JP2019512021A - Cdk4活性のマーカーとしてのp27チロシンリン酸化およびそれを使用するための方法 - Google Patents

Cdk4活性のマーカーとしてのp27チロシンリン酸化およびそれを使用するための方法 Download PDF

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Abstract

悪性疾患の治療のための組成物および方法が、開示される。詳細には、本開示は、がんを治療するための方法であって、対象由来のがん細胞を含む生物学的試料におけるp27のチロシン88(Y88)リン酸化(pY88)レベルを評価することおよびコントロール組織において観察されるpY88リン酸化レベルと比較して、pY88リン酸化レベルを0、1、2、または3として階層化することを含み、0のレベルは、サイクリン依存性キナーゼ4(cd4k)阻害に対する検出可能な感受性を示さず、1のレベルは、検出可能な感受性が低くまたはなく、2または3のレベルは、cdk4阻害に対する検出可能な感受性を示す方法を提供する。方法を実施するためのキットが、さらに提供される。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、2016年2月23日に提出された米国仮特許出願第62/298,584号明細書に対する優先権を主張し、その全開示が、本明細書において参照によって完全に組み込まれる。
本発明は、がんならびにがん治療および管理の分野に関する。より詳細には、本発明は、cdk4/cdk2の調整から恩恵を受ける可能性が最も高い対象を同定するための診断方法およびそのように同定された対象を治療するための方法を提供する。
いくつかの刊行物および特許文献が、本発明に関係する技術的現状を説明するために本明細書の全体にわたって引用される。これらの引用のそれぞれが、全て記載されるのと同様に本明細書において参照によって組み込まれる。
乳がんは、アメリカ合衆国の女性においてがんによる死亡率が2番目に高い原因となっており、毎年約40,000人が死亡している。American Cancer Societyは、侵襲性乳がんの232,000の新たな症例および非浸潤性乳管がんの約60,000の症例が今年発生するだろうと推測している。分子診断学の進歩により、乳がんが単一の疾病ではないことが明らかにされ、正確に言うと、乳がんは、多様な疾患であり、広範な腫瘍間および腫瘍内の異質性がある(すなわち、異なる遺伝的な、後成的な、及び/又は表現型の特徴を有する細胞のサブクローン)。この異質性は、患者の予後ならびに化学療法に対する応答に加えてホルモン療法および標的療法に対する応答の点から、重要な臨床上および治療上の重要性を有する。
がんの病因を含め、分子的な基礎についての知識がますます増すことによって、特異的な腫瘍の特徴を同定し、これらの疾病に対する標的療法を開発することによってこれらの特色を活用するための、個人化または「高精度」医療の分野が推進されてきた。特定の療法に対する個人の応答を予測することができることは、現代の高精度医療の最終目標である。個人の腫瘍の特徴についてのより詳細な遺伝的および臨床上の理解の結果として、いくつかの標的がん療法が、標準的な腫瘍のケアにおいて現在利用されている。予測的な臨床上のおよび薬理学的な関連性を有する分子バイオマーカーの治療上の使用は、標的療法の安全で有効な治療を指示するために、これらのバイオマーカーを正確に検出しかつ/または定量化することに依存する。
腫瘍に存在する特定のタイプのがん細胞を標的にするために設計された高感度診断アッセイおよび治療レジメンを提供する緊急の必要性があるのは明らかである。本発明は、そのようなアッセイおよび治療プロトコールを提供することを目的とする。
本発明に従って、対象のがんを治療するための方法が、提供される。例示的な方法は、対象由来のがん細胞を含む生物学的試料におけるp27のpY88リン酸化レベルを評価することおよびコントロール組織において観察されるpY88リン酸化レベルと比較して、pY88リン酸化レベルを0、1、2、または3として階層化することを含み、0のレベルはcdk4阻害に対する検出可能な感受性を示さず、1のレベルは検出可能な感受性が低くまたはなく、2または3はcdk4阻害に対する検出可能な感受性を示す。
cdk4阻害に感受性の腫瘍を有すると同定された対象は、次いで、がんによる負担または症状を軽減するために、治療有効量の少なくとも1つのcdk4阻害剤により治療される。cdk4阻害剤は、単独でまたは他の抗がん剤と組み合わせて投与されてもよい。本発明に従って治療されるがんは、限定を伴うことなく、乳房、脳、甲状腺、前立腺、結腸直腸、膵臓、頸部、胃、子宮内膜、肝臓、膀胱、卵巣、精巣、頭部、首、皮膚、中皮内層(mesothelial lining)、白血球、食道、筋肉、結合組織、肺、副腎、甲状腺、腎臓、骨、および胃のがんを含む。好ましい実施形態では、本発明の試験および治療方法が、乳がんの治療に使用される。本発明は様々な哺乳動物の治療を包含するが、好ましくは、哺乳動物は、ヒトである。
本発明の実施において用いることができるcdk阻害剤は、本明細書において記載され、表2に列挙されるcdk阻害剤を含む。ある実施形態では、cdk4阻害剤およびcdk2阻害剤が、組み合わせて投与される。この組み合わせに、抗がん剤をさらに含んでいてもよいし、含んでいなくてもよい。本発明で使用するための好ましい治療薬は、p27ミメティックまたはAlt−Brkミメティックを含む。特に好ましい実施形態では、cdk4阻害剤が、パルボシクリブである。さらなる好ましい実施形態では、がん細胞を死滅させるためにパルボシクリブと相乗的に作用するAlt−Brkミメティックもまた、投与される。
本発明はまた、がん治療においてcdk4活性の阻害の効能を評価するための方法であって、1つ以上のcdk阻害剤サンプルを含む抗がん剤による治療の前および後に前記対象由来のがん細胞を含む生物学的試料におけるp27のpY88リン酸化レベルを比較することならびに0、1、2、または3としてレベルを階層化することを含み、Y88リン酸化レベルの低下はcdk4阻害およびがん細胞増殖の低下の効能と相関し、Y88リン酸化レベルの増加はcdk4阻害剤療法の効能の低下または減少と相関する、方法をも提供する。
本明細書において開示される方法を実施するためのキットもまた、提供される。
Brkは、インビトロにおいて高い親和性でp27に結合する。(図1A)3つの推定上のSH3ドメイン動員部位のプロリン領域(proline tract)(PxxP):K1(90〜96)、K2(114〜117)、およびK3(188〜195)についてハイライトしているp27配列(配列番号1)。p27(図1B)またはp27のPxxPモチーフ(図1C)とのSFK SH3相互作用についてのファージ−ELISA分析。示すデータは、正規化およびGSTへのバックグラウンド結合の減算の後の、3つの独立した実験の平均値±標準偏差である。(図1C)組換えで産生したGST−K1、−K2、−K3(それぞれ配列番号2、3、および4)またはGSTを、96ウェルプレートに固定し、Brk−、Frk−、Yes、またはAbl−SH3ドメインとのファージの結合について分析した。エクソン2の発現を欠き、より短い15kDaタンパク質をコードするBrkの代替のスプライスバリアント、Alt Brkを図1Dに示す。PDB+jFATCAT rigidデータベースから得たBrk(配列番号5)およびSrc SH3(配列番号6)ドメインの3D構造のアライメント。Brk SH3はオレンジ色で、Src SH3は青色で示す。このAlt Brkは、BrkとN−末端SH3ドメインを共有し、特有のプロリンリッチカルボキシ末端を有するが、触媒として活性なSH1キナーゼドメインを欠く。 Brkは、インビトロにおいて高い親和性でp27に結合する。(図1A)3つの推定上のSH3ドメイン動員部位のプロリン領域(proline tract)(PxxP):K1(90〜96)、K2(114〜117)、およびK3(188〜195)についてハイライトしているp27配列(配列番号1)。p27(図1B)またはp27のPxxPモチーフ(図1C)とのSFK SH3相互作用についてのファージ−ELISA分析。示すデータは、正規化およびGSTへのバックグラウンド結合の減算の後の、3つの独立した実験の平均値±標準偏差である。(図1C)組換えで産生したGST−K1、−K2、−K3(それぞれ配列番号2、3、および4)またはGSTを、96ウェルプレートに固定し、Brk−、Frk−、Yes、またはAbl−SH3ドメインとのファージの結合について分析した。エクソン2の発現を欠き、より短い15kDaタンパク質をコードするBrkの代替のスプライスバリアント、Alt Brkを図1Dに示す。PDB+jFATCAT rigidデータベースから得たBrk(配列番号5)およびSrc SH3(配列番号6)ドメインの3D構造のアライメント。Brk SH3はオレンジ色で、Src SH3は青色で示す。このAlt Brkは、BrkとN−末端SH3ドメインを共有し、特有のプロリンリッチカルボキシ末端を有するが、触媒として活性なSH1キナーゼドメインを欠く。 Brkは、インビトロにおいて高い親和性でp27に結合する。(図1A)3つの推定上のSH3ドメイン動員部位のプロリン領域(proline tract)(PxxP):K1(90〜96)、K2(114〜117)、およびK3(188〜195)についてハイライトしているp27配列(配列番号1)。p27(図1B)またはp27のPxxPモチーフ(図1C)とのSFK SH3相互作用についてのファージ−ELISA分析。示すデータは、正規化およびGSTへのバックグラウンド結合の減算の後の、3つの独立した実験の平均値±標準偏差である。(図1C)組換えで産生したGST−K1、−K2、−K3(それぞれ配列番号2、3、および4)またはGSTを、96ウェルプレートに固定し、Brk−、Frk−、Yes、またはAbl−SH3ドメインとのファージの結合について分析した。エクソン2の発現を欠き、より短い15kDaタンパク質をコードするBrkの代替のスプライスバリアント、Alt Brkを図1Dに示す。PDB+jFATCAT rigidデータベースから得たBrk(配列番号5)およびSrc SH3(配列番号6)ドメインの3D構造のアライメント。Brk SH3はオレンジ色で、Src SH3は青色で示す。このAlt Brkは、BrkとN−末端SH3ドメインを共有し、特有のプロリンリッチカルボキシ末端を有するが、触媒として活性なSH1キナーゼドメインを欠く。 Brkは、インビトロにおいて高い親和性でp27に結合する。(図1A)3つの推定上のSH3ドメイン動員部位のプロリン領域(proline tract)(PxxP):K1(90〜96)、K2(114〜117)、およびK3(188〜195)についてハイライトしているp27配列(配列番号1)。p27(図1B)またはp27のPxxPモチーフ(図1C)とのSFK SH3相互作用についてのファージ−ELISA分析。示すデータは、正規化およびGSTへのバックグラウンド結合の減算の後の、3つの独立した実験の平均値±標準偏差である。(図1C)組換えで産生したGST−K1、−K2、−K3(それぞれ配列番号2、3、および4)またはGSTを、96ウェルプレートに固定し、Brk−、Frk−、Yes、またはAbl−SH3ドメインとのファージの結合について分析した。エクソン2の発現を欠き、より短い15kDaタンパク質をコードするBrkの代替のスプライスバリアント、Alt Brkを図1Dに示す。PDB+jFATCAT rigidデータベースから得たBrk(配列番号5)およびSrc SH3(配列番号6)ドメインの3D構造のアライメント。Brk SH3はオレンジ色で、Src SH3は青色で示す。このAlt Brkは、BrkとN−末端SH3ドメインを共有し、特有のプロリンリッチカルボキシ末端を有するが、触媒として活性なSH1キナーゼドメインを欠く。 