JP2022512159A - 免疫治療用の神経型酸化物合成酵素阻害剤 - Google Patents

免疫治療用の神経型酸化物合成酵素阻害剤 Download PDF

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Abstract

本明細書には、必要とする被験者に免疫治療を施すための方法及び組成物並びに必要とする被験者を治療するための方法及び組成物が開示され、この方法においては、この被験者の免疫治療応答を誘導し、この被験者を治療するための有効量のnNOS阻害剤をこの被験者に投与する。開示される方法及び組成物を、黒色腫などの細胞増殖性疾患又は障害を有する被験者を治療するために利用してもよい。

Description

本発明の技術分野は、必要とする被験者に免疫治療を施すための方法に関する。本発明の技術分野は特に、特に黒色腫であるがんなどの細胞増殖性疾患又は障害を有する被験者に免疫治療を施すための方法における神経型一酸化窒素合成酵素(nNOS)阻害剤の使用に関する。
連邦政府による資金提供を受けた研究開発の記載
本発明は、国立保健研究所から授与されたGM049725に基づく政府支援によりなされた。政府は本発明に対して一定の権利を有する。
関連特許出願に対する相互参照
本出願は、2018年12月5日に出願された、米国仮特許出願第62/775,534号に対して35U.S.C.§119(e)に基づく優先権の利益を主張し、その内容は全体を参照により本明細書に援用される。
ヒト皮膚黒色腫(CM)の発症率は、最近の数十年間で上昇し続けており、この疾患に対する公衆衛生上の懸念が高まっている。黒色腫の症例数は皮膚がんの全症例数の1%未満を占めるにすぎないが、皮膚がん死亡者数の圧倒的多数を占める。ゲノムの変異率が高く(43)、遠隔転移患者の5年生存率が15~20%と皮膚がんのなかで最も致命的で最も悪性度の高い形態である(1)(例えば、Lawrenceら,“Mutational heterogeneity in cancer and the search for new cancer-associated genes,”Nature 499:214-218,2013;及び2017.Key Statistics for Melanoma Skin Cancer American Cancer Society.https://www.cancer.org/cancer/melanoma-skin-cancer/about/key-statistics.html 2017 April 17を参照することとし、その内容は全体を参照により本明細書に援用される)。外科的切除と合わせて早期発見できると患者の予後が最も良好となる(例えば、Rutkowskiら,“Surgery of Primary Melanomas,”Cancers.2010 Jun;2(2):824-841;及びVossら.,“Improving outcomes in patients with melanoma strategies to ensure an early diagnosis,”Patient Relat Outcome Meas.2015;6:229-242;を参照することとし、その内容は全体を参照により本明細書に援用される)。疾患が利用する多種多様な抵抗メカニズムにより、伝統的な細胞障害性化学療法の効率は非常に限定的であり、作用メカニズムに特異性がないので重度の毒性にも関連する。
ヒト免疫細胞が産生するインターフェロンγ(IFN-γ)は、黒色腫の発症及び進行にある役割を果たすことが分かっている。本発明者らは、IFN-γが神経型一酸化窒素合成酵素(nNOS)の発現を誘導することを見出した。さらに、発明者らは、nNOSを阻害することにより、IFN-γによって増加するシグナル伝達性転写因子1及び3(STAT1/3)の発現及びPD-L1の発現が抑制されることを見出した。PD-L1があると、免疫抑制に関連した黒色腫進行が増大する。
発明者らは、インビトロ及びインビボの両方でのIFN-γで刺激された黒色腫進行における神経型一酸化窒素合成酵素(nNOS)の役割を初めて実証し、これによりnNOS選択的阻害剤の使用が黒色腫治療のための革新的なファースト・イン・クラス手法によって誘導されたとして強く意味づけられる。発明者らの研究からはまた、IFN-γによって誘導されたPD-L1発現の制御におけるnNOSの重要で新規な役割も実証され、これによりnNOSが、nNOS選択的阻害剤を使用する黒色腫患者の有効な免疫療法の開発に対する新しい標的であると明らかにされる。このように、発明者らは、nNOSを阻害することにより、黒色腫の増殖を効果的に抑制できることを見出した。
発明者らの知見には、黒色腫を治療する意義がある。しかしながら、この発明者らの知見にはまた、増殖又は進行がnNOS発現量の上昇により刺激される全ての細胞増殖性疾患又は障害を治療する意義があってよい。特に、発明者らの知見には、増殖又は進行がnNOSのIFN-γ誘導型発現及びその後のPD-L1などの患者の免疫調節性タンパク質の発現によって刺激される細胞増殖性疾患又は障害を治療する意義がある。
本明細書には、必要とする被験者に対して免疫治療を施すための方法及び組成物並びに必要とする被験者を治療するための方法及び組成物が開示され、この方法においては、この被験者の免疫治療応答を誘導し、この被験者を治療するための有効量のnNOS阻害剤をこの被験者に投与する。開示される方法及び組成物を、黒色腫などの細胞増殖性疾患又は障害を有する被験者を治療するために利用してもよい。
開示される方法及び組成物を、増殖又は進行がIFN-γで刺激される、黒色腫などの細胞増殖性疾患又は障害を有する被験者を治療するために利用してもよい。この方法は典型的には、例えば被験者のPD-L1発現を低減させるための有効量のnNOS阻害剤などの、被験者の免疫調節性タンパク質の発現を低減させるための有効量のnNOS阻害剤を被験者に投与することを含む。
開示される方法においては、nNOS阻害剤を被験者に投与する。開示される方法においてはまた、PD-L1阻害剤又はPD-1阻害剤などの追加の治療薬も被験者に投与してよい。
A)マトリゲル浸潤活性アッセイにより検出された黒色腫浸潤能力に対するIFN-γの効果。代表データは、IFN-γで処理したA375転移性メラノーマ細胞由来のものである。*コントロールと比較してp<0.05。B)接着分析。A375メラノーマ細胞を単層線維芽細胞の上部に播種し、IFN-γと共に1時間インキュベートし、その後MTTアッセイを行った。*コントロールと比較してp<0.05。A)マトリゲル浸潤活性アッセイにより検出された黒色腫浸潤能力に対するIFN-γの効果。代表データは、IFN-γで処理したA375転移性メラノーマ細胞由来のものである。*コントロールと比較してp<0.05。B)接着分析。A375メラノーマ細胞を単層線維芽細胞の上部に播種し、IFN-γと共に1時間インキュベートし、その後MTTアッセイを行った。*コントロールと比較してp<0.05。 A~C)ヒトメラノーマWM3211初代細胞(A~B)及び転移性メラノーマA375細胞中のnNOS発現レベルに対するIFN-α及びIFN-γ処理の効果。C)A375転移性メラノーマ細胞のnNOS発現に対するIFN-α及びIFN-γの異なる効果。A375細胞を500units/mLのIFN-α又はIFN-γで48時間処理し、全細胞溶解物を集めた。試料をnNOSに対するウエスタンブロット分析にかけた。タンパク質ローディングのコントロールは、アクチンを検出することにより実行した。D)IFN-α又はIFN-γ処理後24時間でDAF-FM蛍光プローブを使用するマイクロプレートリーダーにより検出された細胞内一酸化窒素レベル。E)nNOS枯渇メラノーマ細胞では、IFN-γ誘導型nNOS発現が抑制した。shRNA-nNOSを遺伝子導入したA375細胞をIFN-γで24時間処理し、その後ウエスタンブロット分析にかけた。A~C)ヒトメラノーマWM3211初代細胞(A~B)及び転移性メラノーマA375細胞中のnNOS発現レベルに対するIFN-α及びIFN-γ処理の効果。C)A375転移性メラノーマ細胞のnNOS発現に対するIFN-α及びIFN-γの異なる効果。A375細胞を500units/mLのIFN-α又はIFN-γで48時間処理し、全細胞溶解物を集めた。試料をnNOSに対するウエスタンブロット分析にかけた。タンパク質ローディングのコントロールは、アクチンを検出することにより実行した。D)IFN-α又はIFN-γ処理後24時間でDAF-FM蛍光プローブを使用するマイクロプレートリーダーにより検出された細胞内一酸化窒素レベル。E)nNOS枯渇メラノーマ細胞では、IFN-γ誘導型nNOS発現が抑制した。shRNA-nNOSを遺伝子導入したA375細胞をIFN-γで24時間処理し、その後ウエスタンブロット分析にかけた。A~C)ヒトメラノーマWM3211初代細胞(A~B)及び転移性メラノーマA375細胞中のnNOS発現レベルに対するIFN-α及びIFN-γ処理の効果。C)A375転移性メラノーマ細胞のnNOS発現に対するIFN-α及びIFN-γの異なる効果。A375細胞を500units/mLのIFN-α又はIFN-γで48時間処理し、全細胞溶解物を集めた。試料をnNOSに対するウエスタンブロット分析にかけた。タンパク質ローディングのコントロールは、アクチンを検出することにより実行した。D)IFN-α又はIFN-γ処理後24時間でDAF-FM蛍光プローブを使用するマイクロプレートリーダーにより検出された細胞内一酸化窒素レベル。E)nNOS枯渇メラノーマ細胞では、IFN-γ誘導型nNOS発現が抑制した。shRNA-nNOSを遺伝子導入したA375細胞をIFN-γで24時間処理し、その後ウエスタンブロット分析にかけた。A~C)ヒトメラノーマWM3211初代細胞(A~B)及び転移性メラノーマA375細胞中のnNOS発現レベルに対するIFN-α及びIFN-γ処理の効果。C)A375転移性メラノーマ細胞のnNOS発現に対するIFN-α及びIFN-γの異なる効果。A375細胞を500units/mLのIFN-α又はIFN-γで48時間処理し、全細胞溶解物を集めた。試料をnNOSに対するウエスタンブロット分析にかけた。タンパク質ローディングのコントロールは、アクチンを検出することにより実行した。D)IFN-α又はIFN-γ処理後24時間でDAF-FM蛍光プローブを使用するマイクロプレートリーダーにより検出された細胞内一酸化窒素レベル。E)nNOS枯渇メラノーマ細胞では、IFN-γ誘導型nNOS発現が抑制した。shRNA-nNOSを遺伝子導入したA375細胞をIFN-γで24時間処理し、その後ウエスタンブロット分析にかけた。A~C)ヒトメラノーマWM3211初代細胞(A~B)及び転移性メラノーマA375細胞中のnNOS発現レベルに対するIFN-α及びIFN-γ処理の効果。C)A375転移性メラノーマ細胞のnNOS発現に対するIFN-α及びIFN-γの異なる効果。A375細胞を500units/mLのIFN-α又はIFN-γで48時間処理し、全細胞溶解物を集めた。試料をnNOSに対するウエスタンブロット分析にかけた。タンパク質ローディングのコントロールは、アクチンを検出することにより実行した。D)IFN-α又はIFN-γ処理後24時間でDAF-FM蛍光プローブを使用するマイクロプレートリーダーにより検出された細胞内一酸化窒素レベル。E)nNOS枯渇メラノーマ細胞では、IFN-γ誘導型nNOS発現が抑制した。shRNA-nNOSを遺伝子導入したA375細胞をIFN-γで24時間処理し、その後ウエスタンブロット分析にかけた。 A)黒色腫中のSTAT3及びリン酸化STAT3発現レベルに対するIFN-γの効果。A375細胞を100units/mL及び250units/mLのIFN-γ又はIFN-αで24時間処理し、ウエスタンブロット分析用に全細胞溶解物及び核抽出物を使用してSTAT3及びpSTAT3をそれぞれ検出した。nNOSの特異的阻害剤MAC-3-190(3μM)は、A375細胞中でIFN-γにより誘導されるB)STAT3及びC)STAT1の活性化を抑制した。A375転移性メラノーマ細胞を、MAC-3-190がある場合とない場合においてIFN-γで48時間処理した。A)黒色腫中のSTAT3及びリン酸化STAT3発現レベルに対するIFN-γの効果。A375細胞を100units/mL及び250units/mLのIFN-γ又はIFN-αで24時間処理し、ウエスタンブロット分析用に全細胞溶解物及び核抽出物を使用してSTAT3及びpSTAT3をそれぞれ検出した。nNOSの特異的阻害剤MAC-3-190(3μM)は、A375細胞中でIFN-γにより誘導されるB)STAT3及びC)STAT1の活性化を抑制した。A375転移性メラノーマ細胞を、MAC-3-190がある場合とない場合においてIFN-γで48時間処理した。A)黒色腫中のSTAT3及びリン酸化STAT3発現レベルに対するIFN-γの効果。A375細胞を100units/mL及び250units/mLのIFN-γ又はIFN-αで24時間処理し、ウエスタンブロット分析用に全細胞溶解物及び核抽出物を使用してSTAT3及びpSTAT3をそれぞれ検出した。nNOSの特異的阻害剤MAC-3-190(3μM)は、A375細胞中でIFN-γにより誘導されるB)STAT3及びC)STAT1の活性化を抑制した。A375転移性メラノーマ細胞を、MAC-3-190がある場合とない場合においてIFN-γで48時間処理した。 A)3種類のヒトメラノーマ細胞株(WM115、Sk-mel-28及びA375)中のタンパク質発現レベルに対するIFN-α及びIFN-γの異なる効果を示す逆相タンパクアレイ(RPPA)のヒートマップ。3種類のメラノーマ細胞株を、250units/mLのインターフェロン類で48時間処理した。全細胞溶解物を集めてRPPAアッセイにかけた。302種類のタンパク質と鍵となるシグナル分子のリン酸化から、IFN-γにより増加した上位10種類のタンパク質を選定した。赤は高発現で、緑は低発現を表す。データポイントは全てタンパク質ローディング用に正規化され、線形値に変形した。B)PD-L1,c-Myc及びHIF1αは、IFN-γにより著しく誘導された。RPPAにより検出された3種類の細胞株の平均変化率を図に示した。*コントロール及びIFN-αと比較してp<0.05。C~E)IFN-γによるPD-L1の誘導量は、nNOS阻害剤の同時処置により減少した。nNOS阻害剤MAC-3-190又はHH044(3μM)がある場合とない場合においてA375メラノーマ細胞をIFN-α又IFN-γに72時間暴露した。PD-L1の細胞表面での発現をフローサイトメトリーにより検出した。2回の独立した反復実験の代表的なヒストグラムを示す。