JP2019505522A - ポリフェノール化合物を有効成分として含む癌治療用薬学組成物 - Google Patents

ポリフェノール化合物を有効成分として含む癌治療用薬学組成物 Download PDF

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Abstract

本発明は、ポリフェノール化合物を有効成分として含む癌治療用薬学組成物に関し、本研究による薬学組成物は、癌幹細胞、または低分化性癌などの癌幹細胞を多量含む癌組織の治療および予後増進に非常に効果的である。また、ポリフェノール化合物とビグアニド系化合物、および抗癌剤を併用で癌細胞に投与すると、それぞれ単独投与した場合より癌細胞成長抑制効果が著しく増加することを確認したため、癌治療分野で大きく活用されることが期待される。
【選択図】 図12

Description

本発明は、ポリフェノール化合物を有効成分として含む癌治療用薬学組成物に関する。
癌は全世界的に最も普遍的な死亡原因の一つである。約1千万件の新しいケースが毎年発生し、全体死亡原因の約12%を占めて3番目に多い死亡原因となっている。したがって、効果的な抗癌剤を開発しようとする努力が続いてきたが、最近まで開発された抗癌剤はほとんどが一般的な癌細胞を標的とするもので、癌患者の治療耐性および再発に重要な役割を果たす癌幹細胞の死滅には効果的でない。前記癌幹細胞とは、一般的な幹細胞と類似して無制限の再生能力を有する癌細胞であって、一般的な癌細胞と異なってゆっくり増殖し、幹細胞特有の能力である自己再生や分化能力を有し、従来知られている癌細胞と異なる機序(mechanism)を有することが知られているが、まだ癌幹細胞を標的とする癌幹細胞治療用薬物に対する開発は非常に不十分な状態である(韓国出願特許10−2011−0066035)。癌治療後にも体内に癌幹細胞が残ると、癌の再発および/または転移が活発に起こるので、癌幹細胞治療剤の開発は早急な課題というべきである。
一方、ポリフェノール化合物としてのゴシポール(Gossypol)は、綿実(cotton plant)に多量含まれているフェノール誘導体に相当するものである。中国ではこのゴシポールが男性の精子機能を抑制することを発見し、男性経口避姙薬として開発されてきたが、最近、ゴシポールの癌細胞成長抑制に有意な効果があることが公知となった(米国登録特許US6114397)。しかし、まだゴシポールを単独投与するだけでは効果的に癌細胞成長を抑制することが難しいのが現状である。
本研究は、ポリフェノール化合物を有効成分として含む癌および癌幹細胞治療用薬学組成物に関し、本研究による薬学組成物は、癌幹細胞、または低分化性癌などの癌幹細胞を多量含む癌組織の治療および予後増進に非常に効果的である。また、ポリフェノール化合物とビグアニド系化合物、および抗癌剤を併用して癌細胞に投与すると、それぞれ単独投与した場合より癌細胞成長抑制効果が著しく増加することを確認したため、癌治療分野で大きく活用されることが期待される。
本発明は、上記の従来技術上の問題点を解決するためになされたものであって、ポリフェノール化合物を有効成分として含む癌治療用薬学組成物に関する。
しかし、本発明がなそうとする技術的課題は、以上に言及した課題に制限されず、言及されていない他の課題は、以下の記載から当業界における通常の知識を有する者に明確に理解されるであろう。
以下、本願に記載の多様な具体例が図面を参照して記載される。下記の説明において、本発明の完全な理解のために、多様な特異的詳細事項、例えば、特異的形態、組成物および工程などが記載されている。しかし、特定の具体例は、これらの特異的詳細事項の1つ以上なしに、または他の公知の方法および形態とともに実行されてもよい。他の例において、公知の工程および製造技術は、本発明を不必要にあいまいにしないために、特定の詳細事項で記載されない。「一つの具体例」または「具体例」に対する本明細書全体を通した参照は、具体例と結びつけて記載された特別な特徴、形態、組成または特性が本発明の一つ以上の具体例に含まれることを意味する。したがって、本明細書全体にわたる多様な位置で表現された「一つの具体例において」または「具体例」の状況は、必ずしも本発明の同一の具体例を示さない。追加的に、特別な特徴、形態、組成、または特性は、一つ以上の具体例において何らかの好適な方法で組み合わされる。
明細書において、特別な定義がなければ、本明細書に使われたすべての科学的および技術的な用語は、本発明の属する技術分野における当業者によって通常理解されるのと同じ意味を有する。
本発明の一具体例において、「癌」とは、制御されない細胞成長で特徴づけられ、この異常な細胞成長によって腫瘍と呼ばれる細胞の塊が形成されて周りの組織に侵入し、ひどい場合には、身体の他の器官に転移されたりするものをいう。学問的には新生物と名付けられたりする。癌は、手術、放射線および化学療法で治療をしても、多くの場合に、根本的に治癒されずに患者に苦痛を与え、窮極的には死に至らせる難治性慢性疾患で、癌の発生要因には種々あるが、内的要因と外的要因に区分する。正常細胞がどのような機序を経て癌細胞に形質転換されるかについては正確に究明されていないが、相当数の癌が環境要因等外的因子によって影響を受けて発生すると知られている。内的要因には、遺伝因子、免疫学的要因などがあり、外的要因には、化学物質、放射線、ウイルスなどがある。癌の発生に関連する遺伝子には、腫瘍形成遺伝子(oncogenes)と腫瘍抑制遺伝子(tumor suppressor genes)があるが、これらの間の均衡が上で説明した内的あるいは外的要因によって崩れたとき、癌が発生する。癌は、その発生部位によって、口腔癌、肝臓癌、胃癌、結腸癌、乳癌、肺癌、骨癌、膵臓癌、皮膚癌、頭部癌、頸部癌、皮膚癌、子宮頸部癌、卵巣癌、大腸癌、小腸癌、直腸癌、ラッパ管癌腫、肛門付近癌、子宮内膜癌腫、膣癌腫、陰門癌腫、ホジキン病(Hodgkin’s disease)、食道癌、リンパ腺癌、膀胱癌、胆嚢癌、内分泌腺癌、甲状腺癌、副甲状腺癌、副腎癌、軟組織肉腫、尿道癌、陰茎癌、前立腺癌、慢性白血病、急性白血病、リンパ球リンパ腫、腎臓癌、輸尿管癌、腎臓細胞癌腫、腎臓骨盤癌腫、中枢神経系腫瘍、一次中枢神経系リンパ腫、脊髓腫瘍、脳幹神経膠腫および脳下垂体腺腫に区分することができるが、これに限定するものではない。
