JP2022515504A - グルタチオン(gsh)代謝経路阻害剤を含むswi/snf複合体欠損がんの治療方法 - Google Patents

グルタチオン(gsh)代謝経路阻害剤を含むswi/snf複合体欠損がんの治療方法 Download PDF

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Abstract

本発明は、グルタチオン(GSH)代謝経路阻害剤を含むSWI/SNF複合体欠損がんを治療するための方法、SWI/SNF複合体欠損がんにおける治療のためのグルタチオン(GSH)代謝経路阻害剤を含む医薬組成物、及びSWI/SNF複合体欠損がんの治療に使用するためのグルタチオン(GSH)代謝経路阻害剤を提供する。本発明はまた、グルタチオン(GSH)代謝経路阻害剤に対して感受性のある患者を検出及び/又は選択するための方法を提供する。

Description

特許法第30条第2項適用申請有り ウェブサイトのアドレス: (1)https:/www.cell.com/cancer-cell/fulltext/S1535-6108(18)30581-6 (2)https://www.cell.com/cms/10.1016/j.ccell.2018.12.009/attachment/24322331-9f67-417d-8034-a92a13b5c9c7/mmc1.pdf (3)https://www.cell.com/action/showPdf?pii=S1535-6108%2818%2930581-6 (4)https://www.cell.com/cancer-cell/pdfExtended/S1535-6108(18)30581-6 (5)https://doi.org/10.1016/j.ccell.2018.12.009 掲載日:平成31年1月24日 [刊行物等] The 4th Asia-Pacific Ovarian Cancer Laparotomic and Laparoscopic Operation (APOLLO) Symposium 開催日:令和1年5月18日 [刊行物等] 第23回日本がん分子標的治療学会学術集会 抄録集 頒布日:令和1年5月 [刊行物等] 第23回日本がん分子標的治療学会学術集会 開催日:令和1年6月13日 [刊行物等] The Environmental Response V 17th JBS Biofrontier Symposium 開催日:令和1年9月14日 [刊行物等] 第78回日本癌学会学術総会 開催日:令和1年9月28日 [刊行物等] ウェブサイトのアドレス: (1)https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0006291X19322041?via%3Dihub (2)https://www.sciencedirect.com/journal/biochemical-and-biophysical-research-communications/vol/522/issue/2 (3)https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2019.11.078 掲載日:令和1年11月22日
関連出願の相互参照
この出願は、2018年12月27日に出願された米国仮出願第62/785,458号及び2019年9月19日に出願された米国仮出願第62/902,480号に対し、米国特許法第119条(e)に基づく優先権の利益を主張しており、それぞれの開示は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
本発明は、グルタチオン(GSH)代謝経路阻害剤を含むSWI/SNF複合体欠損がんを治療するための方法、SWI/SNF複合体欠損がんにおける治療のためのグルタチオン(GSH)代謝経路阻害剤を含む医薬組成物、及びSWI/SNF複合体欠損がんの治療に使用するためのグルタチオン(GSH)代謝経路阻害剤に関する。