C)はIFN-α又IFN-γ(100Units/ml)であり、D~E)は、IFN-α又はIFN-γ(250Units/ml)である。A)3種類のヒトメラノーマ細胞株(WM115、Sk-mel-28及びA375)中のタンパク質発現レベルに対するIFN-α及びIFN-γの異なる効果を示す逆相タンパクアレイ(RPPA)のヒートマップ。3種類のメラノーマ細胞株を、250units/mLのインターフェロン類で48時間処理した。全細胞溶解物を集めてRPPAアッセイにかけた。302種類のタンパク質と鍵となるシグナル分子のリン酸化から、IFN-γにより増加した上位10種類のタンパク質を選定した。赤は高発現で、緑は低発現を表す。データポイントは全てタンパク質ローディング用に正規化され、線形値に変形した。B)PD-L1,c-Myc及びHIF1αは、IFN-γにより著しく誘導された。RPPAにより検出された3種類の細胞株の平均変化率を図に示した。*コントロール及びIFN-αと比較してp<0.05。C~E)IFN-γによるPD-L1の誘導量は、nNOS阻害剤の同時処置により減少した。nNOS阻害剤MAC-3-190又はHH044(3μM)がある場合とない場合においてA375メラノーマ細胞をIFN-α又IFN-γに72時間暴露した。PD-L1の細胞表面での発現をフローサイトメトリーにより検出した。2回の独立した反復実験の代表的なヒストグラムを示す。C)はIFN-α又IFN-γ(100Units/ml)であり、D~E)は、IFN-α又はIFN-γ(250Units/ml)である。A)3種類のヒトメラノーマ細胞株(WM115、Sk-mel-28及びA375)中のタンパク質発現レベルに対するIFN-α及びIFN-γの異なる効果を示す逆相タンパクアレイ(RPPA)のヒートマップ。3種類のメラノーマ細胞株を、250units/mLのインターフェロン類で48時間処理した。全細胞溶解物を集めてRPPAアッセイにかけた。302種類のタンパク質と鍵となるシグナル分子のリン酸化から、IFN-γにより増加した上位10種類のタンパク質を選定した。赤は高発現で、緑は低発現を表す。データポイントは全てタンパク質ローディング用に正規化され、線形値に変形した。B)PD-L1,c-Myc及びHIF1αは、IFN-γにより著しく誘導された。RPPAにより検出された3種類の細胞株の平均変化率を図に示した。*コントロール及びIFN-αと比較してp<0.05。C~E)IFN-γによるPD-L1の誘導量は、nNOS阻害剤の同時処置により減少した。nNOS阻害剤MAC-3-190又はHH044(3μM)がある場合とない場合においてA375メラノーマ細胞をIFN-α又IFN-γに72時間暴露した。PD-L1の細胞表面での発現をフローサイトメトリーにより検出した。2回の独立した反復実験の代表的なヒストグラムを示す。C)はIFN-α又IFN-γ(100Units/ml)であり、D~E)は、IFN-α又はIFN-γ(250Units/ml)である。A)3種類のヒトメラノーマ細胞株(WM115、Sk-mel-28及びA375)中のタンパク質発現レベルに対するIFN-α及びIFN-γの異なる効果を示す逆相タンパクアレイ(RPPA)のヒートマップ。3種類のメラノーマ細胞株を、250units/mLのインターフェロン類で48時間処理した。全細胞溶解物を集めてRPPAアッセイにかけた。302種類のタンパク質と鍵となるシグナル分子のリン酸化から、IFN-γにより増加した上位10種類のタンパク質を選定した。赤は高発現で、緑は低発現を表す。データポイントは全てタンパク質ローディング用に正規化され、線形値に変形した。B)PD-L1,c-Myc及びHIF1αは、IFN-γにより著しく誘導された。RPPAにより検出された3種類の細胞株の平均変化率を図に示した。*コントロール及びIFN-αと比較してp<0.05。C~E)IFN-γによるPD-L1の誘導量は、nNOS阻害剤の同時処置により減少した。nNOS阻害剤MAC-3-190又はHH044(3μM)がある場合とない場合においてA375メラノーマ細胞をIFN-α又IFN-γに72時間暴露した。PD-L1の細胞表面での発現をフローサイトメトリーにより検出した。2回の独立した反復実験の代表的なヒストグラムを示す。C)はIFN-α又IFN-γ(100Units/ml)であり、D~E)は、IFN-α又はIFN-γ(250Units/ml)である。A)3種類のヒトメラノーマ細胞株(WM115、Sk-mel-28及びA375)中のタンパク質発現レベルに対するIFN-α及びIFN-γの異なる効果を示す逆相タンパクアレイ(RPPA)のヒートマップ。3種類のメラノーマ細胞株を、250units/mLのインターフェロン類で48時間処理した。全細胞溶解物を集めてRPPAアッセイにかけた。302種類のタンパク質と鍵となるシグナル分子のリン酸化から、IFN-γにより増加した上位10種類のタンパク質を選定した。赤は高発現で、緑は低発現を表す。データポイントは全てタンパク質ローディング用に正規化され、線形値に変形した。B)PD-L1,c-Myc及びHIF1αは、IFN-γにより著しく誘導された。RPPAにより検出された3種類の細胞株の平均変化率を図に示した。*コントロール及びIFN-αと比較してp<0.05。C~E)IFN-γによるPD-L1の誘導量は、nNOS阻害剤の同時処置により減少した。nNOS阻害剤MAC-3-190又はHH044(3μM)がある場合とない場合においてA375メラノーマ細胞をIFN-α又IFN-γに72時間暴露した。PD-L1の細胞表面での発現をフローサイトメトリーにより検出した。2回の独立した反復実験の代表的なヒストグラムを示す。C)はIFN-α又IFN-γ(100Units/ml)であり、D~E)は、IFN-α又はIFN-γ(250Units/ml)である。 免疫蛍光染色により検出されたA375転移性メラノーマ細胞中のPD-L1の発現。A375をカバーガラス上に蒔き、一晩75%コンフルエンスまで接着させ、次いでMAC-3-190(3μM)がある場合とない場合においてIFN-α又はIFN-γ(250Units/ml)で72時間処理した。その後細胞を固定し、4%ホルムアルデヒド及びメタノールで透過処理した。5%ウマ血清を含有するブロッキングバッファー中で1時間試料をブロッキングした。スライドを1:50PD-L1抗体希釈中で4℃で一晩インキュベートさせ、DAPI試薬で1時間インキュベートさせた。PD-L1抗体(緑)及びDAPI(青蛍光)で染色した代表画像を示す(最初の倍率は、100倍である)。2回の反復実験の代表画像を示す。 新規nNOS阻害剤の有望な抗黒色腫活性。A~B)nNOS阻害剤MAC-3-190(5mg/kg、毎日腹腔内投与)は、IFN-γ(1000units、毎日腹腔内投与)により刺激された腫瘍増殖を減少させた。*コントロールと比較してp<0.05。#IFN-γ処理と比較してp<0.05。B)nNOS阻害剤HH044(10mg/kg、毎日腹腔内投与)は、コントロールと比較してインビボでのヒト黒色腫の腫瘍増殖を著しく抑制した。 C)HH044は、肺及び体の重量を著しく変化させることなく異種移植腫瘍の最終的な重量を有意に減少させた。*コントロールと比較してp<0.05。D)HH044で処理した腫瘍のPD-L1発現量は、フローサイトメトリーにより検出すると有意に低減した。*コントロールと比較してp<0.05。A375転移性メラノーマ細胞をヌードマウスの側腹部に皮下注射した。腫瘍増殖を毎日測定し、腫瘍体積を式腫瘍体積(mm)=[長さ×(幅)]/2を使用することによりデジタルノギス(Fisher Sci)を用いて決定した。データは、平均±SDを表す。E)収集した腫瘍の単細胞懸濁液をAlexa Fluor488結合PD-L1抗体で染色し、フローサイトメトリーによりPD-L1発現量を測定した。新規nNOS阻害剤の有望な抗黒色腫活性。A~B)nNOS阻害剤MAC-3-190(5mg/kg、毎日腹腔内投与)は、IFN-γ(1000units、毎日腹腔内投与)により刺激された腫瘍増殖を減少させた。*コントロールと比較してp<0.05。#IFN-γ処理と比較してp<0.05。B)nNOS阻害剤HH044(10mg/kg、毎日腹腔内投与)は、コントロールと比較してインビボでのヒト黒色腫の腫瘍増殖を著しく抑制した。 異種移植腫瘍中のPD-L1発現。被験者から得られた試料にNOS阻害剤を投与し、免疫組織化学染色により検出された試験をさらに投与した。倍率100×(A)及び20×(B)での標本のPD-L1染色(茶)を表す。MAC-3-190で処理した又は処理していない腫瘍のコントロール及びIFN-γについてCD8陰性領域の画像を撮影した。2倍の倍率で撮影されたPD-L1(C)及びCD8(D)染色標本を表す。標本を10%ホルマリン溶液中に固定し、ベンタナベンチマークULTRAマシンを使用して自動処理用にパラフィンワックスに包埋した。 nNOSは、インターフェロン-γ媒介黒色腫進行において中心的な役割を果たす。日焼け量でUV照射すると特に、皮膚に損傷を与え、IFN-γ産生を刺激する。IFN-γは、遺伝子導入マウスモデル(90)及び黒色腫患者(58)の両方で炎症、黒色腫発生及び疾患進行を促進することが分かっている。我々の研究から、IFN-γは、核転写因子STAT3活性化に関連するnNOS-NOシグナル伝達カスケード活性化の引き金となることが示された。NOレベルが異常に高いと、黒色腫増殖をあおり、がん細胞に対するT細胞応答をネガティブに制御するPD-L1発現を誘導することによりがん細胞が免疫監視から回避するのを促進する。nNOS阻害剤は、NO産生を効果的に低減するだけでなく、IFN-γで刺激されたPD-L1発現及びSTAT1/3シグナル伝達活性化も抑制する。インビトロ及びインビボ試験の両方では、小分子阻害剤を使用してnNOS-NOを標的とすることは、黒色腫治療の有望な戦略であることが実証された。 新規なnNOS阻害剤HH044の有望な抗黒色腫活性。A375転移性メラノーマ細胞をヌードマウスの側腹部に皮下注射した。腫瘍増殖を毎日測定し、腫瘍体積を式(長さ/2)×(幅)を使用してデジタルノギスにより決定した。nNOS阻害剤HH044(20mg/kg)は、インビボでヒト黒色腫の腫瘍増殖を抑制した。試験の終わりまでに、腫瘍(g)、肺、腎臓、肝臓(mg/g体重)、及び体重を測定し、記録した。データは、平均±SDを表す(n=5)。 B)及びC):HH044で処理すると、インビボでのPD-L1発現量が著しく減少した。21日間の処理後、異種移植した腫瘍を集め、解離させて単細胞懸濁液を作成した。次いで固定した細胞をAlexaFluor488結合PD-L1抗体により染色し、相対PD-L1発現レベルをフローサイトメトリーにより決定した(n=4、1つの腫瘍試料は小さすぎて単細胞懸濁液に集められなかった)。*コントロールと比較してp<0.05。 B)及びC):HH044で処理すると、インビボでのPD-L1発現量が著しく減少した。21日間の処理後、異種移植した腫瘍を集め、解離させて単細胞懸濁液を作成した。次いで固定した細胞をAlexaFluor488結合PD-L1抗体により染色し、相対PD-L1発現レベルをフローサイトメトリーにより決定した(n=4、1つの腫瘍試料は小さすぎて単細胞懸濁液に集められなかった)。*コントロールと比較してp<0.05。 黒色腫異種移植マウスモデルにおけるHH044のインビボ分布。A)インビボイメージング及び追跡のために、HH044にβ―アラニンリンカーを介してVivoTag680XLを結合した。IVISイメージングシステム(PerkinElmer(登録商標))により検出した、HH044-VivoTag複合体投与後の化合物分布の異なる時点でのB)エクスビボ及びC)インビボイメージング。(D及びE)液体クロマトグラフィー質量分析(LCMS)を使用して(D)、マトリックス支援レーザー脱離/イオン化飛行時間型(MALDI-TOF)質量分析法を使用して(E)、投与後24時間で腫瘍異種移植片から検出されたHH044。薬剤試料は、前述したように調整した[2]。腫瘍組織を均質化し、ホモジネートに薬剤抽出用にクロロホルムとイソプロパノールの混合物(比率1:1)を加えた。乾燥させた試料をメタノールに再溶解し、LCMS又はMALDI-TOF分析にそれぞれかけた。Shimadzu HPLC-MS 2020システム(Shimadzu MS Technologies, Japan)を使用するShimadzu PremierC18カラム(3.0μm,4.6×100mm)でクロマトグラフィー分離を実施した。陽イオンモードで動作するESIインターフェースを備えたShimadzu2020質量分析計で、質量分析を実行した。MALDI-TOF分析については、異なる組織(肝臓、腎臓及び腫瘍異種移植片)から集めた乾燥させた試料をメタノールに再溶解し、Bruker Autoflex Speed MALDI-TOFシステムを使用して分析にかけた。 黒色腫異種移植マウスモデルにおけるHH044のインビボ分布。A)インビボイメージング及び追跡のために、HH044にβ―アラニンリンカーを介してVivoTag680XLを結合した。IVISイメージングシステム(PerkinElmer(登録商標))により検出した、HH044-VivoTag複合体投与後の化合物分布の異なる時点でのB)エクスビボ及びC)インビボイメージング。(D及びE)液体クロマトグラフィー質量分析(LCMS)を使用して(D)、マトリックス支援レーザー脱離/イオン化飛行時間型(MALDI-TOF)質量分析法を使用して(E)、投与後24時間で腫瘍異種移植片から検出されたHH044。薬剤試料は、前述したように調整した[2]。腫瘍組織を均質化し、ホモジネートに薬剤抽出用にクロロホルムとイソプロパノールの混合物(比率1:1)を加えた。乾燥させた試料をメタノールに再溶解し、LCMS又はMALDI-TOF分析にそれぞれかけた。Shimadzu HPLC-MS 2020システム(Shimadzu MS Technologies, Japan)を使用するShimadzu PremierC18カラム(3.0μm,4.6×100mm)でクロマトグラフィー分離を実施した。陽イオンモードで動作するESIインターフェースを備えたShimadzu2020質量分析計で、質量分析を実行した。MALDI-TOF分析については、異なる組織(肝臓、腎臓及び腫瘍異種移植片)から集めた乾燥させた試料をメタノールに再溶解し、Bruker Autoflex Speed MALDI-TOFシステムを使用して分析にかけた。 黒色腫異種移植マウスモデルにおけるHH044のインビボ分布。A)インビボイメージング及び追跡のために、HH044にβ―アラニンリンカーを介してVivoTag680XLを結合した。