本発明の一具体例において、「低分化性癌(poorly differentiated cancer)または低分化性腫瘍(poorly differentiated tumor)」とは、癌組織内部の構造が不明瞭に整えられた、配列の失われた状態を意味する。米国国立保健院(National Institutes of Health)の国立癌研究所(National Cancer Institute)によれば、癌分類体系は癌の性質に基づき、一般的に、癌の奇形性(異常性)に応じて第1、第2、第3または第4段階に区分される。第1段階は、癌細胞の配列が正常組織とほぼ類似水準の癌で、第1段階の癌は、成長する速度と周辺組織に侵襲する速度が遅い。対照的に、第3または第4段階の癌は、正常細胞または正常組織と完全に異なり、第1段階または第2段階の癌より速やかに成長し、周辺組織に速やかに侵襲する。これをまとめると下記の通りである。
癌の前段階(GX):前癌−癌の段階を決定できない段階
第1段階(G1):高分化性癌−分化性が良い段階(well differentiated)
第2段階(G2):中分化性癌−分化性が中間の段階(Moderately differentiated)
第3段階(G3):低分化性癌−分化性が悪い段階(Poorly differentiated)
第4段階(G4):未分化性癌−未分化段階(Undifferentiated)
低分化性癌は、高分化性または中分化性癌に比べて癌幹細胞を多量含み、腫瘍の境界が不明であり、転移が速く、治療効果がわずかであり、治療後にも予後が良くないことが知られている。
本発明の一具体例において、「癌幹細胞(cancer stem cell)」とは、幹細胞特有の能力である自己再生や分化能力を有している包括的な意味の癌細胞を意味し、例えば、球(sphere)状の癌細胞集団や、低分化性癌のように形態が不明で予後が良くない癌組織を含むことができる。前記癌幹細胞の正常な腫瘍の生長条件(前記「正常な腫瘍の生長条件」とは、細胞成長に必要な営養分(ブドウ糖)が十分で腫瘍微細環境の生長条件が豊かで細胞ストレスがない状態を称する。)で、一般的な癌細胞と異なって遅い速度で増殖したり、休止期(dormant state)状態を維持して抗癌剤に対する抵抗性を有し得、例えば、PGC−1aなどの転写調節因子の発現が正常な腫瘍細胞と異なって統制されて、主要代謝調節物質の機能が一般の癌細胞と比較して異なることがある。このような異なる代謝調節能力とこれに機序(mechanism)的に連携された細胞信号伝達系の調節により栄養欠乏状態で細胞死滅(apoptosis)に対する抵抗性を獲得し、浸潤および/または転移能のある細胞を包括的に指し示す。しかし、一般的な癌細胞に分化できる細胞であれば、これに制限されない。
本発明の一具体例において、「癌幹細胞の成長抑制」とは、癌幹細胞の維持(maintenance)抑制、癌幹細胞の悪性化(malignance)抑制および癌幹細胞の浸潤活性(invasive)抑制を含む意味である。
本発明の一具体例において、「ポリフェノール(polyphenol)」とは、植物で発見される化学物質の一種であって、分子1つにフェノールグループが1つ以上あることが特徴である。ポリフェノールは、一般的にタンニン、フェニルプロパノイド(フラボノイド、リグリンなど)に分類される。フェノールは、ベンゼンの水素原子1つがヒドロキシ基に置換されたものであり、ポリフェノールは、2つ以上のヒドロキシ基に置換されたものである。ポリフェノールの種類は数千種を超えるが、緑茶に入ったカテキン、ブドウ酒のレスベラトロール、リンゴ、タマネギのクェルセチンなどがある。果物に多いフラボノイドと大豆に多いイソフラボンもポリフェノールの一種である。
ポリフェノールは、人体にある活性酸素(有害酸素)を害のない物質に変える抗酸化効果があって老化を防止する。また、活性酸素に露出して損傷するDNA保護、細胞構成蛋白質および酵素を保護する機能に優れて多様な疾病に対する危険度を低下させると報告される。しかし、特定のポリフェノールの場合、フェノール置換基の作用で細胞に毒性を発揮しうる。代表的に、ポリフェノール性毒素の種類には、サフロール(safrole)、ゴシポール(Gossypol)およびクマリン(coumarins)などがあるが、これらに限定するものではない。