WT Brkまたは触媒不活性バージョン(KM)を過剰発現するMCF7細胞を生成した。p27をこれらの細胞から免疫沈降させると、抗pY88抗体、抗pY74抗体、または抗p27抗体による免疫ブロット分析を実行し、pY88の増加が、Brkを過剰発現した細胞において検出されたことが実証された。cdk4をこれらの細胞から免疫沈降させ、組換えRBによるインビトロRBキナーゼアッセイに使用し、cdk4キナーゼ活性の増加が、WT Brkを発現した細胞から検出された。WT Brkを発現した細胞は、偽発現細胞よりも速く増殖した。Brkの増加、pY88の増加、cdk4キナーゼ活性の増加、およびPD抵抗性の増加。MCF7−Wt Brk発現細胞は、約600nM PDのIC50値を有した。 パルボシクリブ感受性を示す乳がん細胞パネル。IC50値をnMでプロットした(Finn,R.S.,et al.,Breast Cancer Res,2009.11(5):p.R77より)。 p27(茶色)抗体およびpY88(赤色)抗体による、低度の(図3A)、中程度の(図3B)、および高度の(図4C)pY88レベルを示す高度なレスポンダーMCF7(図4A)、中程度のMDA MB 231(図4B)、または非レスポンダーHCC1954(図4C)からのパラフィン包埋セルブロックデータ。 p27 Y88は、cdk4バイオマーカーとしての機能を果たす。(図5A)非同調MCF7、MDA MB231、もしくはHCC1954細胞をDMSOにより処置したまたはMCF7細胞を400nM PDにより処置した。セルブロックは、細胞を回収し、10%ホルマリンにより固定した後に作製した。免疫組織化学的検査を実行し、p27(茶色)およびpY88(桃色)によりスライドを染色した。(図5B)正常乳房上皮またはER/PR+HER2−乳がん患者由来の針生検材料を、p27(茶色)およびpY88(桃色)抗体により染色した。患者はpY88+細胞%(緑色、黄色、茶色)およびpY88の染色が強いかどうか(紫色、灰色、赤色)に基づいて分類した。染色は、2人の外部の病理学者によって盲目的に分析された。(図5C)染色結果を要約する表を示す。 p27 Y88は、cdk4バイオマーカーとしての機能を果たす。(図5A)非同調MCF7、MDA MB231、もしくはHCC1954細胞をDMSOにより処置したまたはMCF7細胞を400nM PDにより処置した。セルブロックは、細胞を回収し、10%ホルマリンにより固定した後に作製した。免疫組織化学的検査を実行し、p27(茶色)およびpY88(桃色)によりスライドを染色した。(図5B)正常乳房上皮またはER/PR+HER2−乳がん患者由来の針生検材料を、p27(茶色)およびpY88(桃色)抗体により染色した。患者はpY88+細胞%(緑色、黄色、茶色)およびpY88の染色が強いかどうか(紫色、灰色、赤色)に基づいて分類した。染色は、2人の外部の病理学者によって盲目的に分析された。(図5C)染色結果を要約する表を示す。 p27 Y88は、cdk4バイオマーカーとしての機能を果たす。(図5A)非同調MCF7、MDA MB231、もしくはHCC1954細胞をDMSOにより処置したまたはMCF7細胞を400nM PDにより処置した。セルブロックは、細胞を回収し、10%ホルマリンにより固定した後に作製した。免疫組織化学的検査を実行し、p27(茶色)およびpY88(桃色)によりスライドを染色した。(図5B)正常乳房上皮またはER/PR+HER2−乳がん患者由来の針生検材料を、p27(茶色)およびpY88(桃色)抗体により染色した。患者はpY88+細胞%(緑色、黄色、茶色)およびpY88の染色が強いかどうか(紫色、灰色、赤色)に基づいて分類した。染色は、2人の外部の病理学者によって盲目的に分析された。(図5C)染色結果を要約する表を示す。 大学病院のER/PR+、Her2−患者の乳腺切除術または乳房切除術で廃棄処分された材料を、DMSO(緑色)、高非生理学的パルボシクリブ(赤色)、または生理学的濃度のパルボシクリブ(紫色)中で48時間、外植片培養で成長させた。48時間後、材料を固定し、パラフィン包埋し、増殖のマーカーとしてのKi67について染色した。高濃度の薬剤(紫色)を、増殖を阻害することができる内部標準とした。それぞれの患者は、未処置サンプル(DMSO)における異なるKi67レベルによって測定されるように、固有の異なる増殖速度を有した。パルボシクリブ応答は、生理学的濃度の薬剤(赤色)の存在下におけるKi67の減少として測定された。患者1および3は応答した。それぞれのデータポイントは、4つのサンプルの平均である(2つの別個の外植片サンプルおよび2つの別個の免疫組織化学的検査染色)。それぞれのサンプルは、2人の病理学者によって盲目的に読み取られた。
サイクリンD−cdk4(DK4)は、ER/PR+、Her2−乳がんを含む大多数のヒト腫瘍においてがん増殖を推進するので、理想的な治療標的を提供する。サイクリンDおよびcdk4は、様々な腫瘍において過剰発現されるが、この不安定な二量体を三元複合体にするのに付随的な因子、たとえばp27Kip1が必要とされるので、それらのレベルは、腫瘍形成活性の正確な指標とならない。そのうえ、p27のチロシン(Y)リン酸化(pY88)が、cdk4を活性化するために必要とされ、ON/OFF「スイッチ」として働く。本発明は、pY88を調整し、それによってcdk4活性を調整するp27内のSH3動員ドメインを同定する。SH3:PxxP相互作用スクリーニングを使用し、Brk(乳房腫瘍キナーゼ)を高親和性p27キナーゼとして同定した。p27のさらなる突然変異研究によって、本発明者らは、インビトロおよびインビボにおいてYリン酸化を可能にするのに必要とされるSH3動員ドメインを同定することができた。乳がん細胞のBrkを調整すると、pY88が調整され、cdk4阻害剤、PD0332991(パルボシクリブ)に対する抵抗性が増加する。Brkの選択的スプライス形態(Alt Brk)は、BrkのSH3ドメインを含有し、pY88をブロックし、内因性cdk4阻害剤として働き、p27内の、標的にすることができる可能性がある調節領域を同定する。Brkは、60%の乳がんで過剰発現され、これが、p27 Yリン酸化によってcdk4を調整することによって細胞周期進行を促進することを示唆する。p27は、腫瘍抑制因子と考えられてきたが、本明細書のデータは、p27もまた、サイクリンD−cdk4活性を担うがん遺伝子と考えられるべきであるという考えを強める。p27の310ヘリックスにおけるTyr−88/Tyr−89のリン酸化は、そのサイクリン依存性キナーゼ(CDK)阻害活性を低下させる。この修飾は、サイクリン−CDK複合体とp27の相互作用に影響を与えないが、p27およびCDKの触媒クレフト中のアミノ酸の間のファンデルワールス結合および水素結合による接触に干渉し、p27のC−末端が触媒部位から離れることを可能にする。サイクリンD−cdk4複合体は、p27によって結合しているが、p27 Yリン酸化は、「スイッチ」として働き、触媒活性を可能にするよう複合体を開いたり閉じたりする。したがって、この部位のリン酸化によって、腫瘍抑制性CDK阻害活性を腫瘍形成活性に切り替えることができることが示唆された。
現在、いくつかのcdk4阻害療法(cdk4i)が開発されており、様々なFDA承認段階にある。あいにく、cdk4阻害療法に応答性であろう腫瘍および患者を特定するバイオマーカーは存在しない。上記に記載されるように、p27の残基Y88及び/又はY89のチロシンリン酸化は、この三元複合体を阻害性の複合体から活性な複合体に変換するのに必要とされる。したがって、本明細書において同定されたpY結合p27は、cdk4活性のマーカーとして有利に使用される。したがって、本発明は、本発明者らがcdk4阻害剤による治療に応答性であると同定したcdk4活性の範囲を特定の腫瘍が有するかどうかを決定するために、ヒト患者材料におけるマーカーとしてpYを使用する組成物および方法を包含する。発明者らは、pY p27に対するリン酸化部位特異的抗体を開発し、この抗体が、パラフィン包埋長期保存ヒト乳がん材料(ER/PR+/Her2−)においてpYを認識したことを示した。100%の浸透度で、抗体は、ヒト乳房縮小術から得られた良性組織を染色しなかった。分析したER/PR+/Her−2乳がんサンプルのおよそ75%がpYについてポジティブに染色された(47%高度の染色、25%中程度の染色)。
本発明の診断試験および治療方法によって、臨床医は、cdk阻害剤療法から恩恵を受けるであろう患者をより正確に同定することができる。療法に適したレベルのcdk4活性を有すると同定された患者は、次いで、単独でまたは他の化学療法もしくは抗増殖剤と組み合わせてcdk4阻害剤療法により治療される。
特に、pYはまた、そのような患者における抗がん治療の効能を評価するための代用マーカーとして使用することもできる。たとえば、cdk4i療法が有効で、サイクリンD−cd4活性がオフである場合、pYはリン酸化されていないであろう。cdk4i療法が有効でなくなり、それによってサイクリンD−cdk4活性が回復する場合、pYは再び存在しているであろう。
I.定義
化合物または医薬組成物の「治療有効量」は、限定を伴うことなく、腫瘍成長もしくはサイズを減少させることまたは投与、すなわち予防的な投与より以前にいかなる腫瘍も形成されていない動物において腫瘍成長が形になるのを妨げることを含め、動物、とりわけヒトにおいて腫瘍成長または転移を調整するのに十分な量を指す。
「医薬として許容される」は、動物、特にヒトで使用するための、連邦政府もしくは州政府のまたは米国薬局方もしくは他の一般に認識されている薬局方に載っている監督機関による承認を示す。
「キャリヤ」は、たとえば希釈剤、補助剤、賦形剤、助剤、またはビヒクルを指し、本発明の活性薬剤は、これと共に投与される。そのような医薬キャリヤは、水ならびにラッカセイ油、ダイズ油、鉱油、ゴマ油、およびその他同種のものなどのような石油、動物、野菜、または合成起源のものを含む油などのような無菌の液体とすることができる。水または生理食塩溶液ならびにデキストロース水溶液およびグリセロール水溶液は、好ましくは、特に注射用溶液用のキャリヤとして使用される。適した医薬キャリヤは、E.W.Martinによる「Remington’s Pharmaceutical Sciences」において記載される。
本明細書における用語「抗体」は、最も広い意味で使用され、所望の抗原結合性活性を示す限り、モノクローナル抗体、ポリクローナル抗体、多重特異性抗体(multispecific antibodies)(たとえば二重特異性抗体)、および抗体断片を含むが、これらに限定されない様々な抗体構造を包含する。本明細書において使用されるように、用語は、重鎖の少なくとも相補性決定領域(CDR)1、CDR2、およびCDR3ならびに軽鎖の少なくともCDR1、CDR2、およびCDR3を含む分子を指し、分子は抗原に結合することができる。抗体という用語は、Fv、単鎖Fv(scFv)、Fab、Fab’、および(Fab’)2などのような、抗原に結合することができる断片を含むが、これらに限定されない。抗体という用語はまた、キメラ抗体、ヒト化抗体、ヒト抗体、およびマウス、カニクイザルなどのような様々な種の抗体なども含むが、これらに限定されない。
用語「重鎖」は、リーダー配列ありまたはなしの少なくとも1つの重鎖可変領域を含むポリペプチドを指す。いくつかの実施形態では、重鎖は、重鎖定常領域の少なくとも1つの部分を含む。用語「完全長重鎖」は、リーダー配列ありまたはなしの重鎖可変領域および重鎖定常領域を含むポリペプチドを指す。
用語「重鎖可変領域」は、重鎖の重鎖相補性決定領域(CDR)1、フレームワーク領域(FR)2、CDR2、FR3、およびCDR3を含む領域を指す。いくつかの実施形態では、重鎖可変領域はまた、FR1の少なくとも1つの部分及び/又はFR4の少なくとも1つの部分をも含む。いくつかの実施形態では、重鎖CDR1は、Kabat残基31〜35に相当し、重鎖CDR2は、Kabat残基50〜65に相当し、重鎖CDR3は、Kabat残基95〜102に相当する。たとえばKabat Sequences of Proteins of Immunological Interest(1987 and 1991,NIH,Bethesda,Md.)を参照されたい。