IVISイメージングシステム(PerkinElmer(登録商標))により検出した、HH044-VivoTag複合体投与後の化合物分布の異なる時点でのB)エクスビボ及びC)インビボイメージング。(D及びE)液体クロマトグラフィー質量分析(LCMS)を使用して(D)、マトリックス支援レーザー脱離/イオン化飛行時間型(MALDI-TOF)質量分析法を使用して(E)、投与後24時間で腫瘍異種移植片から検出されたHH044。薬剤試料は、前述したように調整した[2]。腫瘍組織を均質化し、ホモジネートに薬剤抽出用にクロロホルムとイソプロパノールの混合物(比率1:1)を加えた。乾燥させた試料をメタノールに再溶解し、LCMS又はMALDI-TOF分析にそれぞれかけた。Shimadzu HPLC-MS 2020システム(Shimadzu MS Technologies, Japan)を使用するShimadzu PremierC18カラム(3.0μm,4.6×100mm)でクロマトグラフィー分離を実施した。陽イオンモードで動作するESIインターフェースを備えたShimadzu2020質量分析計で、質量分析を実行した。MALDI-TOF分析については、異なる組織(肝臓、腎臓及び腫瘍異種移植片)から集めた乾燥させた試料をメタノールに再溶解し、Bruker Autoflex Speed MALDI-TOFシステムを使用して分析にかけた。 黒色腫異種移植マウスモデルにおけるHH044のインビボ分布。A)インビボイメージング及び追跡のために、HH044にβ―アラニンリンカーを介してVivoTag680XLを結合した。IVISイメージングシステム(PerkinElmer(登録商標))により検出した、HH044-VivoTag複合体投与後の化合物分布の異なる時点でのB)エクスビボ及びC)インビボイメージング。(D及びE)液体クロマトグラフィー質量分析(LCMS)を使用して(D)、マトリックス支援レーザー脱離/イオン化飛行時間型(MALDI-TOF)質量分析法を使用して(E)、投与後24時間で腫瘍異種移植片から検出されたHH044。薬剤試料は、前述したように調整した[2]。腫瘍組織を均質化し、ホモジネートに薬剤抽出用にクロロホルムとイソプロパノールの混合物(比率1:1)を加えた。乾燥させた試料をメタノールに再溶解し、LCMS又はMALDI-TOF分析にそれぞれかけた。Shimadzu HPLC-MS 2020システム(Shimadzu MS Technologies, Japan)を使用するShimadzu PremierC18カラム(3.0μm,4.6×100mm)でクロマトグラフィー分離を実施した。陽イオンモードで動作するESIインターフェースを備えたShimadzu2020質量分析計で、質量分析を実行した。MALDI-TOF分析については、異なる組織(肝臓、腎臓及び腫瘍異種移植片)から集めた乾燥させた試料をメタノールに再溶解し、Bruker Autoflex Speed MALDI-TOFシステムを使用して分析にかけた。 黒色腫異種移植マウスモデルにおけるHH044のインビボ分布。A)インビボイメージング及び追跡のために、HH044にβ―アラニンリンカーを介してVivoTag680XLを結合した。IVISイメージングシステム(PerkinElmer(登録商標))により検出した、HH044-VivoTag複合体投与後の化合物分布の異なる時点でのB)エクスビボ及びC)インビボイメージング。(D及びE)液体クロマトグラフィー質量分析(LCMS)を使用して(D)、マトリックス支援レーザー脱離/イオン化飛行時間型(MALDI-TOF)質量分析法を使用して(E)、投与後24時間で腫瘍異種移植片から検出されたHH044。薬剤試料は、前述したように調整した[2]。腫瘍組織を均質化し、ホモジネートに薬剤抽出用にクロロホルムとイソプロパノールの混合物(比率1:1)を加えた。乾燥させた試料をメタノールに再溶解し、LCMS又はMALDI-TOF分析にそれぞれかけた。Shimadzu HPLC-MS 2020システム(Shimadzu MS Technologies, Japan)を使用するShimadzu PremierC18カラム(3.0μm,4.6×100mm)でクロマトグラフィー分離を実施した。陽イオンモードで動作するESIインターフェースを備えたShimadzu2020質量分析計で、質量分析を実行した。MALDI-TOF分析については、異なる組織(肝臓、腎臓及び腫瘍異種移植片)から集めた乾燥させた試料をメタノールに再溶解し、Bruker Autoflex Speed MALDI-TOFシステムを使用して分析にかけた。
本発明を、以下に説明するような、いくつかの定義を使用して本明細書中で説明し、出願全体を通じて説明する。
定義
文脈により特に定めや指示がない限り、用語「1つの(a)」、「1つの(an)」、及び「この(the)」は、「1つ又は複数の」を意味するものとする。例えば、「1つの化合物」又は「1つの阻害剤」は、それぞれ「1つ又は複数の化合物」及び「1つ又は複数の阻害剤」を意味する。
本明細書中で使用される場合、「約(about)」、「およそ(approximately)」、「かなり(substantially)」及び「著しく(significantly)」は、当該技術分野における当業者によって理解されるものとし、使用される文脈である程度変わるものとする。これらの用語が、使用される文脈を考慮すると当業者にとって明確でなく使用される場合、「約」及び「およそ」は、特別な用語のプラスマイナス10%以下を表すものとし、「かなり」及び「著しく」は、特別な用語のプラスマイナス10%以上を表すものとする。
本明細書中で使用される場合、用語「含む(include)」及び「含む(including)」には、用語「含む(comprise)」及び「含む(comprising)」がこれらの移行用語に続いて列挙される構成要素にのみ請求項を限定しない「オープン」な移行用語であるという点でこれらの後者の用語と同様の意味を有する。用語「から成る(consisting of)」は、用語「含む(comprising)」に含まれるものであるが、請求項をこの移行用語に続いて列挙される構成要素にのみ限定する「クローズ」な移行用語として解釈すべきである。用語「基本的にから成る(consisting essentially of)」は、用語「含む(comprising)」に含まれるものであるが、この移行用語に続く追加の構成要素を許容する「部分的にクローズ」な移行用語として解釈すべきものであるが、これらの追加の構成要素は請求項の基本的で新規な特性に実質的に影響を及ぼさない場合にのみ許容されると解釈すべきものである。
開示される方法は、必要とする被験者を治療する方法に関する。特に、開示される方法は、必要とする被験者に免疫療法を施す方法に関する。
本明細書中で使用される場合、「被験者」は、「患者」又は「個人」と互換性があってもよく、例えば、神経型一酸化窒素合成酵素の阻害剤(すなわちnNOS阻害剤)を投与することを含む治療である、治療を必要とする、ヒト又は非ヒト動物であってもよい。
「治療を必要とする被験者」は、がんなどの、細胞増殖性疾患、障害又は健康状態を有する被験者を含んでもよい。がんには、腺がん、白血病、リンパ腫、黒色腫、骨髄腫、肉腫、及び奇形癌腫並びに副腎、膀胱、血液、骨、骨髄、脳、乳房、子宮頸部、胆のう、神経節、胃腸管、心臓、腎臓、肝臓、肺、筋肉、卵巣、膵臓、副甲状腺、前立腺、皮膚、精巣、胸腺、及び子宮の個別のがんであってもよい。
「治療を必要とする被験者」は特に、黒色腫を有する又は黒色腫を発生する危険がある被験者を含んでよい。「治療を必要とする被験者」はより具体的には、ステージI黒色腫、ステージII黒色腫、ステージIII黒色腫、又はステージIV黒色腫を有する又は発生する危険がある被験者を含んでよい。
「治療を必要とする被験者」は特に、黒色腫を有し、IFN-γ刺激による黒色腫進行の発症を示している又は発症する危険がある被験者を含んでよい。「治療を必要とする被験者」は特に、黒色腫を有し、nNOS発現レベルの上昇(任意にnNOS発現レベルの上昇はIFN-γにより誘導される)によって特徴づけられる黒色腫の発症を示している又は発症する危険がある被験者を含んでよい。「治療を必要とする被験者」は特に、黒色腫を有し、シグナル伝達性転写因子1及び3(STAT1/3)発現レベルの上昇(任意にSTAT1/3発現レベルの上昇はIFN-γにより誘導される)によって特徴づけられる黒色腫の発症を示している又は発症する危険がある被験者を含んでよい。「治療を必要とする被験者」は特に、黒色腫を有し、プログラム死リガンド1(PD-L1)発現レベルの上昇(任意に(PD-L1発現レベルの上昇はIFN-γにより誘導される)によって特徴づけられる黒色腫の発症を示している又は発症する危険がある被験者を含んでよい。
がん患者に対する免疫治療のための神経型一酸化窒素合成酵素阻害剤の使用
開示される主題は、必要とする被験者に免疫治療を施す方法に関するものである。この方法は典型的には、免疫治療応答を誘導するために有効量の神経型一酸化窒素合成酵素(nNOS)の阻害剤を被験者に投与することを含む。
開示される方法のいくつかの実施形態においては、この被験者は、本明細書中に開示されるように、かつ当該技術分野において公知のように、細胞増殖性疾患又は障害を有してもよく、あるいは細胞増殖性疾患又は障害を発症する危険があってもよい。特に、この被験者は、黒色腫を有してもよく、又は黒色腫進行を発症する危険があってもよい(例えば、ステージI黒色腫、ステージII黒色腫、ステージIII黒色腫、又はステージIV黒色腫など)。
開示される方法のいくつかの実施形態においては、被験者は、黒色腫を有してもよく、IFN-γ刺激による黒色腫進行の発症を示しているまたは発症する危険があってもよい。開示される方法のさらなる実施形態においては、被験者は、黒色腫を有してもよく、nNOS発現レベルの上昇(IFN-γによって誘発されるnNOS発現レベルの上昇など)によって特徴づけられる黒色腫の発症を示している又は発症する危険がある。開示される方法のさらなる実施形態においては、被験者は、黒色腫を有してもよく、シグナル伝達性転写因子1及び3(STAT1/3)発現レベルの上昇(IFN-γによって誘発されるSTAT1/3発現レベルの上昇など)によって特徴づけられる黒色腫の発症を示している又は発症する危険がある。開示される方法の他のさらなる実施形態においては、被験者は、黒色腫を有してもよく、プログラム死リガンド1(PD-L1)発現レベルの上昇(IFN-γによって誘発されるPD-L1発現レベルの上昇など)によって特徴づけられる黒色腫の発症を示している又は発症する危険がある。
開示される方法においては、この方法の被験者は典型的に、神経型一酸化窒素合成酵素(nNOS)の阻害剤を投与される。nNOS阻害剤を含むnNOS薬学的組成物の阻害剤及び治療法としてnNOSの阻害剤を投与する方法が本明細書中に開示され、当該技術分野において公知である(米国特許出願公開第20170298021号明細書「2-Aminopyridine-based Selective Neuronal Nitric Oxide Synthase Inhibitors」、第20170275278号「Mammalian and Bacterial Nitric Oxide Synthase Inhibitors」、第20170260165号「2-Imidazolyl-Pyrimidine Scaffolds as Potent and Selective Inhibitors of Neuronal Nitric Oxide Synthase」、第20160368877号「2-Aminoquinoline-Based Compounds for Potent and Selective Neuronal Nitric Oxide Synthase Inhibition」、第20160347713号「2-Aminopyridine-based Selective Neuronal Nitric Oxide Synthase Inhibitors」、第20160152590号「Thiophene-2-carboximidamide Based Selective Neuronal Nitric Oxide Synthase Inhibitors」、第20160122302号「Mammalian and Bacterial Nitric Oxide Synthase Inhibitors」、第20160096821号「Chiral Synthesis of Pyrrolidine Core Compounds en route to Neuronal Nitric Oxide Synthase Inhibitors」、第20160096806号「2-Aminoquinoline-Based Compounds for Potent and Selective Neuronal Nitric Oxide Synthase Inhibitions」、第20160009690号「2-Imidazolyl-Pyrimidine Scaffolds as Potent and Selective Inhibitors of Neuronal Nitric Oxide Synthase」、第20150368201号「2-Aminopyridine-based Selective Neuronal Nitric Oxide Synthase Inhibitors」、第20150252020号「Intramolecular Hydrogen-Bonded Nitric Oxide Synthase Inhibitors」、第20150210644号「2-Aminoquinoline-based Compounds for Potent and Selective Neuronal Nitric Oxide Synthase Inhibition」、第20140256958号「Thiophene-2-carboximidamide Based Selective Neuronal Nitric Oxide Inhibitors」、第20140256016号「2-Aminopyridine-based Selective Neuronal Nitric Oxide Synthase Inhibitors」、第20140228578号「Chiral Synthesis of Pyrrolidine Core Compounds en route to Neuronal Nitric Oxide Synthase Inhibitors」、第20140163016号「Benzoxazines, Benzothiazines,and Related Compounds having NOS Inhibitory Activity」、第20140147920号「Specific