本発明の一具体例において、「ゴシポール(Gossypol)」とは、ゴシピウム(Gossypium)属植物とアオイ科(Malvaceae)植物の一部の種子、葉、茎、根の分離性色素線に含まれているポリフェノール化合物の一種で、ポリフェノリックゴシポール(polyphenolic gossypol)または綿実色素ともいう。植物に害虫への耐性を提供する。家禽飼料にゴシポールを添加するとき、飼料利用性、卵生産性の低下と保存された卵の卵黄脱色などが報告されている。反面、反芻家畜は、発酵によってゴシポールを不活性化させる。遊離ゴシポールは生理的に有毒性であるのに対し、結合ゴシポールは不活性である。綿実中の非蛋白質成分もゴシポールと結合して非溶解性および/または非消化性複合体を形成する。この結合は、綿実粕内のゴシポールを解毒させてはいるものの、蛋白質および生物学的価値を減少させる。遊離ゴシポールに対して鉄を2:1あるいは3:1の比率で添加すると、肝でゴシポールの毒性を効果的に減少させることができる。中国ではこのゴシポールが男性の精子機能を抑制することを発見し、男性経口避姙薬として研究されている。本発明におけるゴシポールは、下記化学式1で表される化合物またはその誘導体であることが好ましいが、これに制限されるわけではない。
本発明の一具体例において、「ビグアニド(biguanide)系化合物」とは、好ましくは、ビグアニド系の糖尿病治療剤であり、さらに好ましくは、メトホルミン(metformin)、フェンホルミン(phenformin)、ブホルミン(buformine)などであってもよいが、細胞内エネルギーの生成を妨げて栄養欠乏類似状態を誘導するビグアニド系の化合物であればこれに制限されない。
本発明の一具体例において、「抗癌剤」とは、悪性腫瘍の治療のために使用される化学療法剤の総称である。大部分の抗癌剤は、癌細胞の各種代謝経路(代謝経路)に介入して主に核酸の合成を抑制したり、抗癌活性を示す薬剤である。現在、癌治療に使用されている抗癌剤は、生化学的な作用機序によって6つの範疇に分類している。
(1)アルキル化剤(alkylating agents):ある化合物にアルキル基R−CH2を導入する能力を備えた、反応性が極めて高い物質で細胞に作用させると、大部分はDNAのグアニンのN7と反応してDNA構造を変形させ、鎖切断を起こして抗癌効果および細胞毒効果を示す。これに属する薬物としては、1)ナイトロジェンマスタード系:ナイトロジェンマスタード・クロラムブシル・メルファラン・シクロホスファミドなど、2)エチレンイミン系:チオテパ、3)アルキルスルホネート系:ブスルファン、4)トリアジン系・ヒドラジン系:DTIC(ダカルバジン)・プロカルバジン、5)ニトロソ尿素系:BCNU、CCNU、メチル−CCNUなどがある。
(2)代謝拮抗剤(antimetabolites):この群に属する薬物は、癌細胞の増殖に必要な代謝過程を阻害する作用を有するもので、1)葉酸誘導体:メトトレキサート(MTX)、2)プリン誘導体:6−メルカプトプリン(6−MP)、6−チオグアニン、3)ピリミジン誘導体:5−フルオロウラシル、シタラビンなどがある。
(3)抗生物質(antibiotics):細菌から生産される抗生物質の中で抗癌作用を示すものには、アドリアマイシン、ダウノルビシン、ブレオマイシン、マイトマイシン−C、アクチノマイシン−Dなどがある。
(4)有糸分裂抑制剤(vinca alkaloid):これらの薬物は分裂時期特異性薬物であって、有糸分裂時期のうち中期(metaphase)で細胞分裂を中止させる。ビンクリスチン、ビンブラスチン、VP−16−213およびVM−26がある。
(5)ホルモン剤:ある種の癌はホルモンを投与することにより治療効果を奏しうるが、男性ホルモンを用いる場合は乳癌、女性ホルモンは前立腺癌、プロゲステロンは子宮内膜癌に効果があり、副腎皮質ホルモンは急性リンパ性白血病やリンパ腫の治療に使用しており、乳癌に対しては抗女性ホルモン剤のタモキシフェンが使用されている。
(6)その他:シスプラチン、L−アスパラギナーゼ、o,p−DDDなどがある。以上のように、現在癌治療に使用されている抗癌剤は40種余りで、それぞれの薬剤ごとにその抗癌範囲には大きな差がある。
本発明の一具体例において、「イリノテカン(Irinotecan)」とは、再発性、転移性である胃癌、直腸癌または結腸癌などに使用される抗癌剤の一種で、好ましくは、イリノテカン塩酸塩であるが、これに限定するものではない。
本発明の一具体例において、「診断」とは、病理状態の存在または特徴を確認することを意味し、本発明の目的上、診断は、癌の発病の有無、増殖の如何およびの転移の如何を確認することであり、前記「癌」とは、「癌幹細胞」を含む意味である。癌発病または転移疑心患者からの組織の肉眼的または細胞学的確認で癌を診断することができ、癌発病または転移疑心組織の検体(臨床的には、細胞、血液、輸液、胸水、腹水、関節液、膿、分泌液、痰、咽頭粘液、尿、胆汁、大便など)内に含まれている癌対応抗体を用いる方法、前記検体内の癌関連蛋白質を直接検出する方法、または癌関連蛋白質をコーディングする核酸を直接検出する方法で癌を診断することができる。抗原−抗体結合または癌関連蛋白質を直接検出する方法を利用した診断的手段には、ウェスタンブロット、ELISA(enzyme linked immunosorbent assay)、放射線免疫分析(RIA:Radioimmunoassay)、放射免疫拡散法(radioimmunodiffusion)、オクタロニー(Ouchterlony)免疫拡散法、ロケット(rocket)免疫電気泳動、組織免疫染色、免疫沈殿分析法(Immunoprecipitation Assay)、補体固定分析法(Complement Fixation Assay)、流細胞分析(Fluorescence Activated Cell Sorter、FACS)、蛋白質チップ(protein chip)などがあるが、これらに制限されるわけではなく、癌関連蛋白質をコーディングする核酸を直接検出する方法には、逆転写重合酵素反応(RT−PCR)、競争的逆転写重合酵素反応(Competitive RT−PCR)、リアルタイム逆転写重合酵素反応(Real−time RT−PCR)、RNase保護分析法(RPA;RNase protection assay)、ノーザンブロッティング(Northern blotting)またはDNAチップなどがあるが、これらに制限されるわけではない。