用語「軽鎖」は、リーダー配列ありまたはなしの少なくとも1つの軽鎖可変領域を含むポリペプチドを指す。いくつかの実施形態では、軽鎖は、軽鎖定常領域の少なくとも1つの部分を含む。用語「完全長軽鎖」は、リーダー配列ありまたはなしの軽鎖可変領域および軽鎖定常領域を含むポリペプチドを指す。用語「軽鎖可変領域」は、軽鎖CDR1、FR2、HVR2、FR3、およびHVR3を含む領域を指す。いくつかの実施形態では、軽鎖可変領域はまた、FR1及び/又はFR4をも含む。いくつかの実施形態では、軽鎖CDR1は、Kabat残基24〜34に相当し、軽鎖CDR2は、Kabat残基50〜56に相当し、軽鎖CDR3は、Kabat残基89〜97に相当する。たとえばKabat Sequences of Proteins of Immunological Interest(1987 and 1991,NIH,Bethesda,Md.)を参照されたい。
「キメラ抗体」は、重鎖及び/又は軽鎖の一部分が特定の供給源または種に由来し、重鎖及び/又は軽鎖の残りが異なる供給源または種に由来する抗体を指す。いくつかの実施形態では、キメラ抗体は、第1の種(マウス、ラット、カニクイザルなど)由来の少なくとも1つの可変領域および第2の種(ヒト、カニクイザルなど)由来の少なくとも1つの定常領域を含む抗体を指す。いくつかの実施形態では、キメラ抗体は、少なくとも1つのマウス可変領域および少なくとも1つのヒト定常領域を含む。いくつかの実施形態では、キメラ抗体は、少なくとも1つのカニクイザル可変領域および少なくとも1つのヒト定常領域を含む。いくつかの実施形態では、キメラ抗体の可変領域はすべて、第1の種に由来し、キメラ抗体の定常領域はすべて、第2の種に由来する。
「ヒト化抗体」は、非ヒト可変領域のフレームワーク領域の少なくとも1つのアミノ酸が、ヒト可変領域由来の相当するアミノ酸と交換された抗体を指す。いくつかの実施形態では、ヒト化抗体は、少なくとも1つのヒト定常領域またはその断片を含む。いくつかの実施形態では、ヒト化抗体は、Fab、scFv、(Fab’)2などである。
本明細書において使用される「ヒト抗体」は、ヒトにおいて産生される抗体、XenoMouse(登録商標)などのような、ヒト免疫グロブリン遺伝子を含む非ヒト動物において産生される抗体、およびファージディスプレーなどのようなインビトロ方法を使用して選択される抗体を指し、抗体レパートリーは、ヒト免疫グロブリン配列に基づく。
本明細書における「抗がん剤」は、がん細胞に対して細胞傷害性または抗増殖効果を有する化学物質を指す。
本明細書における「化学療法」は、生きている身体の中に抗がん剤を投与することによる、生きている身体における悪性腫瘍に対する療法である。
乳がんに対する化学療法は、たとえばCMF療法(3つの薬剤の組み合わせを投与することによる療法であり、薬剤は、シクロホスファミド、メトトレキサート、およびフルオロウラシルである)、ドセタキセル、パクリタキセルなどのようなタキサンベースの抗がん剤を使用する療法、CE療法(2つの薬剤、すなわちシクロホスファミドおよびエピルビシンの組み合わせを投与することによる療法)、AC療法(2つの薬剤、すなわちドキソルビシンおよびシクロホスファミドを投与することによる療法)、CAF療法(3つの薬剤、すなわちフルオロウラシル、ドキソルビシン、およびシクロホスファミドの組み合わせを投与することによる療法)、FEC療法(3つの薬剤、すなわちフルオロウラシル、エピルビシン、およびシクロホスファミドの組み合わせを投与することによる療法)、2つの薬剤、すなわちトラスツズマブおよびパクリタキセルの組み合わせを投与することによる療法、ならびにカペシタビンを使用する療法を含む。他の治療法は、ハーセプチンを単独でおよび他の抗がん剤と組み合わせて使用することを含む。特に、cdk4阻害療法もまた、ある乳がん患者が利益を受けるよう使用することができる。cdk4指向性化学療法に対する感受性は、Y88が応答性についての予測因子としての機能を果たすので、治療の前に患者におけるpY88リン酸化のレベルを比較することによって決定することができる。
「siRNA」は、標的遺伝子の配列と相同性を有する低分子干渉RNA(siRNA)を提供することによる配列特異的転写後遺伝子サイレンシングまたは遺伝子ノックダウンのためのRNA干渉プロセスに関与する分子を指す。低分子干渉RNA(siRNA)は、インビトロにおいて合成するまたはより長いdsRNAからリボヌクレアーゼIII切断によって生成することができ、配列特異的mRNA分解の媒介物質となる。好ましくは、本発明のsiRNAは、適切に保護されたリボヌクレオシドホスホラミダイトおよび従来のDNA/RNAシンセサイザーを使用して化学的に合成される。siRNAは、2つの別々の相補的RNA分子としてまたは2つの相補的領域を有する単一のRNA分子として合成することができる。合成RNA分子または合成試薬の民間のサプライヤーは、Applied Biosystems(Foster City、CA、USA)、Proligo(Hamburg、Germany)、Dharmacon Research(Lafayette、Colo.,USA)、Pierce Chemical(part of Perbio Science、Rockford、Ill.,USA)、Glen Research(Sterling、Va.,USA)、ChemGenes(Ashland、Mass.,USA)、およびCruachem(Glasgow,UK)を含む。p27 mRNAを阻害するための特異的なsiRNA構築物は、長さが15〜35ヌクレオチド、より典型的には長さが約21ヌクレオチドであってもよい。
本明細書において使用されるように、「p27のミメティック」は、p27内のcdk4調整ドメインと同じ機能/構造活性を有するペプチド変異体、その断片、有機化合物、または小分子を指すことができる。Brkの代替の転写物、Alt−Brkは、134アミノ酸タンパク質をコードし、これは、完全長Brkと、SH3ドメインを含む最初の77アミノ酸残基を共有する。BRK−alt(またはそのSH3ドメイン)のミメティックもまた、本明細書において提供される。「ミメティック」がペプチド変異体である場合、そのアミノ酸配列の長さは、通常、K1含有ペプチド、p27中のSH3結合ペプチド、またはAlt−Brk中のSH3含有ペプチドの長さと同様である。その代わりに、そのような「ミメティック」は、より長さが短いアミノ酸配列を有するペプチド変異体とすることができる。
適したミメティックまたは類似体は、当技術分野において一般に知られているモデリング技術によって生成することができる。これは、機能的な相互作用の研究を伴う「ミメティック」の設計および相互作用を再現することができるように配置された官能基を含有する化合物の設計を含む。
用語「ベクター」は、細胞に感染させる、トランスフェクトする、または形質転換することができ、独立してまたは宿主細胞ゲノム内で複製することができる一本鎖または二本鎖環状核酸分子に関する。環状二本鎖核酸分子は、カットし、それによって、制限酵素による処置で直線化することができる。種々様々のベクター、制限酵素、および制限酵素によって標的にされるヌクレオチド配列についての情報は、当業者らに容易に入手可能であり、プラスミド、コスミド、バクミド、ファージ、またはウイルスなどのような任意のレプリコンを含み、これに別の遺伝子配列またはエレメント(DNAまたはRNAのいずれか)が、それが付けられた配列またはエレメントの複製をもたらすように付けられてもよい。本発明の核酸分子は、制限酵素によりベクターをカットし、2本を互いにライゲーションすることによってベクターに挿入することができる。
多くの技術が、原核生物または真核生物への発現構築物の形質転換、トランスフェクション、または形質導入を促進するために当業者らに入手可能である。用語「形質転換」、「トランスフェクション」、および「形質導入」は、細胞または宿主生物に核酸及び/又は発現構築物を挿入する方法を指す。これらの方法は、宿主細胞外膜または壁を興味のある核酸分子に対して浸透性にするための高濃度の塩、電場、または洗浄剤による細胞の処置、マイクロインジェクション、ペプチドテザリング、PEG融合、およびその他同種のものなどのような様々な技術を含む。
本明細書において使用される用語「オリゴヌクレオチド」または「オリゴ」は、長さが典型的に8〜35ヌクレオチドのDNAもしくはDNA誘導体の短い配列、プライマー、またはプローブを意味する。オリゴヌクレオチドは、クローニングによってまたは増幅によって合成して得ることができる。オリゴは、2つ以上の、好ましくは3つを超えるリボまたはデオキシリボヌクレオチドから構成される核酸分子として定義される。オリゴヌクレオチドの厳密なサイズは、様々な因子ならびにオリゴヌクレオチドの特定の応用および使用に依存するであろう。用語「誘導体」は、通常はこれらの分子の一部ではないさらなる化学成分を含む場合、上記の記載される変異体のいずれかを含むことが意図される。これらの化学成分は、溶解度、吸収、生物学的半減期の改善、毒性の減少、および望ましくない副作用の排除または減少を含むさまざまな目的を有し得る。
「並行して」は、共通の治療スケジュールの過程の間の(1)同時の時間または(2)異なる時間を意味する。
「連続して」は、方法で使用される一方の活性薬剤の投与、その後に続く別の活性薬剤の投与を指す。一方の活性薬剤の投与の後に、次の活性薬剤を、最初の投与の実質的に直後に投与することができ、または次の活性薬剤は、第1の活性薬剤後の有効期間の後に投与することができ、有効期間は、第1の活性薬剤の投与から最大の恩恵を受けるのを実現するために与えられる時間である。
用語「対象」は、ヒト、イヌ、家畜、ウマ、ネコ、ウサギ、およびその他同種のものを含むが、これらに限定されない哺乳動物対象を指す。好ましくは、対象は、ヒト対象である。
「cdk4阻害剤」または「cdki」は、cdk4キナーゼ活性を破壊するまたはそれに介入する薬剤(たとえば核酸、タンパク質/ペプチド、小分子)である。そのような阻害剤は、限定を伴うことなく、表2に列挙される薬剤、パルボシクリブ、アベマシクリブ、およびリボシクリブを含む。米国特許第8,566,072号明細書および米国特許第6,962,792号明細書もまた参照されたい。
II.がんの治療のための療法
本発明はまた、少なくとも1つの薬剤を含む医薬組成物をも提供し、少なくとも1つの薬剤は、p27Kip1およびBrkの間の相互作用に干渉する化合物であり、医薬として許容されるキャリヤにおいてp27を「オン」にするリン酸化イベントを阻害する。本発明において使用される好ましい薬剤は、小分子、表2に列挙されるものなどのようなcdk4阻害剤、図1に提供される配列に基づくミメティック、およびsiRNAを含む。そのような医薬組成物は、がん治療を必要とする患者に治療有効量で投与されてもよい。
本発明のミメティック/siRNA/阻害剤は、悪性疾患の治療のための様々な治療レジメンにおいて使用されてもよい。本発明のプロトコールを使用して処置されてもよいがんは、乳房、脳、甲状腺、前立腺、結腸直腸、膵臓、頸部、胃、子宮内膜、肝臓、膀胱、卵巣、精巣、頭部、首、皮膚(黒色腫および基底がんを含む)、中皮内層、白血球(リンパ腫および白血病を含む)、食道、筋肉、結合組織、肺(小細胞肺がんおよび非小細胞がんを含む)、副腎、甲状腺、腎臓、または骨のがん;膠芽腫、中皮腫、腎細胞がん、胃がん、肉腫、絨毛がん、皮膚基底細胞がん、ならびに精巣セミノーマを含むが、これらに限定されない。
治療は、たとえば腫瘍切除より以前にまたは腫瘍切除後に行われてもよいことが理解されるべきである。
III.がんの治療のための併用療法