nNOS Inhibitors for the Therapy and Prevention of Human Melanoma」、第20140066635号「Thiophene-2-carboximidamide Based Selective Neuronal Nitric Oxide Inhibitors」、第20130040359号「Aminopyridine dimer compounds, compositions and related methods for neuronal nitric oxide synthase inhibition」、第20120258513号「Selective Neuronal Nitric Oxide Synthase Inhibitors」、第20120238016号「Specific nNOS Inhibitors for the Therapy And Prevention Of Human Melanoma」、第20120122855号「Benzoxazines, Benzothiazines, and Related Compounds having NOS Inhibitory Activity」、第20120088798号「Intramolecular Hydrogen-Bonded Nitric Oxide Synthase Inhibitors」、第20120004415号「Chiral Synthesis of Pyrrolidine Core Compounds en route to Neuronal Nitric Oxide Synthase Inhibitors」、第20100292484号「Chiral Pyrrolidine Core Compounds en route to Inhibitors of Nitric Oxide Synthase」、第20100203613号「Aminopyridine Dimer Compounds,Compositions and Related Methods for Neuronal Nitric Oxide Synthase Inhibition」、第20100190230号「Potent and Selective Neuronal Nitric Oxide Synthase Inhibitors with Improved Membrane Permeability」、第20100009975号「Benzoxazines,Benzothiazines,and Related Compounds having NOS Inhibitory Activity」、第20090104677号「Heteroaromatic Selective Inhibitors of Neuronal Nitric Oxide Synthase」、第20080234237号「Quinolone and Tetrahydroquinolone and Related Compound Having NOS Inhibitory Activity」、第20080176907号「NOS Inhibitors For Treatment Of Motor Deficit Disorders」、第20080108814号「Potent and highly selective heteroaromatic inhibitors of neuronal nitric oxide synthase」、第20050159363号「Selective neuronal nitric oxide synthase inhibitors」、第20050107369号「Heteroaromatic selective inhibitors of neuronal nitric oxide synthase」、第20030119751号「Selective neuronal nitric oxide synthase inhibitors」等を参照することとし、その内容は全体を参照により本明細書に援用される。
開示される方法のうちいくつかの実施形態においては、投与されるnNOS阻害剤は、式を有する化合物MAC-3-190、
Figure 2022512159000002
又はその適切な薬学的な塩、溶媒和物あるいは水和物である。化合物MAC-3-190は、米国特許出願公開第20160368877号中明細書「化合物14」として開示されるものである(その内容は全体を参照により本明細書に援用される)。
前述した請求項のうちいずれかに記載の方法においては、nNOS阻害剤は、式を有する化合物HH044、
Figure 2022512159000003
又はその適切な薬学的な塩、溶媒和物あるいは水和物である。化合物HH044は、米国特許出願公開第20160152590号明細書中「化合物7」として開示されるものである(その内容は全体を参照により本明細書に援用される)。
開示される方法においては、被験者には典型的には、免疫治療応答を誘導するためにNOS阻害剤を投与する。開示される方法のうちいくつかの実施形態においては、被験者には、PD-L1発現量の減少を誘導することを含む免疫治療応答を誘導するNOS阻害剤を投与する。例えば、被験者が黒色腫を有する開示される方法のうちのいくつかの実施形態において、被験者には、黒色腫中のPD-L1発現量の減少を含む免疫治療応答を誘導するNOS阻害剤を投与する。
開示される方法においては、被験者には典型的には、免疫治療応答を誘導するためにNOS阻害剤を投与する。開示される方法のうちいくつかの実施形態においては、被験者には、追加の治療薬を投与してもよい。例えば、開示される方法のうちいくつかの実施形態においては、被験者にNOS阻害剤を投与し、さらにIFN-αを含む医薬組成物を投与する。IFN-αを含む医薬組成物は、当該技術分野において公知である(例えば、Roferon(登録商標)A商標インターフェロンα2a、Intron(登録商標)A/Erliferon(登録商標)/Uniferon(登録商標)商標インターフェロンα2b、及びMultiferon(登録商標)商標ヒト白血球インターフェロンα(HuIFN-alpha-Le)を参照すること)。
開示される方法のうちさらなる実施形態においては、被験者にはNOS阻害剤を投与し、さらにPD-L1阻害剤及び/又はPD-1阻害剤を含む医薬組成物を投与する。PD-L1阻害剤を含む医薬組成物は、当該技術分野において公知である(例えば、アテゾリズマブ(テセントリク(商標))(ロシュジェネンテック)、アベルマブ(バベンチオ(商標))(メルクセローノ)、デュルバルマブ(イミフィンジ(商標))(アストラゼネカ)、BMS-936559(ブリストル・マイヤーズスクイブ)、及びCK-301(チェックポイント・セラピューティックス)を参照すること)。PD-1阻害剤を含む医薬組成物もやはり、当該技術分野において公知である(例えば、(ペムブロリズマブ(キイトルーダ(商標))(メルク)及びニボルマブ(オプジーボ(商標))(ブリストル・マイヤーズスクイブ)を参照すること)。
開示される方法のうちいくつかの実施形態においては、被験者にはNOS阻害剤を投与し、さらに黒色腫治療用の化学療法薬を含む医薬組成物を投与する。開示される方法のうちいくつかの実施形態においては、被験者にはNOS阻害剤を投与し、さらにダカルバジンを投与する。開示される方法の他の実施形態においては、被験者にはNOS阻害剤を投与し、さらにテモゾロミドをこの患者に投与する。
説明的実施形態
以下の実施形態は説明的なものであり、主張される主題の範囲を限定するものとして解釈すべきではない。
実施形態1。必要とする被験者に対して免疫治療を施す方法及び/又は必要とする被験者を治療する方法であって、この方法は、免疫治療応答を誘導するために有効量の神経型一酸化窒素合成酵素(nNOS)阻害剤及び/又は有効量のものを被験者に投与することを含む。
実施形態2。この被験者は、細胞増殖性疾患又は障害を有する、実施形態1に記載の方法。
実施形態3。この被験者は、黒色腫を有する、実施形態1又は実施形態2に記載の方法。
実施形態4。この被験者は、ステージI黒色腫、ステージII黒色腫、ステージIII黒色腫、又はステージIV黒色腫を有している又は発症する危険がある、前述した実施形態のうちいずれか1つに記載の方法。
実施形態5。この被験者は、黒色腫を有しており、IFN-γ刺激による黒色腫進行の発症を示しているまたは発症する危険がある、前述した実施形態のうちいずれか1つに記載の方法。
実施形態6。この被験者は、黒色腫を有しており、nNOS発現レベルの上昇によって特徴づけられる黒色腫の発症を示している又は発症する危険がある、前述した実施形態のうちいずれか1つに記載の方法。
実施形態7。この被験者は、黒色腫を有しており、IFN-γによって誘発されるnNOS発現レベルの上昇によって特徴づけられる黒色腫の発症を示している又は発症する危険がある、前述した実施形態のうちいずれか1つに記載の方法。
実施形態8。この被験者は、黒色腫を有しており、シグナル伝達性転写因子1及び3(STAT1/3)発現レベルの上昇によって特徴づけられる黒色腫の発症を示している又は発症する危険がある、前述した実施形態のうちいずれか1つに記載の方法。
実施形態9。この被験者は、黒色腫を有しており、IFN-γによって誘発されるSTAT1/3発現レベルの上昇によって特徴づけられる黒色腫の発症を示している又は発症する危険がある、前述した実施形態のうちいずれか1つに記載の方法。
実施形態10。この被験者は、黒色腫を有しており、プログラム死リガンド1(PD-L1)発現レベルの上昇によって特徴づけられる黒色腫の発症を示している又は発症する危険がある、前述した実施形態のうちいずれか1つに記載の方法。
実施形態11。この被験者は、黒色腫を有しており、IFN-γによって誘発されるPD-L1発現レベルの上昇によって特徴づけられる黒色腫の発症を示している又は発症する危険がある、前述した実施形態のうちいずれか1つに記載の方法。
実施形態12。nNOS阻害剤は、式を有する化合物MAC-3-190、
Figure 2022512159000004
又はその適切な薬学的な塩、溶媒和物あるいは水和物である、前述した実施形態のうちいずれか1つに記載の方法。
実施形態13。nNOS阻害剤は、式を有する化合物HH044、
Figure 2022512159000005
又はその適切な薬学的な塩、溶媒和物あるいは水和物である、前述した実施形態のうちいずれか1つに記載の方法。
実施形態14。免疫治療応答には、PD-L1発現量の減少が含まれる、前述した実施形態のうちいずれか1つに記載の方法。
実施形態15。被験者は黒色腫を有し、免疫治療応答には、PD-L1発現量の減少が含まれる、前述した実施形態のうちいずれか1つに記載の方法。
実施形態16。さらに被験者にIFN-αを投与することを含む、前述した実施形態のうちいずれか1つに記載の方法。
実施形態17。PD-L1阻害剤(アテゾリズマブなど)又はPD-1阻害剤(ペムブロリズマブ又はニボルマブなど)を被験者に投与することをさらに含む、前述した実施形態のうちいずれか1つに記載の方法。
実施形態18。被験者に化学療法を施すことをさらに含む、前述した実施形態のうちいずれか1つに記載の方法。
実施形態19。被験者にダカルバジンを投与することをさらに含む、前述した実施形態のうちいずれか1つに記載の方法。
実施形態20。被験者にテモゾロミドを投与することをさらに含む、前述した実施形態のうちいずれか1つに記載の方法。
以下の実施形態は説明的なものであり、主張される主題の範囲を限定するものとして解釈すべきではない。
表題:インターフェロンγ(IFN-γ)誘導黒色腫進行における神経型一酸化窒素合成酵素(nNOS)の役割
本出願の申請後に審査及び出版用に提出予定の原稿である、Fong,S.,Silverman,R.,and Yang,S、「The Role of Neuronal Nitric Oxide Synthase(nNOS)in Interferon-Gamma(IFN-γ)-Induced Melanoma Progression」を参照するものとする。
要約
背景:ヒト免疫細胞が産生するインターフェロンγ(IFN-γ)は、黒色腫の発症及び進行にある役割を果たすことが分かっている。しかしながら、根底にあるメカニズムは完全には理解されていない。
目的:したがって、インビトロとインビボの両方でIFN-γで刺激された黒色腫進行における神経型一酸化窒素合成酵素(nNOS)媒介シグナル経路の役割を調べ、医薬品阻害剤を使用してnNOS―一酸化窒素(NO)シグナル伝達を遮断することによってIFN-γによるこのような刺激が阻害されるかを明らかにした。
結果:我々の研究から、IFN-γは黒色腫細胞のnNOS発現レベルを著しく誘導することが分かったが、このような誘導は、黒色腫のFDA承認補助療法である、IFN―アルファ(IFN-α)を用いた治療法にはないものである。IFN-γ曝露後には、矛盾なく、細胞内NOレベルも増加した。STAT1及び3は、黒色腫細胞のIFN-γ治療によって、リン酸化STAT1/3レベルの上昇に相関して、活性化された。新規なnNOS阻害剤は、IFN-γにより活性化されたSTAT1/3を低濃度(3μM)で効果的に軽減する。逆相タンパクアレイ(RPPA)分析によりさらに、HIF1α、c-Myc、及びプログラム死リガンド1(PD-L1)などの、黒色腫の増殖、浸潤、及び免疫抑制に関連する遺伝子の発現がIFN-γにより誘導されることが実証されたが、このような変化はIFN-α曝露後には観察されなかった。注目すべきことには、PD-L1発現レベルはコントロールの1.8倍まで上昇したが、これはIFN-α治療法にはないものである。IFN-γによりPD-L1が誘導されることはまた、フローサイトメトリー及び蛍光免疫染色によって確認できる。特異的阻害剤を使用してnNOS媒介シグナル経路を遮断すると、黒色腫細胞中のIFN-γ誘導型PD-L1を効果的に減少させることが分かった。さらに、異種移植黒色腫モデルを使用すると、インビボ動物試験からIFN-γはコントロールと比較して腫瘍増殖を増加させ、これはnNOS阻害剤である、MAC-3-190を同時投与(5mg/kg/日)することにより戻ることが明らかとなった。別のnNOS阻害剤である、HH044は、異種移植黒色腫腫瘍中のPD-L1発現レベルの減少に相関して、インビボで腫瘍増殖を効果的に阻害することが分かった。
技術革新:我々の研究により、IFN-γで刺激された黒色腫進行におけるnNOS媒介一酸化窒素シグナル経路の重要な役割が初めて実証された。
結論:選択性の高い医薬品阻害剤を使用してnNOSを標的とすることは、黒色腫の治療を改善する独特で効果的な戦略である。
緒言