本発明の一具体例において、「治療」とは、目的とする疾病の緩和または/および改善のために行われる一連の活動を意味する。本発明の目的上、治療は、癌幹細胞を含む癌細胞の数的または量的増殖を抑制させたり、癌細胞を死滅させたり、癌組織の成長を抑制させたり、癌組織の大きさを減少させたり、癌組織内の新生血管の発達を抑制させる活動を含む。
本発明の一具体例において、「転移」とは、癌細胞が原発臓器を離れて他の臓器に行くことであり、前記「癌」とは、「癌幹細胞」を含む意味である。癌が身体の他の部分に広がることは、大きく、原発癌で癌組織が成長して直接的に周りの臓器を浸潤するものと、遠くにある他の臓器へと血管やリンパ管に沿って遠隔転移をするものとに分ける。転移は、癌発生に関連する遺伝子の発現抑制、または前記遺伝子の蛋白質の活性抑制により調節可能である。
本発明の一具体例において、「薬学組成物」とは、特定の目的のために投与される組成物を意味する。本発明の目的上、本発明の薬学組成物は、ポリフェノール化合物を含み、癌幹細胞を含む癌を治療したり癌の転移を抑制するものであり、これに関与する化合物および薬学的に許容可能な担体、賦形剤または希釈剤を含むことができる。また、本発明に係る薬学組成物は、前記ポリフェノール化合物にビグアニド系化合物と抗癌剤を追加的に含むものとして提供されてもよく、前記ビグアニド系化合物は、フェンホルミン(phenformin)であり、前記抗癌剤は、イリノテカン(Irinotecan)であることが好ましいが、これに限定するものではない。さらに、本発明に係る薬学組成物は、組成物の総重量に対して、本発明の有効成分を0.1〜50重量%含む。本発明の組成物に含まれる担体、賦形剤および希釈剤としては、ラクトース、デキストロース、スクロース、ソルビトール、マンニトール、キシリトール、エリスリトール、マルチトール、デンプン、アカシアガム、アルギネート、ゼラチン、カルシウムホスフェート、カルシウムシリケート、セルロース、メチルセルロース、微晶質セルロース、ポリビニルピロリドン、水、メチルヒドロキシベンゾエート、プロピルヒドロキシベンゾエート、タルク、マグネシウムステアレートおよび鉱物油が挙げられるが、これに制限されるわけではない。
本発明の一具体例において、「投与」とは、何らかの適切な方法で患者に本発明の組成物を導入することを意味し、本発明の組成物の投与経路は、目的組織に到達できる限り、いかなる一般的な経路を通して投与されてもよい。経口投与、腹腔内投与、静脈内投与、筋肉内投与、皮下投与、皮内投与、鼻内投与、肺内投与、直腸内投与、腔内投与、腹腔内投与、硬膜内投与が行われてもよいが、これに制限されない。本発明において、有効量は、疾患の種類、疾患の重症度、組成物に含有された有効成分および他の成分の種類および含有量、剤形の種類および患者の年齢、体重、一般健康状態、性別および食事、投与時間、投与経路および組成物の分泌率、治療期間、同時使用される薬物を含めた多様な因子に応じて調節可能である。成人の場合、前記治療用薬学組成物を1回50ml〜500mlの量で体内に投与可能であり、化合物の場合、0.1ng/kg〜10mg/kg、モノクロナール抗体の場合、0.1ng/kg〜10mg/kgの用量で投与される。投与間隔は、1日1回〜12回であってもよいし、1日12回投与の場合には、2時間ごとに1回ずつ投与することができる。また、本発明の薬学組成物は、目的としようとする癌幹細胞の治療のために単独または当業界で公知の他の治療法、例えば、化学療法剤、放射線および手術のように投与される。さらに、本発明の薬学組成物は、免疫反応を増進するために考案された他の治療、例えば、当業界で周知のようなアジュバントまたはサイトカイン(またはサイトカインをコーディングする核酸)と混合して投与される。バイオリスティック(biolistic)伝達または生体外(ex vivo)処理といった他の標準伝達方法が使用されてもよい。生体外処理において、例えば、抗原提示細胞(APCs)、樹状細胞、末梢血液単核球細胞、または骨髓細胞を患者または適当な供与者から得て、本薬学組成物で生体外で活性化した後、その患者に投与される。
本発明の一具体例において、ポリフェノール化合物を有効成分として含む癌予防または治療用薬学組成物を提供し、前記ポリフェノール化合物は、サフロール(safrole)、ゴシポール(Gossypol)、およびクマリン(coumarins)から構成されるグループより選択されるいずれか1つ以上である薬学組成物を提供し、前記ポリフェノール化合物は、0.5〜500mMの量で含まれる薬学組成物を提供し、前記薬学組成物は、ビグアニド系化合物を追加的に含む薬学組成物を提供し、前記ビグアニド系化合物は、メトホルミン(metformin)、ブホルミン(buformin)、およびフェンホルミン(phenformin)から構成されるグループより選択されるいずれか1つ以上である薬学組成物を提供し、前記薬学組成物は、抗癌剤を追加的に含む薬学組成物を提供し、前記抗癌剤は、イリノテカン(Irinotecan)である薬学組成物を提供し、前記癌は、癌幹細胞を含むものである薬学組成物を提供し、前記癌は、胃癌である薬学組成物を提供し、前記治療は、癌幹細胞を含む癌細胞の数的増加を抑制させたり、量的増殖を抑制させたり、細胞を死滅させたり、癌幹細胞を含む癌組織の大きさを減少または維持させたり、または癌幹細胞を含む癌組織内の新生血管の発達を抑制することを含む薬学組成物を提供する。