本発明に従って、ある既知の、化学療法として有効な薬剤と本明細書において記載される薬剤および小分子/ミメティック/siRNAの組み合わせは、腫瘍成長を抑制するよう相乗的に働くこともまた、発見された。したがって、本発明は、医薬として許容されるキャリヤにおいて、特定のチロシン(Y)リン酸化に干渉し、それによってp27を「オフ」の位置に維持する少なくとも1つの薬剤および少なくとも1つの化学療法剤を含む、患者におけるがんの治療のための医薬組成物を提供する。有効量の少なくとも1つのY88リン酸化阻害薬を投与することによって患者におけるがんを治療するための方法もまた、提供される。そのような薬剤は、単独でまたは少なくとも1つの他の抗がん剤と組み合わせて使用することができる。適した薬剤は、パルボシクリブ、アベマシクリブ、リボシクリブ、パクリタキセル(Taxol(登録商標))、シスプラチン、ドセタキセル、カルボプラチン、ビンクリスチン、ビンブラスチン、メトトレキサート、シクロホスファミド、CPT−11、5−フルオロウラシル(5−FU)、ゲムシタビン、エストラムスチン、カルムスチン、アドリアマイシン(ドキソルビシン)、エトポシド、三酸化ヒ素、イリノテカン、およびエポチロン誘導体を含むが、これらに限定されない。そのような薬剤は、同時にまたは連続して投与することができる。
IV.医薬組成物および化合物の投与
本発明の医薬組成物は、任意の適したルートによって、たとえば注射によって、経口、肺、経鼻、または投与の他の方法によって投与することができる。一般に、本発明の医薬組成物は、中でも、医薬として許容される希釈剤、保存剤、可溶化剤、乳化剤、補助剤、及び/又はキャリヤを含む。ある場合には、キャリヤは、ナノ粒子である。そのような組成物はまた、様々なバッファー内容物(たとえばTris−HCl、酢酸、リン酸)、pH、およびイオン強度の希釈剤;ならびに洗浄剤および可溶化剤(たとえばTween80、ポリソルベート80)、酸化防止剤(たとえばアスコルビン酸、メタ重亜硫酸ナトリウム)、保存剤(たとえばチメロサール、ベンジルアルコール)、ならびに増量剤(たとえばラクトース、マンニトール)などのような添加剤を含むことができる。組成物は、ポリ乳酸、ポリグリコール酸などのような高分子化合物の粒子調製物の中にまたはリポソームの中に組み込むことができる。そのような組成物は、本発明の医薬組成物の構成成分の物理的状態、安定性、インビボにおける放出の速度、およびインビボにおける排除の速度に影響を及ぼしてもよい。たとえば、本明細書において参照によって組み込まれるRemington’s Pharmaceutical Sciences,18th Ed.(1990,Mack Publishing Co.,Easton,PA 18042)pages 1435−1712を参照されたい。本発明の医薬組成物は、たとえば液体の形態で調製することができるまたは乾燥した粉末の形態(たとえば凍結乾燥させた)とすることができる。医薬組成物を投与する特定の方法は、上記に記載される。
別の実施形態では、本発明の医薬組成物は、静脈内注入、移植可能な浸透圧ポンプ、経皮パッチ、リポソーム、または投与の他のモードの使用など、制御放出系で送達することができる。特定の実施形態では、ポンプが、使用されてもよい(Langer、前掲;Sefton,CRC Crit.Ref.Biomed.Eng.(1987)14:201;Buchwald et al.,Surgery(1980)88:507;Saudek et al.,N.Engl.J.Med.(1989)321:574を参照されたい)。別の実施形態では、ポリマー物質が、用いられてもよい(Medical Applications of Controlled Release,Langer and Wise(eds.),CRC Press:Boca Raton,Florida(1974);Controlled Drug Bioavailability,Drug Product Design and Performance,Smolen and Ball(eds.),Wiley:New York(1984);Ranger and Peppas,J.Macromol.Sci.Rev.Macromol.Chem.(1983)23:61を参照されたい;Levy et al.,Science(1985)228:190;During et al.,Ann.Neurol.(1989)25:351;Howard et al.,J.Neurosurg.(1989)71:105もまた参照されたい)。さらに別の実施形態では、制御放出系は、動物の標的組織の近くに置くことができ、したがって、全身用の用量のごく一部分しか必要としない(たとえばGoodson,in Medical Applications of Controlled Release、前掲、(1984)vol.2,pp.115−138を参照されたい)。特に、制御放出デバイスは、動物の不適切に免疫が活性化した部位または腫瘍の近くに導入することができる。他の制御放出系は、Langerの総説において議論されている(Science(1990)249:1527−1533)。
V.キットおよび製品
前述の産物のいずれも、天然に存在しない検出可能な標識により任意選択で検出可能に標識されているまたは任意選択で固体支持体に付けられているもしくは固定されている、リン酸化および非リン酸化形態をしたY88およびY89に対して免疫特異的な(immunospecific)1つ以上の抗体、Y88およびY89抗原、p27コード核酸による増幅もしくはそれとの特異的なハイブリダイゼーションに適したオリゴヌクレオチド、p27およびAlt−brkの天然に存在しないポリペプチドミメティック、医薬として許容されるキャリヤ、使用のための説明書、容器、投与のための器、アッセイ基質、cdk阻害剤、抗がん剤、またはその任意の組み合わせを含むことができるキットの中に組み込むことができる。
以下の材料および方法は、本発明の実施を促進するために提供される。
抗体。マウス抗p27(Kip1)、BD Biosciences 610242.Cdk4(DCS−35)、p27(N−20)、C−末端Brk(C−18)、Brk(D−6)、N−末端Brk(N−20)、c−Src(SC−18)、サイクリンD1(H 295)、ARHGDIA(A−20)、Santa Cruz Biotechnology。ホスホチロシン(P−Tyr−100)、Cell Signaling Technology。Cdk4(C−末、カタログ番号AP7520b)、Abgent。GST(PRB−112C)、Covance。Flag(F3165)、アクチン(A2066)、Sigma Aldrich。ホスホBrk(Tyr342)、EMD Millipore。pY74、Y88、およびY89リン酸化部位特異的抗体は、リン特異的(phosphor−specific)p27ペプチド(Invitrogen)によるウサギの免疫によって生成した。それぞれ、非リン酸化ペプチドおよびリン酸化ペプチドによるネガティブアフィニティークロマトグラフィーおよびポジティブアフィニティークロマトグラフィーを、抗体を精製するために実行した。抗体は、それぞれY88、Y89、Y74のリン酸化に対してのみ特異的である。
酵素。Gst−PTK6/Brk、GST−Src(SignalChem)、His−Abl(New England Biolabs)、His−PTK6/Brk、His−Src(Invitrogen)をメーカーの説明書に従って使用した。酵素は、ほぼ等価な比活性を有した。
ファージ−ELISA。ファージ上清を生成し、組換え産生Hisタグつきp27またはGST−PxxPペプチドに対するSH3−ファージの結合を記載されるように分析した(Asbach B.et al.,(2012)PLoS One 6:e38540)。
突然変異体およびペプチドの構築。PxxPペプチドK1、K2、およびK3をコードするオリゴヌクレオチドをアニールし、N−末端GSTタグつきペプチドの産生のためにpGEX−KG発現ベクターに直接ライゲーションした。GST、GST−Brk SH3、GST−Brk SH2発現プラスミドは記載された(Vasioukhin V.et al;(1997)Proc.Natl.Acad.Sci.94:14477−82)。これらのプラスミドにより形質転換した大腸菌(E.coli)BL21細胞を、0.6のODに達するまで、LB−アンピシリン中で成長させ、タンパク質産生を、1mM IPTGの追加によって誘発した。2時間後、細胞を、遠心分離によって回収した。細胞溶解およびGSTセファロースでのタンパク質の精製は、GSTタンパク質精製マニュアル(GE Healthcare)に従って実行した。タンパク質は、過剰量のグルタチオンにより溶出し、さらなる使用のためにPBSに対して透析した。精製C−末端ヒスチジンタグつきまたはN−末端Flagタグつきp27は、以前に記載されたように大腸菌(E.coli)から生成した(James M.K.et al.(2008)Mol.Cell.Biol.1:498−510)。ヒトp27 cDNAは、点突然変異を持つオリゴヌクレオチドによるPCR突然変異誘発において鋳型として使用した:PPPP(配列番号7) 91,92,94,95AAAA(配列番号8)(ΔK1);PKKP(配列番号9) 188,189,190,191 AAAA(配列番号8)(ΔK3);またはPPPP(配列番号7) 91,92,94, 95AAAA(配列番号8)およびPKKP(配列番号9) 188,189,190,191 AAAA(配列番号8(ΔK1/K3)。
58〜106を生成するために使用したオリゴヌクレオチドは、
フォワードプライマー 5’−GGCCTCGAGCTAGCTCTCCTGCGCCG−3’(配列番号10)
リバースプライマー 5’GGGGTCTAGAGCCACCATGGACTACAAGGACG
ACGATGACAAGCGCAAGTGGA ATTTCGATTTTC−3’(配列番号11)
であった。
PCR断片は、大腸菌(E.coli)における発現のために、T7pGEMEXヒトHis−p27またはT7pGEMEXヒトFlag−p27プラスミドにライゲーションした。突然変異体Y74F、Y88F、およびY88/89Fは、以前に記載された(James et al.,前掲を参照されたい)。Flagタグつきp27突然変異体は、Flag抗体(M−2、Sigma F−18C9)によりFlag免疫沈降によって精製し、メーカーのプロトコールに従ってFlagペプチド(Sigma F−4799)により溶出した。Hisタグつきp27突然変異体は、his−trapアフィニティークロマトグラフィー(His−Trap HP、GE Healthcare 71−5247−01)を介してFPLCによって精製した。アフィニティーカラムを、メーカーのプロトコールに従って取り外し、次いで、5カラム体積の100mM CoCl2により洗浄した。粗製物に、6M尿素、500mM NaCl、50mM Tris−HCl、pH7.5、および20%グリセロールからなるローディングバッファーを加えた。物質を、500mM NaCl、50mM Tris−HCl、pH7.5、および10%グリセロールにより洗浄した。精製した物質を、500mMイミダゾール、20mM Hepes pH7.4、および1M KClにより溶出した。次いで、タンパク質を、25mM Hepes pH7.7、150mM NaCl、5mM MgCl2、および0.05% NP40の溶液中で一晩透析した。精製タンパク質はすべて、クーマシーおよび免疫ブロット分析によって分析した。p27、ΔK1、ΔK3、ΔK1/K3、Y74F、およびY88/89Fカセットを、In Fusion Gene Cloning kit(Clontech)を使用して、pTRE3Gテトラサイクリン誘発性レトロウイルス発現構築物の中にクローニングした。Alt Brkは、鋳型としてPCDNA3ベクター(38)においてヒトAlt−Brkを使用して、PCRによって生成し、続いて、In−fusion cloning kitを使用して、T7pGEMEXヒトFlagタグつきプラスミドおよびpTRE3Gの中にクローニングした。Alt−Brkのアミノ酸配列を、下記に示す。
