT116)において細胞内レベルが大きく上昇する代謝物として、プトレシン、N1−アセチルスペルミン、N8−アセチルスペルミジン、スペルミン、アスパラギン、β−アラニンを見出した(図3〜8)。
L−OHP曝露後の経時的変化において両細胞間で差が大きかった代謝物のうち、β−アラニンについては、特に24時間曝露の時点以降でHCT116での細胞内レベルの上昇が認められた。β−アラニンは核酸代謝における分解物として知られていることから、L−OHP24時間曝露後における核酸代謝の変動および核酸代謝と関連の深い代謝物の変動をL−OHP高感受性細胞(HCT116)と低感受性細胞(DLD−1)で比較解析した。その結果、L−OHP高感受性細胞において、核酸代謝経路上の多くの代謝物の細胞内レベルが上昇していることが明らかとなった(図9)。特に、dTMP、CMP、UMP、GMP、CDP、UDP、dCTP、CTP、UTP、GTP、NADP+、ATP及び/又はdGTPは、HCT116で細胞内レベルの顕著な上昇が認められ、DLD−1ではHCT116ほどの細胞内レベルの顕著な変動は認められないか、若しくはコントロール群に比べて細胞内レベルが低下した。これらの代謝物について、24時間L−OHP曝露後のコントロール群に対する細胞内レベルの変動を両細胞で比べた場合、その比率(HCT116/DLD−1)はいずれも1.2以上であった。
一方、IMPは、DLD−1でL−OHP曝露後細胞内レベルの顕著な上昇が認められたが、HCT116では細胞内レベルが低下し、24時間L−OHP曝露後のコントロール群に対する細胞内レベルの変動を両細胞で比べた場合、その比率(HCT116/DLD−1)は0.26と極端に低かった。
前記の比率が0.8未満、或いは1.2以上を基準として核酸代謝上の物質を選抜した結果、dTMP、CMP、UMP、IMP、GMP、CDP、UDP、dCTP、CTP、UTP、GTP、NADP+、ATP及び/又はdGTPが抗がん剤感受性判定マーカーとして見出された。
L−OHP曝露後の経時的変化において両細胞間で差が大きかった代謝物、プトレシン、N1−アセチルスペルミン、N8−アセチルスペルミジン、スペルミン、および、実施例1において見出されたアルギニンがポリアミン代謝経路に属していることから、実施例1、2で得られたデータのうち、ポリアミン経路に関わる代謝物のデータに着目した。その結果、L−OHP高感受性群と低感受性群の間でその細胞内レベルの違いが大きかった代謝物として、オルニチン、スペルミジンが得られた(図10)。なお、図11には、図10のグラフの見方を示した。
さらに、L−OHP24時間曝露後におけるその他の代謝物の変動をL−OHP高感受性細胞(HCT116)と低感受性細胞(DLD−1)で比較解析した。その結果、L−OHP高感受性細胞でL−OHP曝露後細胞内レベルの顕著な上昇が認められる代謝物として、Glu、Arg、Lys、N−Acetyllysine、N−アセチル−β−アラニン、N−Acetylornithine、gamma−Glu−Cys、beta−Ala−Lys、Glu−Glu、S−Lactoylglutathione、Cadaverine、Cysteic acid、trans−Cinnamic acid、S−Adenosylhomocysteine、スペルミジン、N−Acetylputrescine、Guanosine、2,3−Diphosphoglyceric acid、Pyruvic acid、Malic acid、Lauric acid、6−Phosphogluconic acidを見出した。また、L−OHP低感受性細胞でL−OHP曝露後細胞内レベルの顕著な上昇が認められる代謝物として、Glutathione(GSH)、Butyric acid、4−Methylpyrazoleを見出した(図12)。