本発明の他の具体例において、ポリフェノール化合物を有効成分として含む癌転移抑制用薬学組成物を提供し、前記ポリフェノール化合物は、サフロール(safrole)、ゴシポール(Gossypol)、およびクマリン(coumarins)から構成されるグループより選択されるいずれか1つ以上である薬学組成物を提供し、前記ポリフェノール化合物は、0.5〜500mMの量で含まれる薬学組成物を提供し、前記薬学組成物は、ビグアニド系化合物を追加的に含む薬学組成物を提供し、前記ビグアニド系化合物は、メトホルミン(metformin)、ブホルミン(buformin)、およびフェンホルミン(phenformin)から構成されるグループより選択されるいずれか1つ以上である薬学組成物を提供し、前記薬学組成物は、抗癌剤を追加的に含む薬学組成物を提供し、前記抗癌剤は、イリノテカン(Irinotecan)である薬学組成物を提供し、前記癌は、癌幹細胞を含むものである薬学組成物を提供し、前記癌は、胃癌である薬学組成物を提供する。
以下、上記の本発明を段階ごとに詳細に説明する。
癌幹細胞とは、一般的な幹細胞と類似して無制限の再生能力を有する癌細胞であって、一般的な癌細胞と異なってゆっくり増殖し、幹細胞特有の能力である自己再生や分化能力を有し、従来知られている癌細胞と異なる機序(mechanism)を有することが知られている。癌治療後にも体内に癌幹細胞が残ると、癌の再発および/または転移が活発に起こるので、癌幹細胞治療剤の開発は急務な課題というべきである。
本研究は、ポリフェノール化合物を有効成分として含む癌治療用薬学組成物に関し、本研究による薬学組成物は、癌幹細胞、または低分化性癌などの癌幹細胞を多量含む癌組織の治療および予後増進に非常に効果的である。また、ポリフェノール化合物とビグアニド系化合物、および抗癌剤を併用で癌細胞に投与すると、それぞれ単独投与した場合より癌細胞成長抑制効果が著しく増加することを確認したため、癌治療分野で大きく活用されることが期待される。
本発明の一実施例による、胃癌細胞株に対するゴシポールの増殖抑制効果を確認した結果である。 本発明の一実施例による、胃癌細胞株に対するゴシポールのATP合成抑制効果を確認した結果である。 本発明の一実施例による、胃癌細胞株に対するゴシポールの細胞死促進効果を確認した図である。 本発明の一実施例による、胃癌細胞株に対するゴシポールの細胞死促進効果を確認したグラフである。 本発明の一実施例による、ゴシポール処理した胃癌細胞株の細胞周期を分析した結果である。 本発明の一実施例による、一般の胃癌細胞および胃癌幹細胞にゴシポールを投与し、IC50濃度を確認した結果である。 本発明の一実施例による、一般の胃癌細胞および胃癌幹細胞にゴシポールを投与し、48時間後の細胞生存率を確認した結果である。 本発明の一実施例による、PAGSおよびSAGS細胞にゴシポールを投与し、IC50濃度を確認した結果である。 本発明の一実施例による、胃癌細胞株に対するゴシポールおよび既存の薬剤の併用投与時の細胞成長抑制効果を確認した結果である。 本発明の一実施例による、胃癌細胞株に対するゴシポールおよび既存の薬剤の併用投与時の細胞内ミトコンドリアの活性低下を確認した結果である。 本発明の一実施例による、胃癌細胞株に対するゴシポールおよび既存の薬剤の併用投与時の細胞死滅効果を確認した結果である。 本発明の一実施例による、胃癌細胞株に対するゴシポールおよび既存の薬剤の併用投与時の細胞死滅効果を確認した結果を示すグラフである。
一般の胃癌細胞であるAGS(以下、PAGS、parental AGS)から4週間の持続的な代謝ストレス下で生存した癌細胞を、癌幹細胞マーカーの発現、腫瘍球(tumor spheroid)形成能、標準抗癌剤の耐性、免疫抑制マウスから腫瘍形成能などの表現型分析方法により選択分離されたAGS細胞(以下、SAGS、selected AGS、Cell Death Dis.2015Jul2;6:e1805)について、ゴシポールによる成長抑制効果を確認した。細胞培養および生存率の測定方法は、前記実施例2−1と同様に進行させた。実験結果、PAGSのIC50ゴシポール濃度は4.2mMであるのに対し、癌幹細胞の性格を有するSAGSのIC50ゴシポール濃度は2.8mMであることが明らかになり、同じ起源の細胞でも幹細胞の性格を有するか否かによって、ゴシポールに対する薬物敏感性が著しく異なることが分かった。
以下、実施例を通じて本発明をより詳細に説明する。これらの実施例は単に本発明をより具体的に説明するためのものであって、本発明の要旨によって本発明の範囲がこれらの実施例によって制限されないことは、当業界における通常の知識を有する者にとって自明である。
実施例1.胃癌細胞に対するゴシポールの効果の確認
実施例1−1.胃癌細胞に対するゴシポールの増殖抑制効果の確認
胃癌細胞株に対するゴシポールの増殖抑制効果を確認するために、6種類の互いに異なる胃癌細胞株(MKN28、MKN45、AGS、SNU668、Kato3およびHS746T)を用意した。韓国細胞株銀行(Korean Cell Line Bank)または国際細胞株銀行(ATCC)において公知の細胞株の定義は表1に記載した。