SWI/SNF複合体は、もともと酵母では、接合型スイッチング(SWI)又はショ糖発酵(SNF)に対する細胞応答に重要なタンパク質複合体として説明されていた。最近、SWI/SNF複合体は、いくつかのヒト疾患、特にがんに関連付けられている。SWI/SNFクロマチンリモデリング複合体のサブユニットをコードする遺伝子の機能喪失型変異は、すべてのヒトのがんの約20%に見出される。このような変異は、転写のためのクロマチンリモデリング、DNA損傷修復、DNA複製、及びクロマチン分離に障害をきたすため、転写ホメオスタシスを妨害することによって腫瘍形成を促進すると考えられている。SWI/SNFクロマチンリモデリング複合体の成分をコードするARID1A遺伝子は、いくつかの難治性がんでは頻繁に変異が認められる。前記遺伝子は、卵巣明細胞がん(OCCC)の約46%、胃がんの33%、胆管がんの27%及び膵臓がんの15%で変異しており[非特許文献1~4を参照]、これらのがんについてはすべて効果的な分子標的療法を欠いている。さらに、ARID1Aの欠損は、様々ながんの予後不良と関連している[非特許文献5を参照]。したがって、これらの難治性のがんに対する有効な治療法を開発するために、ARID1Aの欠損によって引き起こされる脆弱性を特定することに多大な努力が注がれてきた[非特許文献6を参照]。
同様に、SMARCA2(BRM)、SMARCA4(BRG1)、SMARCB1、PBRM1などのSWI/SNF複合体の他の成分も、様々ながんで変異していることが知られている[非特許文献7を参照]。
酸化ストレスのホメオスタシスの調節は、細胞の生存にとって重要である。活性酸素種(ROS)は酸化ストレスを引き起こす。細胞のROSレベルは、ROSの生成と排除のバランスによって決定され、抗酸化防御メカニズムによって制御される。高レベルのROSは、細胞損傷と細胞死を引き起こす。したがって、抗酸化防御システムを標的にすることは、抗がん治療戦略であり得る。グルタチオン(GSH)は、グルタミン酸システインリガーゼ触媒サブユニット(GCLC)とグルタミン酸システインリガーゼ修飾サブユニット(GCLM)で構成されるATP依存性酵素グルタミン酸システインリガーゼシンテターゼ(GCL)、及びGSHシンテターゼ(GSS)によりシステイン、グルタメート及びグリシンから合成される豊富な抗酸化トリペプチド分子である[非特許文献8を参照]。GCLは、GSH合成中にシステインとのグルタメートライゲーションの律速段階を触媒する。システインは、GSH合成の律速前駆体基質である。細胞内システインレベルは、シスチン/グルタミン酸トランスポータXCTをコードするSLC7A11によって制御される。
慣用的分子標的薬は、がん細胞の増殖を活性化する遺伝子変異を選択的に阻害することができるが、遺伝子変異が検出され得ない多くの患者は、分子標的薬の標的ではない。しかしながら、分子標的薬を遺伝子の機能喪失型変異に適用することはできない。したがって、遺伝子の機能喪失型変異には新しい治療法が必要とされている。
遺伝子のいくつかの機能喪失型変異により、がん細胞に創薬可能な脆弱性がもたらされる。「合成致死性」とは、2つの遺伝子間の相互依存関係によって定義され、すなわち、どちらかの遺伝子のみが失われるのではなく、2つの遺伝子が同時に失われることが細胞死につながることを意味する。したがって、BRCA1及びBRCA2の変異を有する遺伝性乳がん及び卵巣がんに対するPARP1標的療法の成功に代表されるように、前述の有害な遺伝子変異を有するがん細胞は、合成致死標的の阻害に対して脆弱なものとなる[非特許文献9を参照]。
しかしながら、SWI/SNF複合体欠損がんの効率的な治療戦略は確立されていない。本発明の目標は、創薬可能な標的を特定することにより、SWI/SNF複合体欠損がんを治療するための有効な治療戦略を開発することである。
N Engl J Med 363(2010)1532-1543 Science330(2010)228-231 Nature 505(2014)495-501 Cell173(2018)305-320 Oncotarget 6(2015)39088-39097 Oncotarget 7(2016)56933-56943 Cancer Letters 419(2018)266-279 Biomed.Res.Int.2017,Article ID 9584932 Lord and Ashworth,2016