MVSRDQAHLGPKYVGLWDFKSRTDEELSFRAGDVFHVARKEEQWWWATLLDEAGGAVAQG
YVPHNYLAERETVESEPAGHAGCAALQDLAACRGPAAPERGGVLPQPARACELPQGPEPV
PRPAAGRALPEARA(配列番号12)
この配列のミメティックおよび突然変異体は、3、5、10、15 20、25、50、またはそれ以上のアミノ酸を切り詰めることによって生成することができる。個々のアミノ酸を近い関係にある他のアミノ酸によって置換することができる変異体もまた、生成することができる。たとえば、個々のアミノ酸は、以下のように置換されてもよい。任意の疎水性脂肪族アミノ酸は、任意の他の疎水性脂肪族アミノ酸の代わりに置換されてもよく、任意の疎水性芳香族アミノ酸は、任意の他の疎水性芳香族アミノ酸の代わりに置換されてもよく、極性の側鎖を有する任意の中性アミノ酸は、極性の側鎖を有する任意の他の中性アミノ酸の代わりに置換されてもよく、酸性アミノ酸は、酸性アミノ酸の代わりに置換されてもよく、塩基性アミノ酸は、塩基性アミノ酸の代わりに置換されてもよい。好ましい特性および活性を有する変異体および突然変異体はまた、あるアミノ酸をあまり関係のないアミノ酸と置換することによって、たとえば荷電アミノ酸を中性アミノ酸と交換することによっても生成することができる。連続していないアミノ酸の融合タンパク質もまた、生成することができる。特異的な改変は、様々なSrcファミリーチロシンキナーゼについて以前に解明された3D構造から入手可能な情報を使用して行うことができる。それぞれのミメティックは、pYリン酸化に干渉するのに有効であるはずである。
組換えサイクリンD1−cdk4。組換えHisサイクリンD1−cdk4は、同時感染High5細胞から回収し、以前に記載されたように精製した(James et al.,前掲)。組換えGST−Rb(86Kdバージョン)を精製し、インビトロキナーゼアッセイにおいて使用した。
p27−サイクリンD1−Cdk4三元複合体のインビトロにおけるリン酸化。組換えHis−p27および突然変異体は、25mM Hepes、pH7.4においてサイクリンD1−Cdk4と共に室温で1時間インキュベートした。この三元複合体を、抗Cdk4抗体(Santa Cruz、DCS 35)およびプロテインG Dynabeads(Invitrogen、10004D)により免疫沈降させた。次いで、複合体を、SFKリン酸化にかけかつ/またはインビトロRbキナーゼアッセイにおいて使用した。
細胞株。MCF10A、MCF7、MDA MB 231、MDA MB 468、T47D、PC3、Mv1Lu、およびHEK 293を、ATCCから購入し、ベンダーの指示に従って維持した。インスリンレベルを、0(−)、10(+)、または50(+++)μg/mlに調節し、細胞を、記載されるようにアッセイする前に2週間、成長させた。接触によって止まるまで、細胞を、コンフルエンスまで増殖させ、培地を一日おきに補充して6日間維持した。免疫沈降、免疫蛍光、PI染色を、材料および方法の部で記載されるように実行した。FACS分析は、記載されるように実行した(Nguyen K.D.et al.(2010)J.Pediatr.Gastroeneterol.Nutr.5,556−62)。細胞は、自動セルカウンター(BioRad TC−20)を使用して数えた。生存率は、トリパンブルー染色によって測定し、セルカウンターを使用して数えた。
免疫沈降。細胞は、Triton溶解バッファー(25mM HEPES pH7.4、100mM NaCl、1mM EDTA、10%グリセロール、1% Triton X−100)またはTween溶解バッファー(50mM HEPES pH7.4、150mM NaCl、1mM EDTA、2.5mM EGTA、10%グリセロール、0.1% Tween−20)により溶解した。溶解バッファーに、1mM PMSF、10mM DTT、1mM NaV、10ng/mlロイペプチン、および1ng/mlアプロチニンを補足した。溶解物(1mg)は、4℃で1時間、Dynabeads AまたはG(Life Technologies)とのインキュベーションによってあらかじめきれいにした。免疫沈降は、記載されるように進めた(James et al.,前掲)。
免疫蛍光。細胞株は、0日目にサブコンフルエント状態に分け、室温で15分間、1×PBS、pH7.4中4%パラホルムアルデヒドを使用し、2日目に、マイクロウェルプレート中で固定した。細胞株を、0.1% Triton X−100により透過処理し、室温で1時間、5% BSAによりブロックした。細胞株を、室温で1時間、PBS中の1回目の一次抗体と共にインキュベートした。細胞をPBSにより洗浄し、適切な二次抗体(1:500)と共にインキュベートし、室温で1時間、3% BSA/PBS中で希釈した。次いで、細胞をPBSにより洗浄し、抗体との2回目のインキュベーションに向けて細胞を調製するために、室温で30分間、0.02% Triton X−100/3% BSAと共にインキュベートした。次いで、細胞をPBSにより洗浄し、室温で15分間、PBS中ヘキスト染色剤(1mg/ml)1:5000と共にインキュベートした。細胞を水ですすぎ、90%グリセロールを有するスライドにマウントした。サンプルを共焦点顕微鏡によって分析する前に、サンプルを、4℃でインキュベートした。
阻害剤による処置。細胞を、6つのウェルプレートに二通り、ウェル当たり5.0×104で接種した。接種の24時間後、それぞれのプレートの1つのウェルをトリプシンにより処置し、Biorad自動セルカウンターを使用して数えた。接種の48時間後、別のウェルをトリプシンにより処置し、数え、残りのウェルを、50nM、100nM、200nM、および400nMのパルボシクリブ(SelleckChem)により処置した。DMSOはネガティブコントロールとして使用した。細胞は、処置の24および48時間後に再び数えた。処置の48時間後のそれぞれの細胞株について、DMSOにより処置した生細胞の数に対して、様々な濃度のパルボシクリブにより処置した生細胞の数を正規化することによってIC50値を決定した。DMSOにより処置した生細胞の数は、100%と見なした。生存率の値の対数を得て、データを非線形回帰曲線にフィットさせ、これを、Graphpad Prismソフトウェアを使用し、IC50値を生成するために使用した。
Brkノックダウン。レンチウイルスsiRNA粒子をSigma Aldrichから購入した:NM_005975.2−1064sc1およびNM_004383.x−2117s1c1。MCF7細胞を0日目に平板培養し、1日目に、培地を吸引し、細胞をsiRNAレンチウイルス粒子により感染させた。臭化ヘキサジメトリンは、感染効率を増強するために、メーカーの指示に従って使用した。細胞を一晩インキュベートし、培地を2日目に補充し、細胞を72時間インキュベートし、4%パラホルムアルデヒドにより固定し、免疫蛍光を記載されるように実行した。
インビボにおける発現。WT−Brk、KM−Brk、およびYF−Brkの生成は、記載された(Palka−Hamblin H.L.et al.,(010)J.Cell Sc.123:236−45)。アンホトロピックレトロウイルスは、pAmphoエンベロープおよびpBabeまたはpTRE3Gテトラサイクリン誘発性構築物によるHEK 293細胞のリポフェクタミン2000(Life Technologies 11668−019)を使用するトランスフェクションによって生成した。MCF7細胞のウイルス感染後、安定した組み込み体をピューロマイシン選択によって単離した。コロニーは、安定したピューロマイシン抵抗性クローンを生成するためにプールした。安定した発現は、免疫ブロットおよび免疫蛍光分析によって検証した。テトラサイクリン誘発性の発現は、培地にTetExpress(Clontech)を追加することによって実現した。
定量的RT−PCR。RNA抽出は、メーカーの指示によって指示されるようにTRIzol試薬(Life Technologies)を使用して実行した。500μgのRNAを、Verso cDNAキット(Thermo Scientific)を使用して逆転写にかけた。250ng RNAを、qPCRを実行するためにcDNAプライマーおよびABsolute Blue qPCR SYBR Green(Thermo Scientific)と混合した。
以下のプライマーをq−PCRを実行するために使用した:
ヒト患者材料の分析。ブルックリンの大学病院で患者からインフォームドコンセントにより得た、ER/PR+、Her2−患者由来の、乳腺切除術または乳房切除術で廃棄処分された材料を、DMSO、高非生理学的パルボシクリブ、または生理学的濃度のパルボシクリブ(紫色)中で48時間、外植片培養で成長させた。患者材料の6つの1mm3切片を、温かい完全DMEM培地+FBS中に浸した歯科用スポンジ上、6ウェル皿のウェル中に置いた。インキュベーターにおいて48時間、サンプルを回復させた。48時間後、DMS0、100nMパルボシクリブ、または500nMパルボシクリブを48時間以上追加した。外植片サンプルをピンセットにより取り出し、材料を10%ホルマリン中で固定し、パラフィン包埋し、増殖のマーカーとしてKi67についてIHCによって染色した。パルボシクリブ応答は、100nMパルボシクリブの存在下におけるKi67の減少として測定した。それぞれのデータポイントは、4つのサンプルの平均である(2つの別個の外植片サンプルおよびそれぞれの外植片の2つの別個の免疫組織化学的検査染色(ランAおよびB)。それぞれのサンプルは、2人の病理学者によって盲目的に読み取られた。
乳腺切除術または乳房切除術時に同じ患者から摘出した生検材料または切除材料は、10%ホルマリン中での固定およびパラフィン包埋のためにDMC Pathology Departmentに送られた。次いで、材料は、記載されるように二重pY/p27 IHCアッセイにおいて染色した。
スケール:
0=pY染色なし
1=1〜29% pY+細胞、強い染色は0%
2=1〜29% pY+細胞、強い染色は5〜20%だけ
3=30〜100% pY+細胞、強い染色は>20%
セルブロック調製。1×1012細胞を組織培養で成長させ、遠心沈殿し、10%ホルマリン中で固定し、パラフィン中に包埋し、次いで、記載されるように二重pY/p27 IHCアッセイにおいて分析した。MCF7細胞は、セルブロック調製前に48時間、400nMパルボシクリブにより処置した。別個の5つの実験は、2人の病理学者によって盲目的に読み取られた。
スケール:
0=pY染色なし
1=弱いpY染色
2=中程度のpY染色
3=強いpY染色
p27/pY88抗体による二重免疫組織化学的検査アッセイ。
試薬:
染色キット:Enzo Lifesciences(ADI−950−100−0001);抗原賦活化溶液:Dako(S1699);PAPペン:Fisher Scientific(XT001−PP);プロテインブロック:Dako(X0909);抗体希釈剤:Dako(S3022);P27抗体:BD Biosciences(610242);マウント溶液:Fisher Scientific(SP15−100)
染色プロトコール
1日目に、スライドに鉛筆で標識し、30分間、65℃のオーブンで焼き、オーブンからキシレンを含有するコプリンジャーに速やかに移した。スライドを室温でそれぞれ3分間、キシレン4×中ですすぎ、その後、R.T.でそれぞれ3分間、3回の100%−95%−75%エタノールの段階的アルコール洗浄を続けた。次いで、スライドは、3分間、1回、H2O中でのインキュベーションによって水和した。乾燥後、疎水性バリアを、PAPペンを使用して組織のまわりに作った。内因性ペルオキシドを、室温で30分間、ペルオキシドブロックとスライドをインキュベートすることによってブロックした。スライドを、それぞれ3分間、3回、TBS−0.1% Tween 20により洗浄し、その後、3分間、1×PBS中でのインキュベーションを続けた。R.Tでの1時間のプロテインブロックとのインキュベーションの後に、DAKO抗体希釈剤において1:200に希釈したP27 pY88抗体を、4℃での一晩のインキュベーションの間、スライドに追加した。