前記6種類の細胞(細胞数;1×10〜1×10/well)をそれぞれ96−ウェルプレートで24時間培養し、ゴシポールをそれぞれ0、10、20、40または60μMの濃度で処理した後、追加的に48時間培養した。この後、細胞を4℃の条件で1時間50体積%のTCA(trichloroacetic acid)で固定し、蒸留水洗浄後、室温で水分乾燥した。固定された細胞が入っているそれぞれのウェルを1体積%酢酸溶液に溶解した0.4重量%スルホローダミンB(Sulforhodamine B)100μlで10分間染色処理し、1体積%酢酸溶液で4回洗浄した。染色されたプレートは室温乾燥した後、各ウェルごとに100μlの10mMトリス緩衝液(Tris buffer、pH7.5)を添加し、溶出した色素を515nmの波長で吸光度測定した。前記結果から導出されたゴシポール濃度に応じた癌細胞株の成長抑制効果を図1に記載した。
実験結果、大部分の低分化性癌細胞(MKN45、AGS、SNU668およびKato3)がすべての濃度条件で中分化性癌細胞(HS746T)に比べて細胞増殖が抑制されることが明らかになった。また、ゴシポール60μMを処理した場合には、実験に使用されたすべての種類の低分化性癌細胞(MKN45、AGS、SNU668、Kato3およびHS746T)が中分化性癌細胞(HS746T)より細胞増殖が抑制された。前記実験結果から導出された各細胞株のGI50数値は表2に記載した。
実施例1−2.胃癌細胞に対するゴシポールのATP合成抑制効果の確認
ATP(アデノシン三リン酸、adenosine triphosphate)は生物のエネルギー源で、細胞内ATP合成が抑制されると、エネルギー代謝の活性度が減少する。実施例1−1の胃癌細胞株MKN28、MKN45およびSNU668について、ゴシポールのATP合成抑制効果を確認した。
MKN28、MKN45およびSNU668の各細胞(細胞数;1×10〜1×10/plate)を60mmの培養皿で24時間培養し、ゴシポールをそれぞれ0、10、または20μMの濃度で処理した後、追加的に48時間培養した。この後、細胞を収穫し計数して、100μlの10体積%FBSが含まれたRPMI培養液に希釈し、これを96−ウェルプレートの各ウェルに移した。前記細胞の入っているウェルにプロメガATP分析キット(G7572、Promega、Durham、NC、USA)の分析バッファー(rL/L reagent+reconstitution buffer)100μlを添加し、蛍光の発光程度を560nmで吸光度測定した。その結果を図2に示した。
実験結果、実験に使用されたすべての胃癌細胞株において、ゴシポール濃度に比例してATP合成が阻害されることが明らかになった。これによって、ゴシポールが癌細胞で効果的にエネルギー準位を減少させることが分かった。
実施例1−3.胃癌細胞に対するゴシポールの細胞死促進効果の確認
実施例1−1〜1−2からゴシポールが癌細胞に対して細胞死を促進する効果があると期待され、下記の実験を進行させた。
実施例1−1のMKN28(中分化性細胞)とMKN45(低分化性細胞)の各細胞(細胞数;1×10〜1×10/plate)を100mmの培養皿で24時間培養し、ゴシポールをそれぞれ0、5、10、または20μMの濃度で処理した後、400μlのバインディングバッファー(0.1M Hepes、pH7.4、1.4M NaCl、and25mM CaCl)に希釈した。前記ゴシポール0μM処理した対照群細胞を4グループに分けて、それぞれ非染色(non−stained)、Annexin V染色、PI(propidium iodide)染色およびAnnexin V+PI染色し、ゴシポール5、10、または20μM処理した細胞はAnnexin V+PI染色した。細胞の染色は暗室で10分間行った。前記染色された細胞を流細胞分析(FACS)して、全体細胞に対する細胞死比率を導出した。その結果を図3〜4に示した(BD Biosciendes、#556547)。
実験結果、MKN28(中分化性細胞)の場合、ゴシポール濃度0、5、10および20μMに応じた細胞死比率がそれぞれ9.59%、17.72%、28.85%および55.62%となり、MKN45(低分化性細胞)の場合には11.77%、45.75%、65.8%および82.22%であることが明らかになった。前記ゴシポールが処理されたすべての濃度でMKN45(低分化性細胞)の細胞死比率がMKN28(中分化性細胞)より高いとの結果から、ゴシポールがMKN45(低分化性細胞)で有意な癌細胞抑制効果があることが分かった。また、低分化性癌が癌幹細胞を多く含む点を考慮するとき、ゴシポールが癌幹細胞の成長抑制にも有意な効果があると期待される。
実施例1−4.ゴシポール処理した胃癌細胞の細胞周期の分析
実施例1−1の互いに異なる6種類の胃癌細胞株(MKN28、MKN45、AGS、SNU668、Kato3およびHS746T)をそれぞれ1×10〜1×10/wellずつ100mmの培養皿で24時間培養し、ゴシポールを0または10μMの濃度で処理した後、追加的に24時間培養した。ゴシポール処理された細胞を得て70%エタノールで固定し、冷たい1XPBSで洗浄後、暗室でPI+RNase溶液(DPBS、pH7.4)で30分間染色した。前記細胞を流細胞分析(FACS)して、DNA含有量で細胞週期別の比率を分析した。その結果を図5に示した。
実験結果、細胞死(apoptosis)と解釈可能なsub G1およびGO/G1を合わせた比率が、中分化性細胞(MKN28)ではゴシポール処理後にむしろ減少したのに対し、低分化性細胞ではゴシポール処理前より増加(MKN45、AGSおよびHS746T)したりまたは維持(SNU668およびKato3)されることが分かった。