グルタチオン(GSH)を構成するエレメントであるシステインを運ぶSCL7A11タンパク質の発現がSWI/SNF複合体欠損がんでは抑制されるため、GSHのレベルも低下すること(「機能喪失によるメタボローム異常」と呼ばれる)が予想外にも発見された。この現象は、正常細胞では見られない。
さらに、GSH自体又はGSH合成酵素が阻害されると、GSHのレベルが容易に低下し、次いでROSが過剰になり、SWI/SNF複合体欠損がん細胞のアポトーシスが誘導される。本発明者らは、SWI/SNF複合体遺伝子変異を有する様々ながんが、GSH又はGSH合成酵素(「合成致死標的」)の阻害剤を使用して治療され得ることを発見した。この新しい治療法は「合成致死性治療法」と呼ばれている。具体的には、第1の実施形態において、本発明は、有効量のグルタチオン(GSH)代謝経路阻害剤をそれを必要とする哺乳動物に投与することを含む、SWI/SNF複合体欠損がんを治療するための方法を提供する。
第2の実施形態において、本発明は、がんを有する患者におけるSWI/SNF複合体タンパク質欠損の存在を検出することを含む、グルタチオン(GSH)代謝経路阻害剤に対して感受性のある患者を検出及び/又は選択するための方法を提供する。
第3の実施形態において、本発明は、SWI/SNF複合体欠損がんを治療するための有効量のグルタチオン(GSH)代謝経路阻害剤を含む医薬組成物を提供する。
第4の実施形態において、本発明は、SWI/SNF複合体欠損がんの治療に使用するためのグルタチオン(GSH)代謝経路阻害剤を提供する。
第5の実施形態において、本発明は、(a)グルタチオン(GSH)代謝経路阻害剤、及び(b)SWI/SNF複合体欠損がんを治療するための使用説明書を含むキットを提供する。
図1-1は、ARID1A欠損がん細胞がPRIMA-1及びAPR-246に対し選択的に感受性があることを示す。図1-1のAは、ARID1A-WT HCT116細胞及びARID1A-KO HCT116細胞の全細胞抽出物におけるARID1A及びβ-アクチンのイムノブロッティングを示す。図1-1のBは、ARID1A-KO細胞の増殖を選択的に抑制する化合物のスクリーニングを示すスキームを示す。図1-1のCは、334の化合物(それぞれ10μM)で5日間処理した後の、ARID1A-WT HCT116細胞及びARID1A-KO HCT116細胞の細胞生存率のヒートマップを示す。赤い矢印は、PRIMA-1で処理した試料による結果を示す。 図1-2は、ARID1A欠損がん細胞がPRIMA-1及びAPR-246に対し選択的に感受性があることを示す。図1-2のDは、3.7μMのPRIMA-1で5日間処理した後のARID1A-WT HCT116細胞及びARID1A-KO HCT116細胞の細胞生存率を示している。図1-2のEは、2.5μMのPRIMA-1で10日間処理した後のARID1A-WT HCT116細胞及びARID1A-KO HCT116細胞のコロニー形成を示す。図1-2のFは、3.7μMのAPR-246で5日間処理した後のARID1A-WT HCT116細胞及びARID1A-KO HCT116細胞の細胞生存率を示す。図1-2のGは、2μMのAPR-246で10日間処理した後のARID1A-WT HCT116細胞及びARID1A-KO HCT116細胞のコロニー形成を示す。 図1-3は、ARID1A欠損がん細胞がPRIMA-1及びAPR-246に対し選択的に感受性があることを示す。図1-3のHは、示された細胞株の全細胞抽出物におけるARID1A及びβ-アクチンのイムノブロッティングを示す。 図1-4は、ARID1A欠損がん細胞がPRIMA-1及びAPR-246に対し選択的に感受性があることを示す。図1-4のIは、11μMのAPR-246で3日間処理した後のがん細胞株の細胞生存率を示す。図1-4のJは、1μMのAPR-246で14日間処理した後の卵巣がん細胞株のコロニー形成を示す。図1-4のKは、ARID1A cDNAの異所性発現を伴う又は伴わないARID1A欠損TOV21Gがん細胞の全細胞抽出物におけるARID1A及びβ-アクチンのイムノブロッティング(左)並びに11μMのAPR-246で3日間処理した後のこれらの細胞の細胞生存率を示す(右)。 