ヒト皮膚黒色腫(CM)の発症率は、最近の数十年間で上昇し続けており、この疾患に対する公衆衛生上の懸念が高まっている。黒色腫の症例数は皮膚がんの全症例数の1%未満を占めるにすぎないが、皮膚がん死亡者数の圧倒的多数を占める。ゲノムの変異率が高く(43)、遠隔転移患者の5年生存率が15~20%と皮膚がんのなかで最も致命的で最も悪性度の高い形態である(1)。外科的切除と合わせて早期発見できると患者の予後が最も良好となる。疾患が利用する多種多様な抵抗メカニズムにより、伝統的な細胞障害性化学療法の効率は非常に限定的であり、作用メカニズムに特異性がないので重度の毒性にも関連する。
腫瘍の微小環境(TME)は、癌細胞を免疫応答から保護することができ、これにより癌細胞は有効な免疫監視機構を回避できるとみなされている。免疫療法は、がんの病態生理学と免疫系の役割の理解が進んだことにより、黒色腫治療に有望な新しい手法として現れた。近年、黒色腫の免疫学の理解がかなり進展し、この理解を確固とした治療方針に応用している。結果として、がんの治療法は現在、古典的な細胞傷害性薬物から、腫瘍が関連する免疫寛容を外すよう免疫系を回復及び/又は活性化できる同定された薬剤(mAb及び小分子)へとパラダイムシフトを受けている。免疫療法は、特異的なバイオマーカーを標的とすることにより患者自身の免疫系を利用しており、腫瘍科医は患者の疾患各々に特有の複雑さに基づいて治療を調整することができる(21,61)。刺激的な発展にも関わらず、この革命的な免疫療法は主に、切除不能又は転移性黒色腫及び他の治療時又は治療後に疾患が進行した患者に対して必要性が示されている(27)。さらに、黒色腫患者のうち多くの人々が治療に応答するか迅速に抵抗性を獲得できなかったので、免疫チェックポイント阻害剤の欠点も明らかになってきた。残念なことに、免疫療法から長期的な恩恵を被るであろう患者を識別できるバイオマーカーはまだ特定されていない。さらに、重度の免疫関連有害事象の発症率が高いならば、無憎悪生存期間(PFS)が長いという利益を受ける可能性があるにも関わらず、患者の生活の質は最適とはならない(13)。このように、悪性黒色腫の発生及び進行期への疾患進行を阻止するために新規な治療的介入を開発することは、影響と重要度が高いものとなる。
紫外線照射(UVR)は、黒色腫発生の主要な環境要因と示されてきた。発がん性物質のように、UVRはピリミジン二量体及び8-オキソ-7,8-ジヒドロ-2-デオキシグアノシン(8-oxo-dG)などの酸化的なDNA塩基損傷を形成することができ、ゲノム変異を引き起こす。B-raf癌原遺伝子(BRAF)は、黒色腫患者によく見られる変異遺伝子である(53,88)。しかしながら、研究から、BRAF変異黒色腫は、累積UV線量が低い初期に生じることが分かった(10)。変異BRAFはまた、メラニン細胞の良性の異形成母斑にも存在し、黒色腫の開始にはさらなる因子が必要であることが示唆されている(16)。多くの疫学的研究からUVRと悪性皮膚黒色腫のリスク間の強い関連性が分かっているので、UVRは黒色腫発生及び疾患進行に関与する重要な要因となってもよい(34,63)。
UVRがヒト皮膚中の一酸化窒素(ΝΟ)を著しく増加させることは、文書により十分裏付けられている。NOは、血管拡張、色素沈着、及びマクロファージ細胞毒性などの多くの生理学的、そして病理学的機能に関与する重要なシグナル分子である。研究からはまた、ΝΟが免疫応答の制御及びT細胞の増殖に関与する重要なメディエーターであることも示される(5)。
近年、ますます多くの研究により、腫瘍形成及び進行におけるNOの役割が明らかになった。NOは、鍵となる修復タンパク質をニトロシル化することによりDNA修復を阻害することが分かっており、これにより異常細胞の生存が促進される(35)。DNA損傷に応答して腫瘍抑制因子p53を活性化することにより、NOは、黒色腫細胞をシスプラチンの細胞障害性から保護する(75)。NOはまた、強力な血管拡張因子として働くことにより悪性細胞の血管新生及び転移にも役割を果たすことができる(36)。さらに、NO及び他の活性窒素種(RNS)と共に、UVRもヒト皮膚中のスーパーオキシドなどの、大量の活性酸素種(ROS)を産生する。NO/RNSとROSが相互作用すると、ペルオキシナイトライトなどの有毒な副生物を生成することとなり、この有毒な副生物は遺伝毒性であり、DNA損傷及びタンパク質修飾を生じ、さらには黒色腫の進行を促進することにより細胞機能に干渉する(31)。
一酸化窒素合成酵素(NOS)は、L-アルギニンからNOを産生し、誘導型NOS(iNOS)、内皮NOS(eNOS)、及び神経型NOS(nNOS)で構成される。iNOSは高レベルのNOを生成し、非特異的免疫防御などの過程を制御する。eNOS及びnNOSは共に、低レベルのNOを生成するが、eNOSは血管拡張などの欠陥機能に関与する一方、主に神経組織で発現するnNOSは、中枢神経系(CNS)の活動に関与する。メラニン細胞は神経堤に起源を持ち、神経細胞と同様の多くの遺伝子発現特性を有しているので(22)、nNOSはメラニン細胞中のNOレベルを制御する際の中心的な役割を果たす(3)。患者生検に対する我々の研究からはまた、正常な皮膚と比較して、試験した悪性黒色腫の全てで著しく高いnNOSの発現レベルが示されたが、これは病期と有意に相関する(86)。Liuらによって報告された最近の研究においては(2014)、ヒト黒色腫組織におけるnNOS発現量の増加は、免疫抑制をもたらす循環Tリンパ球の免疫機能不全と関連づけられた(46)。研究からはさらに、NOスカベンジャーが細胞を細胞障害機構から保護する抗酸化効果を示すことも分かった(26,51)。さらなる機構の研究が保証されているが、この調査観察研究から、特にヒト黒色腫についての免疫応答の制御におけるnNOS媒介NOシグナル伝達の重要な役割が明らかになった(46)。蓄積された証拠から、nNOSシグナル伝達を標的とすることにより黒色腫細胞の腫瘍免疫応答と潜在的に干渉できることが示唆される。
前臨床試験から、IFN-γ曝露により腫瘍転移能力が強化されることが分かったが、このことは黒色腫を含む、前述したいくつかの異なるモデル系において一致している(24,50)。新生児の肝細胞増殖因子/散乱因子(HGF/SF)へのUV照射に由来するUVB-HGF/SF遺伝子導入マウス黒色腫モデルにおける研究では(62)、アポトーシスの阻害により黒色腫の増殖を促進する際に、マクロファージが産生したIFN-γが直接的に関与することが実証された(90)。IFN-αではなく、IFN-γを遮断する特異抗体は、UVBによって誘導されたメラニン細胞の活性化を消失させた。微小環境要因の状況により、IFN-γの役割が免疫監視から免疫編集に切り替わることができることも提唱されている(92)。実際に、1990年になされた米国南西部臨床試験グループ(SWOG)による初期の臨床治験では、IFN-γ治療を行うと、初期黒色腫患者の50%が再発又は息を吐き、疾患進行を刺激することが分かった。B16マウス黒色腫における研究ではIFN-γが転移を阻止して腫瘍発生を低減する有益な効果が示唆されたけれども(25,38)、このマウスモデルのヒト疾患に対する関連性はかなり弱い。我々の研究は、特異的な合成nNOS阻害剤を使用してIFN-γ刺激による黒色腫進行に対するnNOS-NOの効果を調べることにより、黒色腫進行を理解することに寄与する。
シグナル伝達性転写因子(STAT)1及び3は、IFN-γ下流の文書により十分裏付けられた標的である。STAT1とSTAT3は共に黒色腫のシグナル経路に寄与する多くの遺伝子の制御に関与することが分かっており(40)、多くの型のがんの癌遺伝子とみなされている(8,57)。本研究においては、STAT1/3の活性化はNOシグナル経路の活性化と関連するかを議論することとする。
プログラム死リガンド1(PD-L1)は、乳がん、黒色腫を含む多くの型のがん細胞で発現する膜貫通タンパク質であり、プログラム死受容体-1(PD-1)に結合し、アポトーシス又はTリンパ球の不活性化を引き起こすことにより免疫系の抑制に重要な役割を果たす(94)。PD-1は概して、制御性T細胞(Tregs)及びエフェクターT細胞などの免疫細胞で発現し、IL-2分泌によりT細胞受容体(TCR)の活性化を介して増加する。エフェクターT細胞における恒常的なPD-1発現は自己免疫反応を制限するが、TregsにおけるPD-1発現は過剰炎症を防止し、免疫の恒常性を促進する(71)。PD-L1は、黒色腫がT細胞応答を阻害し、免疫応答を回避する能力に関連づけられてきた(37)。PD-L1の発現は疾患の悪性度の上昇と関連していることが観察されてきた(7)。UCLAでなされた研究から、STAT1/3結合部位がPD-L1プロモーター上に存在することが分かった(28)。患者の腫瘍にIFN-γを分泌するCD8腫瘍浸潤性リンパ球(TIL)が存在することは、PD-L1の発現と強く相関する(39)。チェックポイント阻害剤と呼ばれる、革命的な新規抗がん剤は、PD-1/PD-L1シグナル伝達を標的とし、PD-1がPD-L1に結合するのを防ぐことができ、これにより患者の免疫系の能力を解放し、T細胞ががん細胞を除去する能力を強化する。近年では、研究からIFN-γがヒト黒色腫細胞中のPD-L1発現をNF-kB依存的様式で誘発することが実証された(29)。別の研究からはさらに、IFN-γを腫瘍内に注射すると抗腫瘍免疫遺伝子の痕跡を誘導しないことが分かった(55)。
遺伝子導入マウス黒色腫モデルにおいては、研究によりPD-L1の誘導は、IFN-γが黒色腫進行を刺激する構成要素の1つであってもよいことが分かった(30,91)。若齢期に日焼け量のUVRに断続的に暴露すると、メラニン細胞に変異が生じ、変異を保有する細胞が免疫監視を持続的に回避できる場合、黒色腫が発症する。Tリンパ球のNOを阻害的に制御するとヒトのUVR誘導免疫抑制に寄与することもできる(32,66)。このことを考慮すると、NOはIFN-γとPD-L1-媒介免疫チェックポイントとの間のメッセンジャーとなることができるのは当然のことである。
今まで、IFN-γ媒介腫瘍発生促進の根底にある分子メカニズムは詳細に明らかにされてこなかった。蓄積された証拠から、IFN-γは黒色腫細胞の免疫微小環境をnNOS/NO経路により直接的に、又はPD-L1媒介免疫抑制の可能性を持たせることにより間接的に変化させることができることが示されている。我々の研究では、IFN-γで刺激された黒色腫進行の根底にあるメカニズムを立証し、黒色腫予防及び治療のためのIFN-γ-媒介シグナル経路を標的とする新規な医薬品阻害剤を開発することに焦点を合わせる。我々の研究が完了すると、黒色腫の原因についての基礎知識が増強するだけでなく、FDA承認チェックポイント阻害剤を用いる既存の免疫療法を補完する薬理学的治療の開発にもつながるだろう。
結果
IFN-γは、nNOS-NOシグナル伝達の活性化により黒色腫進行を刺激する。転移性黒色腫A375細胞を使用して、黒色腫浸潤能力に対するIFN-γの効果を決定した。図1Aに示すように、IFN-γは、コントロールと比較して黒色腫浸潤能力を有意に増強した(p<0.05)。黒色腫細胞の線維芽細胞に対する接着力もまた、IFN-γにより有意に増強し(図1B)、転移能力を獲得したことが示される(56)。
図2Aに示すように、IFN-γは、初代黒色腫WM3211細胞のnNOS発現レベルを著しく促し、これは96時間後でさえ持続していた。対照的に、4時間以内にIFN-αで処理した後はnNOSの発現量は検出不能なレベルまで急速に低下し、24時間までに回復した(図2B)。異なる細胞株A375細胞においても、IFN-α及びIFN-γに曝露すると、同様のパターンが明らかになった(図2C)。初代黒色腫WM3211細胞は、転移性A375細胞と比較してIFN-γ治療に対する感受性が高く、nNOSの誘導が100units/mLの低濃度で観察された。nNOS発現量の増加と並行して、IFN-γ曝露後にDAF-FM蛍光プローブを用いて細胞内NOレベルの上昇も検出した。しかしながら、IFN-αで処置した黒色腫細胞においては、NO産生が著しく減少し(図2D)、このことはIFN-α処置後にnNOS発現量が低減したことと一致する(図2B及び図2C)。shRNA-nNOSによりnNOSをノックダウンすると、24時間A375細胞をIFN-γ処置したことによるnNOS誘導を著しく抑制した(図2E)。
IFN-γの下流の標的かつPD-L1発現の重要な転写因子として(54)、STAT3の発現レベルは、細胞をIFN-γに曝露すると、コントロールの1.6倍に増加した。ホスホ-STAT3のレベルもやはり、コントロールの1.9倍まで促され、IFN-γ処置がSTAT3媒介シグナル伝達の活性化と関連することが示唆された(図3A)。興味深いことに、nNOS阻害剤である、MAC-3-190及びHH044は、IFN-γ誘導型nNOSを阻害しなかったが、MAC-3-190は3μMで、細胞をIFN-γで同時処置すると活性化されるSTAT3発現の誘導を効果的に減少させた(図3B)。IFN-αではSTAT1発現の増加が観察されたが、IFN-γは、STAT1誘導量の増加を示し、nNOS阻害剤で同時処置するとやはり効果的に減少した(図3C)。
IFN-γによるPD-L1発現の誘導は、nNOS阻害剤処置により減少した。我々の研究においては、3種類のヒト黒色腫細胞株における主要な増殖及び生存シグナル分子に対するIFN-α及びIFN-γの効果を評価するために、RPPAも使用した(図4A)。近年の研究と一致して(29)、IFN-γ処置を行うとコントロールと比較してPD-L1発現量が著しく増加した。IFN-γ処置後にはc-Myc及びHIF-1α発現レベルの増加も明らかとなり(図4B)、黒色腫患者の腫瘍転移及び予後不良と関連している(33,45)。
IFN-γによるPD-L1の増加量は、フローサイトメトリーを用いて確認した(図4C)。我々のデータから、フローサイトメトリーにより調べられた3種類の細胞株の全てにおいてIFN-γは、PD-L1の細胞表面での発現を増加させたことが分かったが、同濃度のIFN-αはPD-L1発現量を減少させた。注目すべきことには、nNOS阻害剤MAC-3-190は、72時間の処置後にIFN-γによるPD-L1の誘導を著しく反転させ(図4D)、フローサイトメトリーにより得られたPD-L1染色のMFIをコントロールの3.3倍からコントロールの1.9倍まで減少させた(図4E)。
免疫蛍光顕微鏡により得られた画像においては、コントロールとIFN-α処置細胞は、PD-L1の低い基本的発現を示した。しかしながら、IFN-γ処置後には、高強度緑色蛍光染色によって示されるように、黒色腫細胞中のPD-L1細胞外発現が著しく誘導された。3μMのMAC-3-190で同時処置するとIFN-γ誘導型のPD-L1発現量は著しく減少したが、MAC-3-190のみで処置してもPD-L1の基本レベルはコントロールの基本レベルと比較して変化しなかった(図5)。