2日目、抗原賦活化の1×溶液を、10×ストックから調製し、それを水浴において100℃で平衡化した。抗原賦活化溶液の温度が100℃に達したら、スライドを、R.T.でそれぞれ3分間、3回、TBS−0.1% Tween 20により洗浄した。抗原賦活化を30分間100℃で実行した。30分後、コプリンジャーをさらに20分間、R.T.で冷却した。次いで、スライドを3分間、1×PBS中でインキュベートした。P27kip1抗体(1:1000)希釈液をDAKO抗体希釈剤中で調製した。スライドを4℃で一晩、p27kip1抗体とインキュベートした。
3日目、スライドを、それぞれ3分間、3回、TBS−0.1% Tween 20においてインキュベートした。Polyview IHC Mouse HRPおよびPolyview IHC Rabbit APをエッペンドルフにおいて等容量で混合し、混合物をスライドに追加し、R.T.で20分間インキュベートした。次いで、スライドを、それぞれ3分間、3回、TBS−0.1% Tween 20においてインキュベートした。このインキュベーション期間に、1mlのマウスHRPクロモゲンバッファーを20ul(または一滴)のDABクロモゲンと混合した。それらを逆さにすることによって混合し、光から保護した。スライドをR.T.で5分間、活性化DAB基質とインキュベートした。それらをそれぞれ3分間、3回、TBS−0.1% Tween 20中で洗浄した。チューブを逆さにし、光からチューブを保護することによって、1ml ウサギAPクロモゲンバッファーを20ul(または一滴)のAPクロモゲンと混合した。次いで、スライドをR.Tで15分間、活性化AP基質とインキュベートし、それぞれ3分間、3回、TBS−0.1% Tween 20中で洗浄し、その後、R.T.で5分間、水道水によって洗浄した。次いで、スライドをR.T.でそれぞれ3分間、3回、75%−95%−100%エタノールによりすすぎ、Permount溶液を使用してマウントした。
統計。統計分析は、サンプルサイズが等しくなく、分散も等しくないため、スチューデントのt検定、ウエルチt検定、両側タイプ3検定を使用して実行した。
以下の実施例は、本発明のある実施形態を例証するために提供される。実施例は、本発明を限定するようには決して意図されない。
実施例I
CDK4阻害剤に対するがん細胞感受性を決定するためのマーカーとしてのPY
この実施例では、pYは、特定の腫瘍がcdk4阻害剤による阻害に適した、適切な範囲のcdk4活性を有するかどうかを決定するためのヒト患者材料におけるマーカーとして使用される。発明者らは、pY p27に対するリン酸化部位特異的抗体を開発し、この抗体が、ホルマリン固定パラフィン包埋長期保存ヒト乳がん材料(ER/PR+/Her2−)においてpYを認識したことを示した。100%の浸透度で、抗体は、ヒト乳房縮小術から得られた良性組織を染色しなかった。分析したER/PR+/Her−2乳がんサンプルの75%は、強度は様々であったが、pYに対してポジティブに染色された。
p27は、K1、K2、およびK3と呼ばれる共通のPxxPコアモチーフを含有する3つの推定上のSH3動員配列を含有する(図1A)。K1は、PxxPの後に塩基性残基を含有し、したがって、標準タイプ2K SH3標的部位とみなされる(Cesareni G.et al.,(2002)FEBS Lett.513:38−44)。K2は、p27のヒトオルソログにだけ存在し、したがって、細胞周期調節において保存された機能に影響しそうにない。K3は、cdkとの相互作用にとって重要でないことが示された領域、p27のC−末端にある。Src、Yes、およびLynなどのような非受容体結合チロシンキナーゼ(SFK)とp27の相互作用についての報告に基づいて、発明者らは、ファミリーの他のメンバーもまた、p27と相互作用するかどうか、どの動員配列(K1、K2、及び/又はK3)が使用されるかを調べた。発明者らは、SFKファミリーの11のメンバーおよびインビトロおよびインビボにおいてp27をリン酸化することが報告されたAblを、完全長p27またはGSTタグつきK1、K2、もしくはK3ペプチドへの結合について、ファージ−ELISA手順を使用して試験した(Asbach B.et al.(2012)PLoS One 6:e38540.)(図1B、1C)。
ほとんどのSFKのSH3ドメインが完全長p27と相互作用することができたが、発明者らは、BrkのSH3ドメインが完全長p27と強く相互作用し(Kd=250nM)、p27と相互作用することが知られている2つのSFK、SrcやAblよりもさらによく結合したことを発見した(図1B)。このKd値は、p27およびファージの間の相互作用を反映し、p27は、多くの同一の反復SH3ドメインを含有し、これによって結合を増強すると思われる。発明者らは、GST融合ペプチドとしてp27内のSH3動員部位(K1、K2、およびK3)を個々に発現させ、SH3ドメインライブラリーに対してそれらを試験した(図1C)。いかなるp27配列もない状態で発現させたGSTドメインを、ネガティブ結合コントロール(GST)として使用した。ほとんどのSFK SH3ドメインは、個々のPxxP含有ペプチドと有意に相互作用することができなかった(データ示さず)。このアッセイでは、Brkは、K3領域と強く、K1領域と弱く相互作用した(図1C)。関係のあるキナーゼ、Frkは、完全長p27に対して2番目によいバインダーであったが(図1B)、個々のPxxPドメインに対して試験した時、GSTネガティブコントロールに対する有意な結合が検出され(図1C)、したがって、発明者らは、FrkのSH3ドメインがPxxPドメインペプチドに結合したかどうかを結論づけることができなかった。AblおよびYesのSH3ドメインは、p27のK3ドメインと相互作用したが、この相互作用は、Brkと比較すると小さかった(図1C)。K2部位と相互作用したSH3ドメインは、なかった(図1C)。SH3ドメインをハイライトしたBrkの配列を図1Dに提供する。発明者らは、X線結晶解析から得た、またPDB+jFATCAT rigidデータベースから取ってきた3D構造を使用して、BrkおよびSrc SH3ドメインによりインシリコモデリング分析を実行した。発明者らは、ベータシートを結びつけるループにおける差異が、p27に結合するBrk SH3ドメインおよびp27に結合しないSrc SH3ドメインの間に存在することを決定した。発明者らがBrk Sh3構造の中にSrc SH3ループを入れ替えると、p27に結合しなかった変異体が作られ、少なくとも部分的に、いくらかの特異性がループに由来することを実証した。発明者らは、この結合に影響するBrk SH3ドメインループ中の残基を同定し、それらを、Brk SH3変異体およびp27 K1ドメインの間の親和性を増加させる残基と置換した。p27の変異体を改変K1またはK3部位により生成すると、結果は、K1部位が、インビトロおよびインビボの両方でpY88リン酸化に必要とされたことを示した。K3部位は、単量体ペプチドとしてBrk SH3ドメインによりよく結合し得るが、完全長p27の構成では、結合およびリン酸化は、K1部位を通して媒介される。
サイクリンD−cdk4(DK4)は、ER/PR+、Her2−乳がんを含む大多数のヒト腫瘍においてがん増殖を推進するので、理想的な治療標的として求められた。発明者らは、療法に対する応答性を予測する際のおよび治療のための新たな標的としての、p27Kip1およびその活性化因子、乳房腫瘍関連キナーゼ(Brk)がDK4に対して及ぼす細胞周期調節について最近発見されたメカニズムの臨床的有用性を調査した。p27は、DK4構築因子およびcdk2阻害剤として知られているが、p27はまた、DK4 ON/OFF「スイッチ」としても働く。Brkによるp27のチロシン(Y)リン酸化(pY)は、cdk4のTループのATP結合およびCAKリン酸化の両方をコントロールし、これは、DK4活性化にとって不可欠である。この機能は、cdk4に限られており、p27のcdk2との結合は、Yがリン酸化されているかどうかにかかわらず、阻害性のように思われる。しかしながら、インビボにおけるYリン酸化p27は、cdk2依存性ユビキチン媒介性の分解の標的であり、p27のcdk2との結合を低下させ、間接的にこの複合体を活性化する。これは以下のモデルに結びつく。p27 pYのブロックは、cdk4を直接、およびcdk2を間接的に不活性化し、したがって、がん細胞増殖をブロックする新規な方法に相当する。pYはまた、cdk4阻害剤活性、療法に対する腫瘍応答、および化学療法抵抗性の予測バイオマーカーとしての機能を果たす。
乳がん細胞株においてpYをブロックするために、発明者らは、BrkのSH3ドメインの一部分を含有する、小さなペプチドALTを使用した。ALTは、p27に結合し、Brkの結合およびp27をリン酸化する能力をブロックし、cdk4を阻害し、cdk2を阻害するp27の能力を増加させる。発明者らは、ALTを発現するテトラサイクリン誘発性細胞株を生成し及び/又は脂質ベースのナノ粒子送達ビヒクル(NP−ALT)を作り、第一世代治療薬としてALTを試験した。ALTはまた、併用療法が薬剤抵抗性を低下させるかどうかを決定するためにパルボシクリブと共に使用した。pYの阻害には、効能ならびに応答性の細胞株及び/又は今後の患者の同定のための本来備わっているバイオマーカーが切り離せない。発明者らは、p27およびpYについての二重IHCアッセイを開発し、これを、以前にパルボシクリブ感受性について階層化した乳がん細胞株パネルおよびパラフィン包埋保存用ヒト腫瘍サンプルの両方を分析するために使用した。
発明者らの結果は、ALTが、ER/PR+、Her2−乳がん細胞株におけるpY、cdk4、およびcdk2の活性ならびに増殖をブロックしたことを示す。いくつかの株におけるパルボシクリブ媒介性の停止は、あまり長続きせず、細胞は直ちに療法に対して抵抗性になり、発明者らは、これは、cdk2がcdk4活性の減少を補う能力によるものであることを実証した。ALTがcdk4およびcdk2の両方を不活性化するので、Alt媒介性の停止は、より薬剤抵抗性となる(>10日間の停止)。二重療法として、ALT治療は、パルボシクリブと相乗作用を示し、>30日間、細胞を停止させ、老化を増加させ、薬剤を取り除いた後の回復を妨げる。pYレベルはcdk4活性と相関し、Brk発現の増加または減少は、それぞれpYおよびcdk4活性を増加させまたは減少させ、これは、パルボシクリブ感受性の増加または減少と相関した。発明者らは、パルボシクリブによく応答する(IC50=200nM)MCF7細胞のpYは低度であるが(cdk4活性が低いほど、必要とする薬剤が少ない)、Rb+細胞は、治療濃度域で投与されたパルボシクリブにあまり応答しなかったHCC1954のように、pYが非常に高く、cdk4活性が高いほど、必要とする薬剤の濃度が上昇することを示した(IC50=1000nM)。図5を参照されたい。MDA MB231のような細胞は、pYのレベルが中程度であり、パルボシクリブの必要量が中程度であった(IC50=400nM)。保存用の供給源から得られたヒトがんの分析は、pYは静止状態の良性乳房組織においては検出されないが、分析した進行型のER/PR+/Her2−腫瘍の約半分で、染色強度は様々であったが検出されることを実証した。
発明者らは、p27 pYのブロックが、cdk2もcdk4も阻害し、老化を誘発し、薬剤抵抗性を妨げるので、Cd4k阻害剤感受性およびがん細胞増殖を阻害するための強力なアプローチを提供すると結論づける。発明者らのデータは、cdk4活性のレベルが、pYによって測定されるように、初期応答性を決定するが、薬剤抵抗性を阻害するために、cdk2活性もまた阻害されるべきであることを示唆する。pY88レベルをcd4k阻害剤感受性を予測するために使用することができることは、上記から明らかであり、0のレベルは、cdk4阻害に対する検出可能な感受性を示さず、1のレベルは、検出可能な感受性が低いまたはないことを示し、2または3は、cdk4阻害に対する検出可能な感受性を示す。