実施例2.胃癌幹細胞に対するゴシポールの効果の確認
実施例2−1.胃癌幹細胞に対するゴシポールの増殖抑制効果の確認
前記実施例1からゴシポールが低分化性癌の成長抑制に有意な効果があることが分かり、低分化性癌が癌幹細胞を多く含む点を考慮するとき、ゴシポールが癌幹細胞の成長抑制にも有意な効果があると期待され、下記の実験を進行させた。
まず、胃癌幹細胞に対するゴシポールの増殖抑制効果を確認するために、2種類の一般の胃癌細胞(AGS、およびMKN−74)と2種類の胃癌幹細胞(MKN−1、およびSNU−484)を用意した。前記それぞれの細胞を96−ウェルプレートで1×10〜1×10/wellで24時間培養し、ゴシポールをそれぞれ0、10、20、40または60μMの濃度で処理した後、追加的に48時間培養した。この後、細胞を4℃の条件で1時間50重量%TCA(trichloroacetic acid)で固定し、蒸留水洗浄後、室温で水分乾燥した。固定された細胞の入っているそれぞれのウェルを1体積%酢酸溶液に溶解した0.4重量%スルホローダミンB(Sulforhodamine B)100μlで10分間染色処理し、1体積%酢酸溶液で4回洗浄した。染色されたプレートは室温乾燥した後、各ウェルごとに100μlの10mMトリス緩衝液(Tris buffer、pH7.5)を添加し、溶出した色素を515nmの波長で吸光度測定した。前記結果から各細胞の生存率がIC50になるゴシポールの濃度を算出した結果を図6および図7に記載した。
実験結果、胃癌幹細胞であるMKN−1とSNU−484のIC50ゴシポール濃度は各2.6mMと2.7mMで、平均2.65mMであることが明らかになり、一般の胃癌細胞であるMKN−74とAGSのIC50ゴシポール濃度は各5.6mMと4.5mMで、平均5.05mMであることが明らかになった。前記結果から胃癌幹細胞が一般の胃癌細胞よりゴシポールにより敏感に反応し、ゴシポールによる癌細胞成長抑制効果は、一般の癌細胞より胃癌幹細胞で効果が著しいことが分かった。
実施例2−2.癌細胞から選択分離された幹細胞に対するゴシポールの増殖抑制効果の確認
一般の胃癌細胞であるAGS(以下、PAGS、parental AGS)から4週間の持続的な代謝ストレス下で生存した癌細胞を、癌幹細胞マーカーの発現、腫瘍球(tumor spheroid)形成能、標準抗癌剤の耐性、免疫抑制マウスから腫瘍形成能などの表現型分析方法により選択分離されたAGS細胞(以下、SAGS、selected AGS、Cell Death Dis.2015Jul2;6:e1805)について、ゴシポールによる成長抑制効果を確認した。細胞培養および生存率の測定方法は、前記実施例2−1と同様に進行させた。実験結果、PAGSのIC50ゴシポール濃度は4.2mMであるのに対し、癌幹細胞の性格を有するSAGSのIC50ゴシポール濃度は2.8mMであることが明らかになり、同じ起源の細胞でも幹細胞の性格を有するか否かによってゴシポールに対する薬物敏感性が著しく異なることが分かった。前記結果を図8に記載した。
実施例3.胃癌細胞に対するゴシポールおよび既存の薬剤の併用投与効果の確認
実施例3−1.ゴシポールおよび既存の薬剤を併用処理した胃癌細胞の細胞成長の分析
AGS、SNU484、SNU668、MKN28、Hs746T、MKN45、およびSNU719胃癌幹細胞をそれぞれ5×10〜4×10/wellずつ96−ウェルプレートに接種し、24時間培養した。この後、各ウェルにゴシポール、フェンホルミン(Phenformin)、およびイリノテカン(Irinotecan)薬物を表3の通りに投与し、追加的に24時間培養した。この後、細胞を4℃の条件で1時間50体積%TCA(trichloroacetic acid、最終濃度10%TCA)で固定し、蒸留水洗浄後、室温で水分乾燥した。固定された細胞の入っているそれぞれのウェルを1体積%酢酸溶液に溶解した0.4重量%スルホローダミンB(Sulforhodamine B)100μlで10分間染色処理し、1体積%酢酸溶液で4回洗浄した。染色されたプレートは室温乾燥した後、各ウェルごとに100μlの10mMトリス緩衝液(Tris buffer、pH7.5)を添加し、溶出した色素を515nmの波長で吸光度測定した。前記結果から導出された胃癌細胞株の成長抑制効果を図9に記載した。
実験結果、ゴシポール、フェンホルミン、またはイリノテカンがそれぞれ単独投与された場合には、細胞株によって多様な抗癌効能を示すことが明らかになった。前記3つの薬剤のうち2つを選択的に併用した場合には、実験例3(ゴシポール+フェンホルミン)が比較的安定的に胃癌細胞の成長を抑制する効果があったが、他の組み合わせの場合には、細胞株によって効能が多様であることが明らかになった。しかし、前記3つの薬剤をすべて併用投与した場合(実験例7)には、実験に使用されたすべての細胞株で均一に80%以上の細胞成長抑制効果があることが分かった。
実施例3−2.ゴシポールおよび既存の薬剤を併用処理した胃癌細胞のミトコンドリアの活性の分析
前記実施例3−1の対照群および実験例1〜7の細胞について、ミトコンドリア細胞膜の活性度分析を実施した。ミトコンドリア細胞膜の活性は、細胞内エネルギー生産の指標として利用される。まず、各細胞試料の薬物投与処理が終わる20分前に、100nM TMRE(tetramethylrodamine ester、ab113852、Abcam)を培養培地に添加し、細胞を冷PBSで3回洗浄した後、流細胞分析器で585nm(FL−2)チャネルを用いて細胞の蛍光強度を測定した。前記結果を図10に記載した。