まとめると、これらの結果は、IFN-γは、nNOS-NOシグナル伝達の活性化を介して黒色腫細胞のうちより悪性度の高い表現型を持続させ、新規なnNOS阻害剤を用いるとSTAT1/3の活性化及びIFN-γ処置によるPD-L1発現の誘導を効果的に抑制するという我々の仮説と一致した。
nNOS阻害剤は、異種移植マウスモデルにおいてIFN-γ存在下の腫瘍増殖を抑制した。我々の研究では、新規に開発したnNOS阻害剤は、インビトロ(表1)及びインビボ(図6)の両 者で強力な抗黒色腫活性を示した。表1に列挙したように、候補化合物全てのIC50は10μM未満であり、化学療法薬シスプラチンのIC50(A375細胞及びSk-mel-28細胞でそれぞれ4.2μM及び14.3μM)と同等かずっと強力である。注目すべきことに、nNOS阻害剤による阻害は、初期のWM3211初代細胞と比較して転移性黒色腫A375細胞において優勢であり、nNOS/NOシグナル伝達は開始相よりも黒色腫進行時に重要であるという我々の仮説を支持する。
表1.強力で選択性の高い新規なnNOS阻害剤。使用したNOSアイソザイムは全て大腸菌で過剰発現した組換え酵素だった。Ki値は、文献に既知の方法を用いて直接計算し、共同主任研究員であるR. Silvermanが発表した原稿に詳述している(17,18,64,85)。ヒト黒色腫におけるnNOS阻害剤の細胞障害性効果をMTT比色分析法により分析した(85)。IC50値は、少なくとも2個のヒト黒色腫細胞株の平均値である。
Figure 2022512159000006
黒色腫異種移植腫瘍モデルを用いると、動物試験から、IFN-γ処置(1000ユニット/日)によりインビボでの腫瘍増殖が著しく刺激されることが分かった(図6A)。図6Bに示すように、水溶性の強力なnNOS阻害剤であるMAC-3-190で同時処置すると、試験の終わりまでに腫瘍体積の誘導が効果的に減少した(IFN-γ処置と比較してp<0.05)。MAC-3-190の有効用量は、毎日皮下注射で5mg/kgの低濃度だった。
nNOS阻害剤HH044の腫瘍増殖におけるインビボ効果をさらに決定した。HH044で処置すると(21日間10mg/kg腹腔内)、みかけ上の全身毒性が観察されずに、腫瘍増殖を有意に減少させた(図6C)。図6Dに示されるように、試験の終わりにはHH044で処置した腫瘍の重量は、肺の重量と体重に有意な変化を生じずに減少したことも分かった(コントロールの重量と比較してp<0.05)。異種移植腫瘍から得られた単細胞懸濁液を分析すると、コントロール群と比較してHH044処置マウスにおいてPD-L1発現レベルの有意な減少が見られた(図6E、p<0.05)。
IFN-γで処置するとCD8陰性黒色腫腫瘍におけるPD-L1発現が上昇した。図7に示すように、コントロールA375異種移植腫瘍におけるPD-L1の陽性染色率は10%を超え、IFN-γで21日処置した後は20%を超えるまでに上昇した(毎日マウスあたり1000ユニット腹腔内投与)。MAC-3-190で同時処置するとPD-L1陽性染色率は15%を超えるまでに減少し、nNOS活性がインビボPD-L1発現を制御する役割が示唆された(図7A及び図7B)。2倍の拡大率では、CD8+染色で陽性の領域(図7D)はまた、明らかにPD-L1についても強く要請に染色されていた(図7C)。IFN-γでの処置後は、CD8陰性組織でも明らかにPD-L1陽性染色され、PD-L1の誘導は腫瘍浸潤性リンパ球(TIL)の有無とは独立であり、IFN-γが直接刺激できることが示唆される。この効果は、MAC-3-190を同時投与する(5mg/kg/日)ことで効果的に遮断されるようである。
考察
我々の研究により、インビトロとインビボの両方でIFN-γで刺激された黒色腫進行におけるnNOS媒介NOシグナル伝達の決定的な役割が初めて実証された(図8)。新規な小分子阻害剤を使用してnNOSを阻害することにより、IFN-γ処置により刺激された黒色腫転移能力及びPD-L1の誘導を首尾よく阻害した。データからはまた、nNOS阻害剤で同時処置するとIFN-γ曝露後のNO産生及びSTAT1及びSTAT3シグナル伝達の活性化を効果的に軽減することが示された。インビボ研究では一貫して、黒色腫異種移植マウスモデルにおいてnNOS阻害剤MAC-3-190を使用するとIFN-γで刺激された黒色腫腫瘍増殖が効果的に抑制されることを実証した。我々の研究を蓄積された証拠と併せると、小分子阻害剤を使用してnNOS媒介NOシグナル伝達を標的とすることは、新規で効果的な黒色腫の治療方針とすることができることが示される。
IFN-γとは異なり、IFN-αは外科的切除後の再発リスクが高いとみなされる黒色腫患者に対する補助療法として臨床において広範に利用されている。IFN-αは、免疫調節を含む様々なメカニズムを介して抗腫瘍効果を発揮し、宿主免疫をTh2優位応答からTh1応答に変え(2)、無病生存期間を改善させる(20,23)。遺伝子改変した黒色腫マウスモデルにおいては、PD-1の遮断と併せてIFN-αを標的活性化すると生存期間が著しく延長することが分かった(9)。我々の研究から、IFN-αは4~6時間の治療でnNOS発現量を検出不能なレベルへ減少させるが、発現量は24時間で回復することが示される。治療期間を延長する場合、96時間でのnNOS発現レベルはコントロールと比較して減少する。このことから、治療が継続する間はIFN-αの阻害効果は持続するけれども、nNOS発現量を回復する適応メカニズムが機能できることが示唆される。
IFN-γは、抗原特異的免疫が発達する前に自然応答の一部としてナチュラルキラー(NK)細胞及びナチュラルキラーT(NKT)細胞で主に産生されるが、免疫応答にとって重大なものである(68)。分泌されたIFN-γは、抗原提示細胞(APC)の機能を媒介し、Th2細胞の発生を阻害し、IFN-γ分泌量をさらに増加させるTh1細胞の分化を促進する(77)。健常者に対する研究から、UV照射に曝露する場合、血清IFN-γレベルは著しく上昇し、数週間は上昇した状態を維持することが分かった(47)。報告されたところによると、肝細胞がんにおいては、血清中のIFN-γレベルが低いことは、疾患再発の予測因子となる(44)。しかしながら近年では、ますます多くの研究によりヒト黒色腫におけるIFN-γの異なる腫瘍化促進活性が明らかになった。
日焼けの場合においては、マクロファージがその領域に補充され、IFN-γを分泌し、これによりがん細胞の微小環境を変えることができる(70)。UVB-HGF/SF遺伝子導入マウスモデルにおいては、IFN-γを遮断するとマクロファージによって増強される黒色腫増殖及び生存が効果的に消失する(90)。マクロファージによるIFN-γ媒介NO産生は病原性微生物に対する防御免疫の中心的役割を果たすけれども(52)、初期のマウス試験からT細胞に由来するIFN-γは、マクロファージの活性化サイクルを開始することによりT細胞の増殖を抑制するNO産生を活性化する(4,81)ことが分かった。他の研究でも矛盾なく、NOの増加は免疫抑制と関連することが示され(79)、少なくとも部分的にはUV誘導局所免疫抑制に寄与することができ(65)、その後細胞増殖の刺激及びがんで観察される浸潤能力を促進する(31,85)ことができる。
Lolliniのグループにより、IFN-γ処置を行うと、インビトロでは細胞増殖が99%阻害されたにも関わらず、マウス黒色腫では抗増殖効果とは独立して肺転移数がおよそ20倍増加して腫瘍転移数が著しく増加することが示された(49)。我々の研究でもやはり、IFN-γにより黒色腫細胞の浸潤及び転移能力が著しく増加することが観察された(図1)。近年の別の研究も矛盾なく、IFN-γにより、主要な組織適合性複合体クラスIIに関連するインバリアント鎖として知られるCD74の発現量が増加することが分かり、これはリガンドと相互作用し、それにより黒色腫中のPI3K/AKT経路が活性化され、腫瘍生存及び増殖につながる(74)。ヒト黒色腫におけるIFN-γのこの注目すべき腫瘍化促進活性はまた、第III相臨床試験においても観察され、IFN-γを毎日皮下注射する補助療法を行っても治療意図をもって切除した高リスクのCM患者の無病生存期間又は全生存期間は改善されないことが分かり、臨床的に有益な応用に対する強力な根拠を構成する(59)。しかしながら、IFN-γ媒介腫瘍化促進効果の分子メカニズムは、まだ完全には理解されていない。他の腫瘍と比較して異なる黒色腫におけるIFN-γの応答から、IFN-γは特有のシグナル経路を活性化し、疾患の進行を促進できることが示唆される。
我々の研究で示されるように、IFN-γ処置により黒色腫初代細胞のnNOS発現が優位に誘導されるが、同量のIFN-αではnNOSレベルが著しく減少することが分かった。検出された細胞内NOレベルは矛盾することなく、nNOS発現レベルと相関し、IFN-γ.曝露後は増加した。nNOS-NOシグナル伝達の制御に対するIFN-α及びIFN-γの効果は、黒色腫患者における2種類のIFNアイソタイプの異なる臨床応答を説明することに役立てることができ、IFN-γで刺激された黒色腫進行の原因への新しい洞察も提供する。さらに、ヒト黒色腫のPD-L1媒介免疫抑制におけるnNOS-NOシグナル伝達の新規メカニズムを明らかにした。nNOS阻害剤は、黒色腫細胞中のIFN-γによりPD-L1の誘導を効果的に戻した。さらに、我々のインビボ研究から、nNOS阻害剤MAC-3-190は、異種移植腫瘍中のPD-L1発現を10mg/kg/日の低用量であっても有意に低減することが分かった。IFN-γで刺激された黒色腫進行及びPD-L1媒介免疫抑制におけるnNOS-NOシグナル伝達の重要な役割から、IFN-γ-nNOS-NO-PD-L1シグナル伝達系を標的とすることによる黒色腫の補助療法のための特有の戦略がもたらされる(図8)。
アプリン/アピリミジンエンドヌクレアーゼ-1/酸化還元因子-1(APE/Ref-1)は、初めはDNAエンドヌクレアーゼとして認識された多機能タンパク質であり、酸化還元依存的方式と酸化還元非依存的方式の両方で各種核転写因子活性を制御することが分かっている(82)。以前の研究から、ヒト黒色腫においては、過剰に活性化されたAPE/Ref-1は酸化還元の不平衡に感受性があり、DNA修復活性及び酸化還元制御活性を持つことにより疾患進行及び薬剤耐性の発生に重要な役割を果たすことが実証された(82,83)。ROSに加えて、NOはAPE/Ref-1をフィードフォワード方式で活性化し、黒色腫細胞中のAPE/Ref-1が恒常的に過剰発現する(87)。初期の膵がん研究において、研究者らはSTAT3の転写活性がAPE/Ref-1の活性により直接制御され(14)、そのことは誘導型複合体により生じることができることを実証した(67)。
下流の標的として、転写因子STAT1及びSTAT3は、IFN-γにより制御されることがよく知られている。IFN-γがJAK1受容体及びJAK2受容体に結合すると、これらのSTATはリン酸化により続いて活性化され、それによりSTAT二量体は核内に移動し、ガンマ活性化シーケンス(GAS)に結合する。活性化された遺伝子のパターンが異なるので、細胞内のシグナルを再度向けることができ、その後腫瘍発生などの生物学的変化が生じる(8)。STAT1は概して、腫瘍抑制因子とみなされていたが(8)、過剰に活性化されたSTAT1は腫瘍プロモーターとしても働くことができるという増えつつある証拠がある(12)。黒色腫のSTAT1をノックダウンすると、インビトロとインビボの両方で遊走能力及び浸潤能力が遅くなることが分かった(69)。反対に、免疫細胞中のSTAT1が活性化すると黒色腫に対する免疫応答を活性化する(72)。
STAT3は、黒色腫を含む各種型のがんにおいて広範に研究され、黒色腫の生存及び増殖におけるシグナル経路に寄与する各種遺伝子の制御に関連づけられた(8,40)。ヒト腫瘍における活性化されたSTATシグナル伝達は文書により十分に裏付けられ、近年では、研究者らは治療介入のためにSTAT3シグナル伝達を標的とする分子的薬理学的戦略を開発しつつある。
我々の研究から、STAT1/3の発現レベルと活性の両方がIFN-γ処置後に上昇し、MAC-3-190及びHH044での同時処置により消失することが分かった。我々のデータから、nNOS-NOシグナル伝達はIFN-γで活性化されたSTAT1/3シグナル伝達において重要な役割を果たせることが示唆される。nNOSを標的とすると、黒色腫増殖及び転移に関与するIFN-γで活性化されたSTAT1/3系を阻害することにより腫瘍進行を効果的に遮断することができる。
我々のRPPAの結果から、IFN-γ処置を施すと黒色腫患者において予後不良及び疾患進行と関連するPD-L1、c-Myc、及びHIF1αなどの遺伝子の発現が誘導される(15,41,45,48)。注目すべきことに、我々のデータから、IFN-γによるPD-L1の誘導は用量依存的であり、直接制御メカニズムが関与できることを示す。近年では、蓄積された証拠からIFN-γががん細胞の微小環境を変えられることが示され、これによりがん細胞は免疫応答から回避することができる。この効果は部分的には、NOによるTリンパ球増殖の抑制が媒介することができる(5,32,66,81)。
がん細胞の表面に発現したPD-L1は、T細胞上のPD-1と結合し、その後T細胞受容体(TCR)の下流の抑制性シグナル伝達の引き金となる(29,78)。近年では、ますます多くの研究によりPD-L1発現の増加を介して免疫抑制微小環境を育成する、黒色腫免疫におけるIFN-γの決定的な役割が立証されている(28,60)。UCLAのRibasのグループでは、PD-L1発現の制御はJAK1/2-STAT1/3-IRF1系を経由することを見出した(28)。PD-L1発現の主要な誘導因子として(29,74)、IFN-γはPD-L1腫瘍と腫瘍浸潤性リンパ球(TIL)の境界面で検出され、腫瘍PD-L1発現を駆動するIFN-γなどのサイトカインを分泌することによりTILが自身の抑制の引き金となることが示唆される(76)。近年の研究から、老年の黒色腫患者は、若い患者と比較して細胞傷害性Tリンパ球(CTL)に対する制御性T細胞(Treg)の個体数が多いので抗PD-1免疫療法に対する奏効率が良好であることを見出した(42)。このことは、抗増殖特性及び抗炎症特性を有するTregの個体数が多いとCD8CTLの活性と増殖を抑制できることを示唆する(71)。IFN-γはCTL細胞障害性機能と運動性を増加させるCTL化学誘引物質であることが分かっているが(11)、黒色腫細胞はPD-L1を増加させるようIFN-γシグナル経路を乗っ取る能力を獲得し、したがって免疫応答を回避できる。CD8及びPD-L1で染色した異種移植腫瘍試料からは矛盾なく、黒色腫細胞ではCD8+-TILが多く存在している領域のPD-L1発現レベルが高いことが示された。CD8染色で陰性の腫瘍領域におけるPD-L1発現量はまた、IFN-γ処置により上昇した。我々の研究からはやはり、MAC-3-190で同時処理すると異種移植腫瘍中のIFN-γ誘導型PD-L1の発現量が減少することが分かった。我々の研究における制限は、CD8CTLに対するTregの割合を決定するためのフォークヘッドボックスP3(FoxP3)染色が欠如していることであるが、現在進行中である。