5−FU感受性の異なる2種類のヒト大腸癌細胞(高感受性:HCT−116、低感受性:DLD−1)について、5−FU 24時間曝露後の細胞内メタボロームデータに着目し、5−FU曝露後に変動が認められた代謝物をピックアップした(図13)。その結果、5−FU高感受性細胞で5−FU曝露後細胞内レベルの顕著な上昇が認められる代謝物として、Asp、オルニチン、N−Acetylornithine、beta−Ala−Lys、Glu−Glu、2−Aminoadipic acid、gamma−Aminobutyric acid、S−Adenosylhomocysteine、Guanosine、CMP、UMP、1−Methyladenosine、UDP、CTP、Sedoheptulose 7−phosphate、Dihydroxyacetone phosphate、Pyruvic acid、Malic acid、N1−アセチルスペルミン、Isobutylamine、Glycolic acidを見出した。また、5−FU低感受性細胞で5−FU曝露後細胞内レベルの顕著な上昇が認められる代謝物として、Ser、Glutathione(GSH)、Adenosineを見出した。また、5−FU高感受性細胞で5−FU曝露後細胞内レベルの顕著な低下が認められる代謝物として、3−Methylhistidine、Cadaverine、PRPP、4−Methylpyrazoleを見出した。さらに、5−FU低感受性細胞で5−FU曝露後細胞内レベルの顕著な低下が認められる代謝物として、Cysteine−glutathione、2,3−Diphosphoglyceric acid、N−Acetylputrescine、N8−アセチルスペルミジン、プトレシン、スペルミジン、6−Phosphogluconic acid、NADH、NADを見出した。

Claims (36)

  1. アミノ酸代謝系上の物質、核酸代謝系上の物質、ペントースリン酸経路上の物質、解糖系上の物質、TCA回路上の物質、ポリアミン代謝系上の物質並びにLauric acid、6−Phosphogluconic acid、Butyric acid、4−Methylpyrazole、Isobutylamine、Glycolic acid、NADH、NAD及びそれらの物質が関与する代謝系上の物質から選ばれる1以上の物質からなる、抗がん剤感受性判定マーカー。
  2. アミノ酸代謝系上の物質が、N−Acetylornithine、Arg、N−Acetyl−beta−alanine、N−アセチルアスパラギン酸、β−アラニン、オルニチン、Glu、Lys、N−Acetyllysine、beta−Ala−Lys、Glu−Glu、S−Lactoylglutathione、Cadaverine、Cysteic acid、trans−Cinnamic acid、2−Aminoadipic acid、Ser、3−Methylhistidine及びCysteine−glutathioneから選ばれる1以上の物質である請求項1記載の抗がん剤感受性判定マーカー。
  3. 核酸代謝系上の物質が、UMP、Guanosine、dTMP、CMP、IMP、GMP、CDP、UDP、dCTP、CTP、UTP、GTP、NADP+、ATP及び/又はdGTP及びAdenosineから選ばれる1以上の物質である請求項1記載の抗がん剤感受性判定マーカー。
  4. ペントースリン酸経路上の物質が、2,3−Diphosphoglyceric acid、Pyruvic acid、Sedoheptulose 7−phosphate及びPRPPから選ばれる1以上の物質である請求項1記載の抗がん剤感受性判定マーカー。
  5. 解糖系上の物質が、3−ホスホグリセリン酸、フルクトース1,6−二リン酸、Dihydroxyacetone phosphate、2,3−Diphosphoglyceric acid及びPyruvic acidから選ばれる1以上の物質である請求項1記載の抗がん剤感受性判定マーカー。
  6. TCA回路上の物質が、Malic acidである請求項1記載の抗がん剤感受性判定マーカー。
  7. ポリアミン代謝系上の物質が、N1−アセチルスペルミン、N8−アセチルスペルミジン、プトレシン、及びN−Acetylputrescineから選ばれる1以上の物質である請求項1記載の抗がん剤感受性判定マーカー。
  8. 抗がん剤が、白金錯体系抗がん剤及びフッ化ピリミジン系抗がん剤から選ばれる抗がん剤である請求項1〜7のいずれか1項記載の抗がん剤感受性判定マーカー。