Brk−p27−DK4軸は、cdk4およびcdk2の活性、腫瘍応答、ならびに抵抗性の予測バイオマーカーである。
パルボシクリブおよび他のcdk4選択的阻害剤に対して応答するであろう患者を同定する緊急の必要性がある。患者をパルボシクリブおよびレトロゾールにより治療すると、PFSが有意に改善されたが、全生存率(OS)は、統計的に異ならなかった。この研究では、全くの非レスポンダーをOSデータから排除しなかった。発明者らは、非レスポンダーを同定することができ、治験から取り除いていた場合、よりよい臨床結果であった可能性があると仮定している。パルボシクリブは1年当たり>$100Kのコストがかかるので、応答する可能性のある患者の同定は、目標として望ましい。
分子的に特徴付けられた乳がん細胞株のインビトロ大規模パネル分析は、どのサブグループがcdk4ブロッキング療法から恩恵を受ける可能性がより高いかを見通す。乳がん細胞株をパルボシクリブ感受性について階層化した(図3)。応答のIC50値が示されており、ラインは、高度の、中程度の、または非レスポンダーにさらに分けることができる。この研究において、RBを含有しなかったいくつかの抵抗性の株が同定され、したがって、cdk4の阻害は効果がなかった。しかしながら、HCC1186、HCC1954、およびCal51などのようないくつかのRb+抵抗性株もまたあった。これらの株では、パルボシクリブは、cdk4依存性RBリン酸化を阻害せず、CDK4がパルボシクリブ結合を妨げるように突然変異したまたは治療濃度域での薬剤による阻害を可能にするにはcdk4活性レベルが高すぎた(≧3)またはcdk2などのような他のキナーゼがcdk4の減少を補い、Rbリン酸化を可能にすることを示唆する。特に、抗がん剤の効能を予測するために細胞株を使用することができるが、細胞株において得られたデータは、インサイチューの腫瘍やエクスビボの腫瘍で観察されたものと著しく異なり得る。
発明者らは、pYレベルがパルボシクリブ感受性により階層化され得ると仮定した。p27(茶色)およびpY88(桃色)発現についての二重IHCによって(APAAPとDAB検出系を組み合わせて)、非レスポンダー(HCC1954)、中程度(MDA MB 231)、および高度のレスポンダー(MCF7)細胞株について1つずつ試験した(図4)。3つの株すべてにおいてpY88を検出したが、高度のレスポンダー(MCF7、IC50=200nm)のpY染色は低度である(染色強度は+1)ことを発見し、中程度のレスポンダー(MDA MB 231、IC50=400nm)は、中間のレベルのpY(染色強度は+1〜2)を有し、非レスポンダー(HCC1954、IC50=1000nm)は、非常に高レベルのpY88(染色強度は+2〜3)を有した。発明者らは、非レスポンダー株がpY88を全く欠いており、薬剤の標的として存在するcdk4が少しもないことが観察されると期待していた可能性がある。しかしながら、発明者らは、この株において最も強いpY88染色を検出した。このデータは、cdk4のレベルが停止を決定づけ得ることを示唆し、「制限速度」型モデルは、これらの結果について説明し得る。pY染色なし(レベル0)によって示されるようにcdk4が少なすぎると、完全な非レスポンダーとして同定されるが、非常に高度のpY染色によって示されるようにcdk4が(レベル≧3)多すぎることもまた、インビボにおいて応答を示し、かつこの量のcdk4を阻害するために必要とされるパルボシクリブの濃度が毒性である(>1000nm)ので、非レスポンダーとして同定され得る。この場合、異なるcdk4阻害剤(本明細書において下記に記載される)が、がん細胞増殖を阻害するためにパルボシクリブよりも良好に機能し得る。特筆すべきは、MCF7細胞を400nMパルボシクリブにより処置すると、pY染色は減少し(染色された細胞は0%)、0強度をもたらした。
乳がん細胞は、様々な動態でパルボシクリブ治療に抵抗性になり、発明者らのデータは、長期のパルボシクリブ応答対薬剤抵抗性が、cdk2の活性化による可能性があることを示唆する。パルボシクリブは、最初のうちは一時的にcdk4を阻害することができ得る(細胞周期停止)が、時間とともに、cdk2は、この減少を補い、細胞分裂停止を克服することができる(抵抗性)。pYの増加や減少は、パルボシクリブ感受性を「切り換えて」、アップさせたりダウンさせたりするのであろう。発明者らがMCF7細胞において示したように、Brkの阻害は、p27 pYを低下させ、cdk4活性を低下させる。反対に、Brk発現の増加は、p27 pYを増加させ、cdk4活性を増加させる。
発明者らは、針生検によって得たホルマリン固定パラフィン包埋乳房腫瘍の15の症例についてスクリーニングした(図5)。これらの腫瘍は、IIおよびIII度、ER/PR+、Her2−、結果が不良なサブグループであった。このサブグループは、乳がん患者のおよそ40%を占め、それらは、Her2標的療法の候補ではない。このサブグループは、現在、パルボシクリブPaloma治験の中心になっている。サンプルはすべて2〜3度で、Ki67+は10〜50%の範囲にわたった。病態によって決められたこのサンプルの中に他の差異を検出することはできなかった。しかしながら、p27/pY88アッセイにおいて染色することによって、発明者らは、これらの他の点では区別できないER/PR+、Her2−サンプルをそれらのpYステータスに基づいてさらに階層化することができた。また、5つの良性乳房生検材料についてもスクリーニングした。p27(茶色)抗体およびpY88(桃色)抗体による二重IHC分析を実行し、結果は、2人の外部の病理学者によって盲目的に分析された(図5B、C)。スライドは、ポジティブに染色された細胞のパーセンテージおよびpY88染色の強度についてスコア化した(0、1、2、3)。発明者らは、静止状態の組織が不活性なcdk4を有するというモデルと一致して、非新生物性正常サンプルの100%が、p27についてポジティブであり、pY88についてネガティブであったことを発見した(図5B、5C、クリーム色のボックス)。これらのサンプルは、Ki67−(静止状態)であり、pY染色を欠き、cdk4が不活性であり、細胞が周期に入っていないことを示唆した。これはまた、pY88抗体がYリン酸化に特異的であり、非リン酸化p27を認識しないことを確認した。表1に示されるように、分析したER/PR+、Her2−腫瘍の100%が、p27染色についてポジティブであった。pY88の3つの階層化が、この腫瘍サブグループにおいて検出され、47%は、高度のpY88染色を有し、25.5%は、低度の局所的なpY88染色を有し、25.5%は、pY88染色がなかった。
表1,Her2−患者
pYサブグループ
なし 25.5%
中程度 25.5%
高度 47%

なし:細胞の0%が+pY
中程度:細胞の1〜29%が+pY
高度:細胞の30〜100%が+pY
発明者らは、これらの患者について対応するパルボシクリブ感受性データを有していないが、結果は、このサブグループをpYレベルに基づいてさらに分けることができることを実証し、これは、パルボシクリブに対する感受性の差異を示すcdk4活性レベルに言い換えられるであろう。細胞株およびこのデータの間で検出された大きな差異は、患者の25.5%がpY88染色を有しなかった(レベル0)ということである。細胞株が増殖性でがん化しているので、これは予想外なことではない。発明者らのデータは、0 pY88染色グループが、パルボシクリブに対して応答しないであろうということを示す。
第2の差異は、細胞株がクローンであり、すべての細胞が同様に染色されたが、同じ腫瘍内での本来の腫瘍異質性により、腫瘍ブロックでは、ある細胞は染色され、ある細胞は染色されなかったことであった。発明者らは、+に染色された細胞のパーセントを計算した(上記)が、また、0〜3のスケールでpY88強度をも決定し(図5A)、0はY88ネガティブを示し、セルブロックで使用したスケールと、より類似していた。サンプルの26.7%は、pY染色についてネガティブであり(図5B、緑色、0)、正常の材料(クリーム色)に似ていた。これは、このグループが活性なcdk4を有しておらず、PD処置に対して応答しないであろうということを示す。残りのサンプルは、pYにより染色された細胞を有し、サンプルの26.7%は、pYについて染色されている1〜29%の細胞を有し(図5B、黄色、レベル1〜2)、46.6%は、30〜100%の染色を有した(図5B、茶色、レベル3)。グループ3では、細胞の>30%がpYについて染色され、染色された細胞の約50%が、pYについて強く染色された(pY88強%、赤色)。ある患者(D26)は、しかしながら、Y88+であった多くの細胞を有していたが、7.5%だけが強いY88であった。グループ1(図5B、黄色)では、ポジティブな細胞はより少数であり、大部分はpY88について強くは染色されなかったが(図5B、紫色)、2つ(D18およびD26)は、<10%の強く染色された細胞を少し有した(図5B、灰色)。0および3のグループに入ったサンプルは、容易に区別された:グループ0は、Y88染色も強いY88染色も有しておらず、グループ3は、>30%の細胞がY88により染色され、それらの細胞の>50%が強く染色された。1〜2のグループは、より混在しており、それ自体を2つのグループに分けることができた:ポジティブであるが染色が弱い<10%の細胞を有するグループ(強いY88染色はない)および20〜50%がポジティブに染色され、<20%が強く染色されたグループ。データは、これらのサンプルがpYを欠き、したがってcdk4活性を欠いたので、0グループはPD処置に対して応答しないと思われることを示す。グループ3は、「ドラッガブルな」標的が存在し、cdk4活性を示すので、PDに対して応答するはずである。グループ3におけるpYのレベルは、より高い濃度のパルボシクリブを必要とする可能性があるcdk4活性レベルと関連し得る。グループ1〜2に入るサンプルは、必要とするパルボシクリブ濃度が、より低いであろう。
図7は、未処置の(DMSO;緑色)、高非生理学的パルボシクリブ(500nM、赤色)、または生理学的濃度のパルボシクリブ(100nM、紫色)により処置されたER/PR+、Her2−患者由来の、乳腺切除術または乳房切除術で廃棄処分された材料の外植片培養物からの結果を示す。固定パラフィン包埋ブロックを、増殖のマーカーとしてのKi67について染色した。高濃度の薬剤(紫色)を、増殖を阻害することができる内部標準とした。それぞれの患者は、未処置サンプル(緑色)における様々なKi67レベルによって測定されるように、固有の様々な増殖速度を有した。パルボシクリブ応答は、生理学的濃度の薬剤(赤色)の存在下におけるKi67の減少として測定された。患者1および3は応答した。それぞれのデータポイントは、4つのサンプルの平均である(2つの別個の外植片サンプルおよび2つの別個の免疫組織化学的検査染色)。それぞれのサンプルは、2人の病理学者によって盲目的に読み取られた。
別の実験で、乳腺切除術または乳房切除術時に同じ患者から摘出した材料を、固定およびパラフィン包埋のためにDMC Pathology Departmentに送った。次いで、材料を、二重pY/p27 IHCアッセイで染色した。サンプルは、図6のようにスコア化した。
0=pY染色なし
1=1〜29% pY+細胞、強い染色は0%
2=1〜29% pY+細胞、強い染色は5〜20%だけ
3=30〜100% pY+細胞、強い染色は>20%
この実験(n=4人の患者)から、3のpYステータス=応答、0または1のpYステータス=応答なしとした。1の強度を有するサンプル染色において、腫瘍ブロックがcdk4標的を含む十分な数の細胞を欠いたまたは腫瘍がcdk4活性に対してそれほど依存性ではない可能性がある。