近年のメカニズム研究から、ヒト黒色腫細胞においては、PD-L1発現は主にIFN-γで活性化されたJAK1/JAK2-STAT1/STAT2/STAT3-IRF1系により制御されることが分かった(28)。同様のメカニズムはまた、頭頸部がん研究においても明らかにされた(19)。このようなIFN-γに応答してのPD-L1の適応誘導は、がん細胞が自身を免疫―細胞媒介死滅から保護しようと試みる新しいメカニズムを説明する(78)。さらに新しい研究では、IFNが関連するJAKシグナル伝達の機能損失変異によりIFN-γによって誘導されたPD-L1に対する応答が欠如したPD-L1遮断の獲得耐性を生じる(6,28,93)。したがって、PD-L1の誘導を制御するシグナル経路の詳細な理解は、がんの免疫療法の改良に役立てることができる。
がん患者の免疫応答を救出するために小分子を開発することは利点が多いので、がん研究者の中ではますます注意を引き付けている。生物製剤とは異なって、小分子は安定で、経口投与することができ、大きさが小さいので腫瘍微小環境に細胞内曝露することも期待できる。生産、調製、及び生物製剤による治療を受けた患者に観察される免疫に関連する重度の有害事象に関連するコストも低い(80)。インドールアミン-2,3-ジオキシゲナーゼ(IDO1)は、トリプトファンをキヌレニンに酸化する原因となる酵素であり、黒色腫を含む多くの悪性腫瘍で過剰発現することが分かっている。IDO1を遮断すると現位置でのT細胞の直接的な再活性化をもたらすIL-2産生を効果的に回復する(73)。IDO1をがん免疫療法の新規な治療標的とみなして、研究者らは多くの非常に強力で選択性の高いIDO1阻害剤を開発した。それらの中では、IDO1の経口投与可能な医薬品阻害剤である、エパカドスタットは、インビトロとインビボの両方で潜在的な免疫調節活性及び抗悪性腫瘍活性を示す(89)。驚くべきことに、抗PD-1抗体であるキイトルーダをエパカドスタットと併用した転移性黒色腫についての注視した第III相治験は、無憎悪生存期間の有意な改善がなく、失敗し、合剤が全生存期間を延長することもなさそうだった。
我々の研究から、nNOS阻害剤を用いるとインビトロとインビボの両方でIFN-γ誘導型PD-L1を効果的に阻害することが初めて実証された。これらの知見は、黒色腫患者のPD-L1媒介免疫抑制を救出するためにnNOSを標的とする医薬品阻害剤を使用することに光を当てた。蓄積された証拠と併せて、我々の研究から、IFN-γ曝露時のPD-L1適応発現におけるnNOS媒介NOシグナル伝達の重要な役割が示され、ヒト黒色腫のnNOS-NOシグナル伝達を標的とすることにより有効なPD-L1遮断療法を開発する新規戦略をもたらす。インビトロの知見と一致して、低用量のMAC-3-190(5mg/kg)を用いて治療するとIFN-γによる腫瘍増殖の誘導が効果的に減少した。注目すべきことに、新規に合成されたnNOS阻害剤である、HH044単独でも有望なインビボ抗黒色腫活性が示された。
まとめると、我々の研究では、新規な作用メカニズムを仮定すれば、小分子阻害剤を使用してnNOS-NOシグナル伝達を標的とすることは、NOの産生量を減少させることによりnNOSで刺激された黒色腫進行を抑制するだけでなく、IFN-γで活性化されたSTAT1/3及びPD-L1も抑制し、黒色腫治療の有効な戦略とすることができることを実証した。これらの選択性が高く、生体利用可能で、強力な阻害剤を備えると、nNOS-NOを標的とする我々の革新的な手法は、次の数年以内に臨床状況に移るときに大きな影響を与えることになる。
技術革新
我々の研究から、IFN-γで刺激された黒色腫進行におけるインビトロとインビボの両方でのnNOSの重要な役割が実証され、黒色腫治療を改良するための革新的手法としてnNOSを標的とする医薬品阻害剤を使用することに光が当たった。我々の研究はまた、IFN-γ誘導型PD-L1の制御におけるnNOSの重要な役割も実証し、これによりnNOSを標的とすることは合成小分子を使用する黒色腫患者の効果的な免疫療法を開発する新規戦略として役立つことが示される。
材料と方法
細胞株、化学物質及び試薬。ヒト黒色腫細胞株A375、WM115、及びSk-mel-28は、アメリカ合衆国培養細胞系統保存機関(ATCC;Manassas,VA)から得られ、WM3211はRockland Immunochemicals社(Limerick,PA)から得られた。細胞株を、10%ウシ胎児血清(FBS;#26140079;Gibco,Waltham,MA)を加えたダルベッコ変法イーグル培地(DMEM;#11995073;Gibco,Waltham,MA)(A375)あるいはイーグル最小必須培地(EMEM)(WM115,Sk-mel-28)、又は2%FBSを加えた腫瘍専門培地(WM3211)で培養した。IFN-γは、インビトロジェン(Thermo Fisher Scientific,Waltham,MA)から購入し、IFN-αは、PBL Assay Science社(Piscataway,NJ)に発注した。
抗体。マウスモノクローナル抗ヒトNOS1、STAT3、p-STAT3、ラミンA/C(sc-17825;sc-8019;sc-8059;sc-398927;Santa Cruz Biotechnology,Dallas,TX)及びマウスモノクローナル抗ヒトβ-アクチン(8H10D10;Cell Signaling Technology,Danvers,MA)抗体を一次抗体として使用し、西洋ワサビペルオキシダーゼ標識抗マウス(1:5,000;Cell Signaling Technology,Danvers,MA)を二次抗体として使用した。Alexa Fluor488に結合されたウサギモノクローナルPD-L1(25048,Cell Signaling Technology,Danvers,MA)をフローサイトメトリー及び免疫蛍光法による細胞外発現解析用に使用した。
タンパク質単離とウエスタンブロット法。他に断らない限り全ての試料を4℃に維持した。1%プロテアーゼ阻害剤カクテル(PIC)を含む1倍溶解バッファー(9803S;Cell Signaling,Danvers,MA)中で細胞懸濁液を15分間インキュベートし、次いで15秒間オンで15秒間オフの1分間40%の振幅で超音波処理により溶解することにより全細胞溶解物を集めた。4℃、14,000g-1で10分間遠心分離を使用してタンパク質試料を単離した。
核及び細胞質のタンパク質抽出法は、他で説明する(84)。細胞を遠心分離により集めて1%PICを含むバッファーA(10mMHEPES,pH7.9,10mMKCl,0.150mM MgCl,0.5mMDTT,0.2mMPMSF)に再懸濁し、10分間膨張させた。10%NP-40を添加し、ボルテックスして細胞を溶解した。試料を14,000g-1で30秒間遠心沈殿して細胞質画分を分離した。ペレット状の核を1%PICを含むバッファーC(20mMHEPES,20%グリセロール,0.42MNaCl,0.15mMMgCl,0.2mMEDTA,0.5mMDTT、及び0.2mMPMSF)中に再懸濁し、インキュベートし、次いで14,000g-1で30分間遠心沈殿して細胞片を除去した。次いでバッファーD(20mMHEPES,20%グリセロール,50mMKCl,0.5mMEDTA,0.5mMDTT、及び0.2mMPMSF)を加えて核試料を希釈した。
Bradford assayにより検出された、等量のタンパク質を7.5%SDS-ポリアクリルアミドゲルにロードし、分解させ、次いでイモビロン-PSQポリフッ化ビニリデン(PVDF)膜(ISEQ00010;Merck KGaA,Darmstadt,Germany)にトランスファーした。製造業者の推奨のとおり、膜を10%ノンファットミルク(NOS1,STAT1/2,アクチン、ラミンA/C)又は5%ウシ血清アルブミン(BSA;SH3057402;Fisher Scientific, Waltham,MA)(p-STAT1/3)を用いてブロックし、次いで室温で1時間又は4℃で一晩、一次抗体でインキュベートし、その後室温で1時間、二次抗体でインキュベートした。各抗体インキュベーション後にTBS-Tでブロットを広範に洗浄した。SuperSignal西洋ワサビペルオキシダーゼ化学発光試薬(1859674;1859675;Thermo Fisher Scientific,Waltham,MA)を使用して標識バンドを検出し、Bio-Rad ChemiDoc XRSシステムを使用して画像を撮影し、解析した。
逆相タンパクアレイ。培養皿に蒔いた細胞を250units/mLのIFN-α又はIFN-γで72時間処理した。1倍PBSで洗浄後、溶解バッファー(1%TritonX-100,50mMHEPES,pH7.4,150mMNaCl,1.5mMMgCl,1mMEGTA,100mMNaF,10mMピロリン酸ナトリウム、1mMNaVO,10%グリセロール及び1%PIC)をプレートに加え、その後氷上で20分間時々振動を加えながらインキュベートした。次いで削り取りにより試料を集め、4℃、14,000g-1で10分間遠心沈殿した。ブラッドフォード法によりタンパク質濃度を定量化し、溶解バッファーで1.5μg/μLに調整した。細胞溶解物を次いで4×SDSサンプルバッファー(40%グリセロール,8%SDS,0.25MTris-HCl,pH6.8、10%BME含有)と混合した。極微量の連続希釈タンパク質試料をニトロセルロースで被覆したスライド上に少量載せ、検証済みの一次抗体とビオチン結合二次抗体で探索した。DakoCytomation社で触媒されたシステム(Dako)を用いて信号を増幅し、ジアミノベンジジン(DAB)比色反応により可視化した。Supercurve Fitting及びタンパク質ローディング用に正規化したタンパク質発現により希釈曲線をフィットさせた。
フローサイトメトリーにより検出されたPD-L1発現レベル。培養皿に蒔いた細胞を3μMのnNOS阻害剤がある場合とない場合においてIFN-α又はIFN-γで72時間処理した。処理済みの細胞を遠心分離により集め、37℃で10分間4%ホルムアルデヒドの1×PBS溶液を用いて固定した。次いでこの細胞をインキュベーションバッファー(0.5%BSAの1×PBS溶液)で洗浄し、その後室温で2時間暗闇の中でPD-L1抗体でインキュベートした(1:100希釈)。解析用に平均蛍光強度(MFI)を測定し、記録した。
免疫蛍光法により検出されたPD-L1発現レベル。A375細胞をカバーガラス上に蒔き、3μMのnNOS阻害剤存在下又は非存在下で250units/mLのIFN-α又はIFN-γで72時間インキュベートした。処理後、カバーガラス上の細胞を室温で15分間4%ホルムアルデヒド/PBSで固定し、その後氷冷100%メタノールで-20℃で10分間インキュベートした。次いで試料をブロッキングバッファー(1×PBS,5%ウマ血清、0.3%TritonX-100)中で60分間インキュベートし、次いで希釈バッファー(1×PBS,1%BSA,0.3%TritonX-100)の1:50PD-L1抗体希釈中で4℃で一晩インキュベートした。染色試料をPBSですすぎ、次いでDAPI蛍光染色試薬により暗闇の中で1時間硬化させた。BZ-X700顕微鏡(Keyence,Itasca,IL)を使用してスライドを可視化し、記録した。
細胞内一酸化窒素レベルの検出。96穴プレートで培養した細胞を100units/mLのIFN-α又はIFN-γで48時間処理した。インキュベーション時間が終了すると、培地を除去し、ハンクス平衡塩溶液(HBSS)に交換した。1μMの4-アミノ-5-メチルアミノ-2’,7’-ジフルオロフルオレセイン(DAF-FM)プローブを各条件に加え、励起波長及び発光波長がそれぞれ485nm及び538nmである蛍光マイクロプレートリーダーを用いてDAF-FMにより生じる蛍光レベルを検出した。
nNOS shRNAノックダウン。コントロールGIPZと共にレンチウイルスnNOS shRNAmir(Dharmacon,Lafayette,CO)を使用して、nNOSのノックダウンを達成した。このshRNAを、lipofectamine 2000(Invitrogen,Carlsbad,CA)を用いて細胞内に導入した。7日間以上ピューロマイシンをインキュベーションすることにより、nNOSが欠損した安定発現細胞を選択し、nNOS発現のノックダウンは、ウエスタンブロットにより確認した。
インビボ異種移植黒色腫。動物処置法は全てチャップマン大学の動物実験委員会(IACUC)により認可された。ヌードマウス(Nu/Nu)をチャールスリバー(Wilmington,MA)から購入し、チャップマン大学の飼育器に無菌条件で収容し、養った。ヒトA375転移性黒色腫細胞を冷却したマトリゲル(354248;Corning,Corning,NY)に懸濁し、腫瘍が定着するようマウスの側腹部に皮下注射した(マウスあたり1×10細胞)。このマウスを、MAC-3-190(5mg/kg/日)がある場合とない場合において普通の生理食塩水又はIFN-γ(1000ユニット/マウス)の腹腔内投与で21日間処置した。腫瘍増殖を週に3回監視し、デジタルノギスを用いて測定した。腫瘍増殖は、腫瘍体積(mm)=[長さ×(幅)]/2として算出した。21日後にマウスを殺し、腫瘍異種移植片及び肺を除去し、秤量した。腫瘍異種移植片のうち半分は10%ホルマリン溶液中に固定し、他の半分をフローサイトメトリー用に処理した。固定した試料を次いで、薄片作成用にパラフィンワックスにさらに包埋し、PD-L1(790-4905;Ventana,Oro Valley,AZ)及びCD8T細胞(108M-98;Cell Marque,Rocklin,CA)の発現を可視化するためにベンタナベンチマークULTRAマシンを使用して特異抗体で染色した。PD-L1が染色された陽性細胞の割合を、ImageJ(https://imagej.nih.gov/ij/index.html)を使用して計数した。フローサイトメトリー用の異種移植腫瘍試料を、軟部腫瘍用の標準プロトコルにしたがってMiltenyi Biotec(130-095-929; Auburn, CA)のgentleMACS Dissociatorを使用して単細胞懸濁液に解離した。単細胞懸濁液は、次いで固定し、上述したようにPD-L1抗体で染色した。