  9. 抗がん剤が、オキサリプラチン、フルオロウラシル及びそれらの塩から選ばれるものである請求項1〜7のいずれか1項記載の抗がん剤感受性判定マーカー。
  10. 検体中の請求項1〜7のいずれか1項記載の物質を測定することを特徴とする抗がん剤感受性の判定方法。
  11. 検体が、がんを有する被験者由来の生体試料である請求項10記載の判定方法。
  12. 検体が、抗がん剤を投与された、がんを有する被験者由来の生体試料である請求項10又は11記載の判定方法。
  13. 抗がん剤が、白金錯体系抗がん剤及びフッ化ピリミジン系抗がん剤から選ばれる抗がん剤である請求項10〜12のいずれか1項記載の判定方法。
  14. 抗がん剤が、オキサリプラチン、フルオロウラシル及びそれらの塩から選ばれるものである請求項10〜12のいずれか1項記載の判定方法。
  15. 検体中の請求項1〜7のいずれか1項記載の物質を測定するためのプロトコールを含むことを特徴とする請求項10〜14のいずれか1項記載の判定方法を実施するためのキット。
  16. 検体が、がんを有する被験者由来の生体試料である請求項15記載のキット。
  17. 検体が、抗がん剤を投与された、がんを有する被験者由来の生体試料である請求項15又は16記載のキット。
  18. 抗がん剤が、白金錯体系抗がん剤及びフッ化ピリミジン系抗がん剤から選ばれる抗がん剤である請求項15〜17のいずれか1項記載のキット。
  19. 抗がん剤が、オキサリプラチン、フルオロウラシル及びそれらの塩から選ばれるものである請求項15〜17のいずれか1項記載のキット。
  20. 請求項1〜7のいずれか1項記載の物質の発現変動を指標とする抗がん剤感受性亢進剤のスクリーニング方法。
  21. 抗がん剤が、白金錯体系抗がん剤及びフッ化ピリミジン系抗がん剤から選ばれる抗がん剤である請求項20記載のスクリーニング方法。
  22. 抗がん剤が、オキサリプラチン、フルオロウラシル及びそれらの塩から選ばれるものである請求項20記載のスクリーニング方法。
  23. 請求項20〜22のいずれか1項記載の方法により得られた抗がん剤感受性亢進剤。
  24. 請求項23記載の抗がん剤感受性亢進剤と、感受性亢進の対象となる抗がん剤とを組み合せてなるがん治療用組成物。
  25. 抗がん剤が、白金錯体系抗がん剤及びフッ化ピリミジン系抗がん剤から選ばれる抗がん剤である請求項24記載のがん治療用組成物。
  26. 抗がん剤が、オキサリプラチン、フルオロウラシル及びそれらの塩から選ばれるものである請求項24記載のがん治療用組成物。
  27. glutathione(GSH)、Asn、gamma−Glu−Cys、S−Adenosylhomocysteine、Asp、gamma−Aminobutyric acid、1−Methyladenosine、スペルミン、スペルミジン及びそれらの物質が関与する代謝系上の物質から選ばれる1以上の物質からなる、オキサリプラチン、フルオロウラシル及びそれらの塩から選ばれる抗がん剤の感受性判定マーカー。
  28. 検体中の請求項27記載の物質を測定することを特徴とする抗がん剤感受性の判定方法。
  29. 検体が、がんを有する被験者由来の生体試料である請求項28記載の判定方法。
  30. 検体が、抗がん剤を投与された、がんを有する被験者由来の生体試料である請求項28又は29記載の判定方法。
  31. 検体中の請求項27記載の物質を測定するためのプロトコールを含むことを特徴とする請求項28〜30のいずれか1項記載の判定方法を実施するためのキット。
  32. 検体が、がんを有する被験者由来の生体試料である請求項31記載のキット。
  33. 検体が、抗がん剤を投与された、がんを有する被験者由来の生体試料である請求項31又は32記載のキット。
  34. 請求項27記載の物質の発現変動を指標とする抗がん剤感受性亢進剤のスクリーニング方法。
  35. 請求項34記載の方法により得られた抗がん剤感受性亢進剤。
  36. 請求項35記載の抗がん剤感受性亢進剤と、感受性亢進の対象となる抗がん剤とを組み合せてなるがん治療用組成物。
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