実験結果、ゴシポール、フェンホルミン、およびイリノテカンを併用投与した場合(combination)には、ゴシポールとフェンホルミンをそれぞれ単独投与した場合より有意にミトコンドリアの活性が低下することが明らかになった。これは、癌細胞のエネルギー生産が低下するものと判断可能である。
実施例3−3.ゴシポールおよび既存の薬剤を併用処理した胃癌細胞の細胞死の分析
前記実施例3−1の対照群および実験例1〜7の細胞について、それぞれの薬物を投与し、12時間、24時間、48時間、および72時間経過時点の試料を獲得して細胞死分析を実施した。まず、細胞を冷PBSで洗浄し、1400rpmで3分間遠心分離した後、1×10細胞/mlの濃度で再懸濁した。前記細胞懸濁液100μlを5mlの培養チューブに移し、アネキシンV−FITCおよびPI染色液をそれぞれ5μl添加し、暗い室温で15分間反応させた後、1X結合緩衝液400μlを添加して、FACS流細胞分析器(BD Falcon、Bedford、MA、USA)で分析した。前記FACSの結果および数値で換算したグラフを図11および図12に記載した。実験結果、すべての時間帯でゴシポール、フェンホルミン、およびイリノテカンを併用投与した場合に、ゴシポール、フェンホルミン、またはイリノテカンをそれぞれ単独投与した場合とゴシポールおよびフェンホルミンを併用投与した場合より有意に癌細胞死滅が増加することが明らかになった。
前記実施例1〜3の結果から、ゴシポールが癌幹細胞を含む癌細胞の増殖を抑制し、細胞死を促進させる効果が著しいことが分かった。また、ゴシポールにフェンホルミンとイリノテカンを併用使用する場合には、癌細胞死滅効果が著しく増加することを確認した。
以上、本発明の特定部分を詳細に記述したので、当業界における通常の知識を有する者にとってこのような具体的な記述は単に好ましい実現例に過ぎず、そこで、本発明の範囲が制限されるわけではない点は明らかである。したがって、本発明の実質的な範囲は、添付した請求項とその等価物によって定義されるというべきである。
本研究は、ポリフェノール化合物を有効成分として含む癌治療用薬学組成物に関し、本研究による薬学組成物は、癌幹細胞、または低分化性癌などの癌幹細胞を多量含む癌組織の治療および予後増進に非常に効果的である。また、ポリフェノール化合物とビグアニド系化合物、および抗癌剤を併用で癌細胞に投与すると、それぞれ単独投与した場合より癌細胞成長抑制効果が著しく増加することを確認したため、癌治療分野で大きく活用されることが期待される。

Claims (19)

  1. ポリフェノール化合物を有効成分として含む癌予防または治療用薬学組成物。
  2. 前記ポリフェノール化合物は、サフロール(safrole)、ゴシポール(Gossypol)、およびクマリン(coumarins)から構成されるグループより選択されるいずれか1つ以上である、請求項1に記載の薬学組成物。
  3. 前記ポリフェノール化合物は、0.5〜500mMの量で含まれる、請求項1に記載の薬学組成物。
  4. 前記薬学組成物は、ビグアニド系化合物を追加的に含む、請求項1に記載の薬学組成物。
  5. 前記ビグアニド系化合物は、メトホルミン(metformin)、ブホルミン(buformin)、およびフェンホルミン(phenformin)から構成されるグループより選択されるいずれか1つ以上である、請求項4に記載の薬学組成物。
  6. 前記薬学組成物は、抗癌剤を追加的に含む、請求項4に記載の薬学組成物。
  7. 前記抗癌剤は、イリノテカン(Irinotecan)である、請求項6に記載の薬学組成物。
  8. 前記癌は、癌幹細胞を含むものである、請求項1に記載の薬学組成物。
  9. 前記癌は、胃癌である、請求項1に記載の薬学組成物。
  10. 前記治療は、癌幹細胞を含む癌細胞の数的増加を抑制させたり、量的増殖を抑制させたり、細胞を死滅させたり、癌幹細胞を含む癌組織の大きさを減少または維持させたり、または癌幹細胞を含む癌組織内の新生血管の発達を抑制することを含む、請求項1に記載の薬学組成物。
  11. ポリフェノール化合物を有効成分として含む癌転移抑制用薬学組成物。
  12. 前記ポリフェノール化合物は、サフロール(safrole)、ゴシポール(Gossypol)、およびクマリン(coumarins)から構成されるグループより選択されるいずれか1つ以上である、請求項11に記載の薬学組成物。
  13. 前記ポリフェノール化合物は、0.5〜500mMの量で含まれる、請求項11に記載の薬学組成物。
  14. 前記薬学組成物は、ビグアニド系化合物を追加的に含む、請求項11に記載の薬学組成物。
  15. 前記ビグアニド系化合物は、メトホルミン(metformin)、ブホルミン(buformin)、およびフェンホルミン(phenformin)から構成されるグループより選択されるいずれか1つ以上である、請求項14に記載の薬学組成物。
  16. 前記薬学組成物は、抗癌剤を追加的に含む、請求項14に記載の薬学組成物。
  17. 前記抗癌剤は、イリノテカン(Irinotecan)である、請求項16に記載の薬学組成物。
  18. 前記癌は、癌幹細胞を含むものである、請求項11に記載の薬学組成物。
  19. 前記癌は、胃癌である、請求項11に記載の薬学組成物。
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