統計解析。実験は全て、少なくとも2種類の異なるヒト黒色腫細胞株で実行した。示したデータは、少なくとも2回の独立した実験の代表値の平均±SDである。統計解析は、スチューデントt検定を用いることにより実行し、p値が0.05のものを統計的に有意であるとみなした。
略語
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実施例2―HH044:抗黒色腫活性並びにインビボ薬剤体内分布の検出及びイメージング
方法
HH044のインビボ抗黒色腫活性
1)腫瘍増殖及びHH044処理:メスの胸腺欠損ヌードマウス(4~6週齢、Nu/Nu088ホモ接合)をチャールスリバー(Wilmington, MA)から購入した。この動物試験は、チャップマン大学(Irvine, CA)の動物実験委員会(IACUC)からの認可のもとで実施した。マウスに、1×10A375ヒト黒色腫細胞の50%マトリゲル基底膜マトリクス(CB354248, Corning, Corning, NY)200μL溶液を皮下注射した。3日後、マウスを異なる実験処置グループに無作為に割り当てた。溶媒処置コントロールと比較して、nNOS阻害剤HH044を21日間一日一回腹腔内投与した(20mg/kg)。体重および腫瘍サイズを試験の終わりまで毎週2回測定した。
2)A375黒色腫異種移植片中のPD-L1発現レベル。試験の終わりまで、異種移植片腫瘍サンプルの一部を軟部腫瘍用の標準プロトコルにしたがってMiltenyi Biotec(130-095-929; Auburn, CA)のGentle MACS Dissociatorを使用して単細胞懸濁液に解離することにより、フローサイトメトリー用に処理した。次いで単細胞懸濁液を集め、1×PBS中の4%ホルムアルデヒドを37℃で10分間使用して固定した。この細胞をその後、インキュベーションバッファー(1×PBS中の0.5%BSA)で洗浄し、続いて室温で2時間暗闇の中でPD-L1抗体でインキュベートした(1:100希釈)。解析用に平均蛍光強度(MFI)を測定し、記録した。
インビボ体内分布の検出
1)組織試料からの化合物の単離:20mg/kg/日の投与量の生理食塩水又はHH044を、4週間腹腔内投与(各グループにつきn=6)により投与した。次いで腫瘍及び臓器を集め、秤量した。組織100mg毎にMilli-Q水を300μL加え、その後手動で均質化した。ホモジネートを同量のアセトニトリルとボルテックスで混合し、その後4℃、2500g-1で4分間遠心分離した。Milli-Q水1mLを集めた上清に加え、次いでクロロホルムとイソプロパノールの混合物(割合1:1)6mLを抽出用に加えた。この混合物をボルテックスにより混合し、4℃、2500g-1で5分間遠心分離した。Speedvacを使用して集めた有機層をさらに遠心分離して溶媒を蒸発させた。乾燥させた試料をメタノールに再溶解し、化合物の有無をMALDI-TOFを使用して決定した。
2)液体クロマトグラフィー質量分析(LC-MS):MALDI-TOFによりHH044を含有すると決定された試料を、LC-MSによりさらに分析した。濃度が1μMと既知である内部標準を使用してHH044の濃度を決定した。Shimadzu HPLC-MS2020システム(Shimadzu MS Technologies, Japan)を使用するShimadzu Premier C18カラム(3.0μm,4.6×100mm)でクロマトグラフィー分離を実施した。0.05%ギ酸水溶液及びアセトニトリルから成る移動相を用いて、各試料20μLを流速0.4mL/minで溶出した。移動相中のアセトニトリルの割合を以下の、0~3分では15%、3~15分では55%、15~18分では100%、18~23分では5%のように最適化した。陽イオンモードで動作するESIインターフェースを備えたShimadzu2020質量分析計で、質量分析を実行した。決定された組織中のHH044濃度は、試料の重量に対して標準化した[1]。
インビボ薬剤分布のイメージング試験
a)VivoTag680XL標識HH044の合成:合成スキームに示すように(図10)、初めに一次アミンとのリンカーとしてβ-アラニンをHH044に結合させた(1)。β-アラニン(1.2mg、0.0065mmole、1.2当量)とHATU(2.48mg、0.0065mmole、1.2当量)の混合物を無水DMF200μlに溶解した。ジイソプロピルエチルアミン(5.6μl、0.033mmole、6当量)を、無水DMF200μlに溶解した後のHH044(1)(2.5mg,0.00544mmole)溶液に加えた。反応混合物を室温で2時間攪拌した。次いでこの反応混合物にジエチルエーテル15mLを加えて生成物を沈殿させた。沈殿した生成物をHO/アセトニトリルに溶解し、水/アセトニトリルをグラジエント溶媒として使用してHPLCにより精製した。末端NHをBocで保護したHH044-β-アラニンを、保持時間47分で溶出した。Boc保護基は、3MHClメタノール溶液を2時間攪拌しながら使用してβ-アラニンリンカーから除去した。次いでこの溶媒を蒸発させ、化合物をメタノール50μLに再溶解し、その後冷却した無水ジエチルエーテル15mLを加えて化合物2を沈殿させた。分子式が[C2830OS]で、530.1923と計算された化合物2(HH044-β-アラニン)に対してMALDI-TOF(m/z)すると、質量は531.1438[M+H]となった。
次に、インビボ蛍光タグVivoTag 680XLをHH044-β-アラニンに結合した。遊離β―アミノ基を有するHH044-β-アラニン(2)(71μg,0.135μmole)を、DIPEA5μLを塩基触媒として含有する無水DMF100μLに溶解した。次いで、無水DMF100μLに溶解したVivoTag 680XLの溶液(250μg,0.0.135μmole)を化合物2の溶液に加えた。混合物を室温で2時間攪拌した。反応が終了した後、冷却したジエチルエーテルを加えてVivoTag-標識HH044-β-アラニン(化合物3)を沈殿させ、これを冷却したジエチルエーテルで3回洗浄し、さらなるイメージング試験のために真空乾燥した。
b)インビボ及びエクスビボイメージング:Vivotag680標識HH044 4μgを尾静脈を介してマウスに注射した。次いでこの動物をIVISスペクトルイメージングシステム(PerkinElmer, Waltham, MA)を使用して各種時間間隔でスキャンした。Vivotag680-標識HH044から生じたインビボ蛍光をスキャンするために、マウスを中間ビニング及び視野絞り2の自動タイミングで、励起波長及び発光波長がそれぞれ675及び720nmで撮影した。
静脈内投与後の既定された時間間隔(0、2、及び4時間)でのエクスビボ蛍光イメージングについては、動物を安楽死させ、異種移植腫瘍、脳、肝臓、肺、腎臓、脾臓、及び心臓を切除し、通常の生理食塩水で手短に洗浄した。集めた臓器を次いで、IVISスペクトルイメージングシステムを使用して中間ビニング及び視野絞り2の自動タイミングで、励起波長及び発光波長がそれぞれ675及び720nmで撮影した。
結果
処置の終わりに、体、腫瘍、及び主要な臓器(肺、肝臓及び腎臓)を秤量した。21日間、20mg/kg/日のHH044で処置したマウスにおいては、最終腫瘍重量は、肺、肝臓及び腎臓の重量に著しい変化はなく、コントロールの最終腫瘍重量の61%まで減少した(図9A~B)。標本の大きさが小さい予備試験(n=5)を考慮すると、処置グループとコントロールグループ間の腫瘍重量の差は、統計的に有意ではなかった(p=0.054)。試験期間全体の間に、著しい全身毒性は観察されなかった。HH044処置を受けたマウスにおいては体重のわずかな減少が観察されたが(22.6g対コントロールグループの23.9g)、この減少量は10%未満であり、統計的に有意でなかった(p>0.05)。
図9Cに示すように、A375黒色腫異種移植片から集められた細胞懸濁液を分析すると、HH044処置後の腫瘍中のPD-L1発現レベルは、コントロールグループの76%まで有意に低減したことが実証された(p<0.05,n=5)。
HH044のインビボ分布をさらに決定するために、腫瘍異種移植片、肝臓、脳、及び腎臓を含む各種臓器から試料を集めた。MALDI-TOF分析を実施し、これにより腫瘍(図10E)、肝臓、及び腎臓(データ示さず)中でHH044の存在が確認された。これらの試料をLC-MSを用いてさらに分析した。内部標準(1μM)によって算出された推定HH044レベル及び曲線下の面積から、HH044濃度は腫瘍異種移植片中0.88μMに達し、nNOS阻害のKi値(0.005μM)の170倍を超えることが分かった(図10D)。これらのデータから、HH044はインビボでのnNOS阻害を効果的に阻害するのに十分な腫瘍中レベルに達することができることが示される。LC-MS分析でもまた、この化合物は腹腔内投与後24時間で肝臓、腎臓中でそれぞれ3.95μM及び6.00μMの濃度で見られることが分かり、HH044が肝臓又は腎臓経路を介して代謝され、排出されてもよいことが示される。
図10B及び10Cに示すように、A375黒色腫腫瘍を異種移植した生きたNu/Nuマウス中のインビボHH044分布も、IVISイメージングシステムを使用して調べた。結果から、標識HH044は、10分以内に異種移植腫瘍まで急速に分布し、IV投与後4時間まで可視化されたままだったことが分かった。腫瘍及び臓器の切除後のエクスビボイメージングでも同様のパターンを確認した。投与後2時間で、この化合物は主に腫瘍内に局在化し、腎臓及び肝臓でも見られたが、範囲は狭かった。4時間たっても、この化合物は腫瘍及び肝臓中に観察できたが、腎臓中で優位に観察できた。肝臓と腎臓で一貫して薬剤の存在量が増加したことから、薬剤の代謝と排出は主にこれら2個の臓器により処理されることが示される。注目すべきことに、インビボイメージング試験とエクスビボイメージング試験の両方で、脳をいくら調べても薬剤を観察できないことが分かり、血液脳関門を透過しないことが示される。
前の記述から、本発明の範囲と精神から逸脱することなく、さまざまな修正及び変更を本明細書中に開示された発明に対してなされてもよいことが、当業者にとっては容易に明らかとなるであろう。本明細書中に例示的に記述した発明は、本明細書中に具体的に開示されていないいかなる要素、制限もなく適切に実行することができる。利用されている用語及び表現は、記述的用語として使用され、限定的用語としては使用されず、このような用語及び表現の使用は、示され説明された特徴又はその部分のいかなる同等のものを排除することを意図するものではないが、本発明の範囲内ではさまざまな変更が可能であると理解されたい。したがって、本発明は、特定の実施形態及び任意の特徴により説明されているが、当業者は本明細書中に開示された概念の変更及び/又は変形に頼ってもよく、このような変更及び変形は本発明の範囲内であるとみなされることを理解すべきである。
本明細書においては多くの特許及び非特許文献に対する引用がなされている。引用した参考文献は、その全体を参照により本明細書に援用される。引用した参考文献中の用語の定義と比較して明細書中の用語の定義に矛盾がある場合には、明細書中の定義に基づいて用語を解釈すべきである。

Claims (20)

  1. 必要とする被験者における細胞増殖性疾患又は障害を治療する方法であって、前記方法は、前記細胞増殖性疾患又は障害を治療するための有効量の神経型一酸化窒素合成酵素(nNOS)阻害剤を前記被験者に投与することを含む、方法。
  2. 前記有効量の神経型一酸化窒素合成酵素(nNOS)の前記阻害剤は、PD-L1発現量の減少を含む前記被験者の免疫治療応答を誘導するのに有効である、請求項1に記載の方法。
  3. 前記被験者は黒色腫を有する、請求項1に記載の方法。
  4. 前記被験者は黒色腫を有し、IFN-γ刺激による黒色腫進行の発症を示しているまたは発症する危険がある、請求項1に記載の方法。
  5. 前記被験者は黒色腫を有し、nNOS発現レベルの上昇によって特徴づけられる黒色腫の発症を示している又は発症する危険がある、請求項1に記載の方法。
  6. 前記被験者は黒色腫を有し、プログラム死リガンド1(PD-L1)発現レベルの上昇によって特徴づけられる黒色腫の発症を示している又は発症する危険がある、請求項1に記載の方法。
  7. nNOSの前記阻害剤は、式を有する化合物MAC-3-190、又はその適切な薬学的な塩、溶媒和物あるいは水和物である、請求項1に記載の方法。
    Figure 2022512159000009
  8. nNOSの前記阻害剤は、式を有する化合物HH044、又はその適切な薬学的な塩、溶媒和物あるいは水和物である、請求項1に記載の方法。
    Figure 2022512159000010
  9. 前記被験者にIFN-αを投与することをさらに含む、請求項1に記載の方法。
  10. PD-L1阻害剤又はプログラム死受容体―1(PD-1)阻害剤を前記被験者に投与することをさらに含む、請求項1に記載の方法。
  11. 前記被験者にダカルバジンを投与することをさらに含む、請求項1に記載の方法。
  12. 前記被験者にテモゾロミドを投与することをさらに含む、請求項1に記載の方法。
  13. 必要とする被験者に対して免疫治療を施す方法であって、前記方法は、前記被験者の免疫治療応答を誘導するために有効量の神経型一酸化窒素合成酵素(nNOS)阻害剤を前記被験者に投与することを含む、方法。
  14. 前記免疫治療応答には、プログラム死リガンド1(PD-L1)発現量の減少が含まれる、請求項13に記載の方法。
  15. 前記被験者は、nNOS発現レベルの上昇によって特徴づけられる疾患又は障害を有する、請求項13に記載の方法。
  16. 前記被験者は、プログラム死リガンド1(PD-L1)発現レベルの上昇によって特徴づけられる疾患又は障害を有する、請求項13に記載の方法。
  17. nNOSの前記阻害剤は、式を有する化合物MAC-3-190、又はその適切な薬学的な塩、溶媒和物あるいは水和物である、請求項13に記載の方法。
    Figure 2022512159000011
  18. nNOSの前記阻害剤は、式を有する化合物HH044、又はその適切な薬学的な塩、溶媒和物あるいは水和物である、請求項13に記載の方法。
    Figure 2022512159000012
  19. 前記被験者にIFN-αを投与することをさらに含む、請求項13に記載の方法。
  20. PD-L1阻害剤又はPD-1阻害剤を前記被験者に投与することをさらに含む、請求項13に記載の方法。
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