発明者らは、非常に便利で再現可能なアッセイを開発し、分析は、これらの他の乳がんサブグループおよび他のがん型に速やかに適用することができる。発明者らのアッセイは、切除材料に適用することができ、これは、典型的に、構造的な特徴付けによって定義されるように悪性領域も良性領域も有する。発明者らは、乳がん患者由来の良性領域(特に切除の周辺部分の)が非乳がん患者から得られた材料と同じくらい「良性」であるかを決定するであろう。pY88が明らかに良性組織には存在しないので、乳がん患者由来の良性領域でのpY88の検出は、構造的な特徴付けが示唆するほど周辺部分が「クリーン」ではないことを実証するであろう。
pYはまた、生検および乳腺切除術による手順からIRBの承認により得られた患者材料における応答を予測するためにバイオマーカーとして使用することもできる。3つの濃度のパルボシクリブによる用量応答曲線は、IC50値を決定するために使用される。IC50<200nMは、高度の応答、201nM〜500nMのIC50は中程度、500nMを超えるIC50は非応答性と定義されるであろう。
実施例II
がん、特に乳がんに関連する蔓延および症状を回復させるための試験および治療方法
本発明の別の態様では、試験および治療方法が、開示される。最初に、サンプルを腫瘍から取り、Y88リン酸化レベルをcdk4活性レベルを決定するために評価した。前の実施例で詳細に記載されたように、正常組織で観察されたレベルに比べてY88リン酸化の検出可能なレベルを有しない患者は、cdk4阻害剤療法から恩恵を受けそうにないが、正常組織で観察されたレベルに比べて1、2、または3のレベルのpY88リン酸化を有する患者は、様々な濃度のcdk4阻害剤療法から恩恵を受けるはずである。疾患のサインまたは症状を軽減するためにがんを有する個人を治療するために、表2に開示され、上記の実施例において記載される、cdk2およびcdk4を標的にする適した薬剤を、患者における腫瘍量を低下させるために、単独でまたは組み合わせて、恩恵を受ける可能性が最も高い患者に投与することができる。そのような薬剤は、有効用量で投与されるべきである。総治療用量(2つ以上の標的が調整されることになっている場合)は、単一用量として対象に投与することができまたは分割された治療プロトコールを使用して投与することができ、複数の/別々の用量が、より長期間にわたって、たとえば、一日投薬量の投与を可能にするために一日の期間にわたってまたは所望の期間にわたって用量を投与するためにより長い期間にわたって投与される。
当業者は、対象において有効用量を得るために必要とされるcdk阻害剤の量は、対象の年齢、体重、および全身の健康状態ならびに投与ルートおよび投与される治療の数を含む多くの因子に依存することを知っているであろう。これらの因子を考慮して、当業者は、がん、特に乳がんを有する個人を治療するために、有効用量を得るように特定の用量を調節するであろう。
cdk阻害剤の有効用量は、投与のモードおよび治療されている個人の体重に依存するであろう。がん、特にその疾患のより重度の形態に罹患している個人において、cdk阻害剤の投与は、たとえばそのような疾患を治療するための従来の薬剤と組み合わせて投与される場合に、特に有用になり得る。当業者は、単独でまたは組み合わせて治療剤を投与するであろう、また、放射線を使ったアッセイ、免疫学的アッセイ、または必要とされる場合、組織病理学的方法などのような通常の方法を使用して、そのような治療の有効性をモニターするであろう。好ましい実施形態では、Y88リン酸化レベルは、ある期間にわたって治療の有効性をモニターするために使用することができる。
本発明の好ましい実施形態では、方法は、コンビナトリアルアプローチにおいて本発明の実施例において開示される医薬品を使用するがんの相乗的な治療のために提供される。上記に記載されるように、パルボシクリブと組み合わせたAlt−Brk(またはY88リン酸化に干渉する別の薬剤)は、乳がん細胞増殖を阻止するために有効に協力する。有利なことに、本発明の相乗的な方法は、哺乳動物宿主においてがんの進行を低下させるまたはがんに関連する症状を低下させる。本明細書において提供される情報は、乳がんの管理のための新たな治療法に臨床医を導くものである。
これらの薬剤のほとんどについて安全で有効な投与の方法は、当業者らに知られている。そのうえ、それらの投与は、標準的な文献において記載される。たとえば、多くの抗がん剤についての投与は、「Physicians’ Desk Reference」(PDR)、たとえば1996年版(Medical Economics Company,Montvale,NJ 07645−1742,USA)において記載され、この開示は、本明細書において参照によって組み込まれる。
本発明はまた、医薬として許容されるキャリヤまたは希釈剤ありまたはなしでの本発明の組み合わせの治療有効量の投与を含む、がんの治療に有用な医薬組成物をも包含する。本発明の相乗的な医薬組成物は、前の実施例に記載されかつ/または下記の表に列挙される2つ以上の薬剤ならびに医薬として許容されるキャリヤを含む。本発明の組成物は、ミョウバン、安定剤、抗菌剤、バッファー、着色料、調味料、補助剤、およびその他同種のものなどのような、1つ以上の医薬として許容されるさらなる成分をさらに含んでいてもよい。本発明の抗がん組成物は、静脈内、筋肉内、腹腔内、皮下、直腸、および局所投与ルートを含めて経口的にまたは非経口的に投与されてもよい。
あるがんは、上記に列挙される複数の化合物により有効に治療することができる。そのような3種類のおよび4種類の組み合わせによって、よりすぐれた効能をもたらすことができる。そのような3種類のおよび4種類の組み合わせで使用される場合、投薬量は、既知のプロトコールに従って決定することができる。
本発明の組み合わせはまた、治療されている状態に対するそれらの特定の有用性について選択された他のよく知られている治療剤と同時投与されてもよい。複数を組み合わせた製剤が不適切である場合、本発明の組み合わせは、その代わりに、既知の医薬として許容される薬剤と連続して使用されてもよい。
さらに、一般に、本明細書において記載される化合物は、同じ医薬組成物において投与する必要はなく、物理的および化学的な特徴が異なるために、異なるルートによって投与されなければならない可能性がある。たとえば、第1の化合物は、その好適な血中レベルを得、それを維持するために経口的に投与されてもよく、第2の化合物は、静脈内に投与されていてもよい。可能な場合に同じ医薬組成物中での投与のモードの決定および投与の適否は、熟練の臨床医の知識の範囲内に十分にある。初期の投与は、当技術分野において知られている、確立されたプロトコールに従ってなすことができ、次に、観察される効果に基づいて、投薬量、投与のモード、および投与の回数を熟練の臨床医が変更することができる。
前に記載されるように、本発明者らは、乳がん患者における長期生存およびがん療法に対する応答を予測するための新たなマーカーを同定した。入手可能な既知の薬剤とCDK標的を表2に示す。これらの薬剤は、がんを相乗的に治療するまたはがん、特に乳がんの症状もしくは進行を同時に低下させるために組み合わせることができる。
データはhttp://www.clinicaltrials.govから得た。‡静脈内。*経口。§インジスラムは直接的なCDK阻害剤ではない:インジスラムは、CDK2活性を低下させるサイクリンEレベルの減少およびCDK7活性を低下させるサイクリンHレベルの減少を引き起こす。CDK、サイクリン依存性キナーゼ;CLL、慢性リンパ性白血病;CYC、サイクリン;DYRK1A、二重特異性チロシンリン酸化調節キナーゼ1A;ERK、細胞外シグナル調節キナーゼ;G1、第1のギャップ;G2、第2のギャップ;GSK3ベータ、グリコゲンシンターゼキナーゼ3ベータ;IC50、キナーゼ活性(インビトロキナーゼアッセイ)または細胞増殖(細胞増殖アッセイ)の50%の阻害を引き起こした化合物濃度;Ki、阻害定数;M、有糸分裂;NA、入手可能でない;NHL、非ホジキンリンパ腫;NSCLC、非小細胞肺がん;PDGFRベータ、血小板由来増殖因子受容体ベータ;PDXK、ピリドキサールキナーゼ;RB1、網膜芽細胞腫タンパク質;S、合成;VEGFR、血管内皮増殖因子受容体。
いくつかの本発明の好ましい実施形態を、上記に記載し、詳細に例証したが、本発明がそのような実施形態に限定されることは意図されない。以下の請求項において記載されるように、様々な修飾が、本発明の範囲および精神から逸脱することなくなされてもよい。

Claims (16)

  1. 対象におけるがんを治療するための方法であって、
    a)対象由来のがん細胞を含む生物学的試料においてp27におけるpY88リン酸化レベルを評価すること及びコントロール組織において観察されるpY88リン酸化レベルと比較して、Y88リン酸化レベルを0、1、2、または3として階層化すること
    b)0のレベルをcd4k阻害剤非感受性に、及び1、2、または3のレベルをcdk4阻害に対する感受性に相関させること、ならびに
    c)がんによる負担または症状を軽減するために、治療有効量の少なくとも1つのcdk4阻害剤を、工程b)においてcdk4阻害に感受性であると同定された対象に投与することを含む方法。
  2. 前記Y88リン酸化レベルが1であり、前記対象がcdk4阻害剤療法に応答性である、請求項1に記載の方法。
  3. 前記Y88リン酸化レベルが2であり、前記対象がcdk4阻害剤療法に応答性である、請求項1に記載の方法。
  4. 前記Y88リン酸化レベルが3であり、前記対象がcdk4阻害剤療法に応答性である、請求項1に記載の方法。
  5. 前記がんが、乳房、脳、甲状腺、前立腺、結腸直腸、膵臓、頸部、胃、子宮内膜、肝臓、膀胱、卵巣、精巣、頭部、首、皮膚、中皮内層、白血球、食道、筋肉、結合組織、肺、副腎、甲状腺、腎臓、骨、および胃の少なくとも1つのがんである、請求項1に記載の方法。
  6. 前記がんが乳がんである、請求項2に記載の方法。
  7. 前記対象がヒトである、請求項2に記載の方法。
  8. 前記cdk4阻害剤が、表2に列挙されるcdk4阻害剤から選択される、請求項1に記載の方法。
  9. cdk2阻害剤の投与をさらに含む、請求項1に記載の方法。
  10. 抗がん剤の投与をさらに含む、請求項1に記載の方法。
  11. 前記cdk4阻害剤が、Alt−Brkミメティックである、請求項1に記載の方法。
  12. 前記阻害剤がパルボシクリブである、請求項1に記載の方法。
  13. がん細胞を殺すために前記パルボシクリブと相乗的に働くAlt−Brkミメティックの投与をさらに含む、請求項12に記載の方法。
  14. 前記Alt−brkミメティックが、エクソン2を欠き、BrkのSH3ドメインを含む、請求項13に記載の方法。
  15. がん治療においてcdk4活性の阻害の効能を評価するための方法であって、1つ以上のcdk阻害剤サンプルを含む抗がん剤による治療の前および後に前記対象由来のがん細胞を含む生物学的サンプルにおけるp27のpY88リン酸化レベルを比較すること、ならびに0または1、2、もしくは≧3としてレベルを階層化することを含み、Y88リン酸化レベルの低下はcdk4阻害およびがん細胞増殖の低下の効能と相関し、Y88の増加はcdk4阻害剤療法の効能の低下または減少と相関する、方法。
  16. 請求項1に記載の方法を実施するためのキットであって、該キットはp27におけるY88及び/又はY89のリン酸化レベルを決定するのに適した試薬を含み、該試薬はリン酸化および非リン酸化Y88及び/又はY89の検出に免疫学的に特異的な抗体を含み、前記抗体は天然に存在しない検出可能な標識を含みかつ/または固体支持体に任意選択的に付けられており、該キットはリン酸化および非リン酸化Y88及び/又はY89抗原を含む、キット。
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