図1-5は、ARID1A欠損がん細胞がPRIMA-1及びAPR-246に対し選択的に感受性があることを示す。図1-5のLは、40μMのAPR-246で24時間処理した後、発現が変化したARID1A-WT HCT116細胞及びARID1A-KO HCT116細胞の遺伝子数と、WikiPathwaysデータベース分析による、ARID1A-KO細胞において発現が大幅に変化した6,429個の遺伝子の中で最も濃縮された上位5つの経路を示すベン図を示す。 図1-6は、ARID1A欠損がん細胞がPRIMA-1及びAPR-246に対し選択的に感受性があることを示す。図1-6のMは、40μMのAPR-246で24時間処理した後のARID1A-WT HCT116細胞及びARID1A-KO HCT116細胞における2つのアポトーシス関連経路の遺伝子発現プロファイルを示す。赤色矢印の頭は、NOXA遺伝子のプロファイルを示す。 図1-7は、ARID1A欠損がん細胞がPRIMA-1及びAPR-246に対し選択的に感受性があることを示す。図1-7のNは、20μMのAPR-246で24時間処理した後のARID1A-WT HCT116細胞及びARID1A-KO HCT116細胞におけるNOXAの相対的なmRNAレベルを示す。図1-7のOは、40μMのAPR-246で24時間処理した後の、ARID1A-WT HCT116細胞及びARID1A-KO HCT116細胞の全細胞抽出物におけるARID1A、NOXA、及びβ-アクチンのイムノブロッティングを示す。図1-7のPは、10μMのAPR-246で48時間処理した後の、ARID1A-WT HCT116細胞及びARID1A-KO HCT116細胞における切断型カスパーゼ-3/7陽性アポトーシス細胞の検出を示す。図1-7のQは、15μMのAPR-246で48時間処理した後の、ARID1A-WT HCT116細胞及びARID1A-KO HCT116細胞におけるアネキシンV陽性アポトーシス細胞の検出を示す。図1-7のRは、50μMのAPR-246で48時間処理した後の卵巣がん細胞株におけるアネキシンV陽性アポトーシス細胞の検出を示す。(図1-2のD、F、図1-4のI、K、図1-7のN、P、Q、及びR)のデータは、平均±SDとして表される。図S1及び表S1も参照。表S1は、5日間334の化合物(10μM)により処理した場合のHCT116ARID1A-WT及びARID1A-KOの細胞生存率を示している。図1-1~図1-7に関連する。 図2-1は、ARID1A欠損細胞がGSH阻害に対して脆弱であることを示す。図2-1のAはAPR-246の候補標的の概略図を示す。図2-1のBは、24時間APR-246で処理した後のARID1A-WT HCT116細胞及びARID1A-KO HCT116細胞における相対GSHレベルを示す。図2-1のCは、24時間APR-246で処理した後のARID1A-WT HCT116細胞及びARID1A-KO HCT116細胞における相対TrxR活性を示す。図2-1のDは、48時間APR-246で処理した後のARID1A-WT HCT116細胞及びARID1A-KO HCT116細胞における相対ROSレベルを示す。 図2-2は、ARID1A欠損細胞がGSH阻害に対して脆弱であることを示す。図2-2のEは、40μMのAPR-246で24時間処理したARID1A-WT HCT116細胞及びARID1A-KO HCT116細胞のシグナル強度の、未処理細胞における対応するシグナル強度に対する比率のヒートマップを示す。図2-2のFは、25μM又は50μMのAPR-246で24時間処理した後の、ARID1A-KO HCT116細胞の全細胞抽出物におけるJNK、ホスホ-JNK(pJNK)、及びβ-アクチンのイムノブロッティングを示す。赤色矢印の頭は、JNKのリン酸化型を示す。図2-2のGは、5μMのAPR-246で16時間処理した後の、RMG-I細胞、TOV21G細胞、及びOVISE細胞における相対GSHレベルを示す。 図2-3は、ARID1A欠損細胞がGSH阻害に対して脆弱であることを示す。図2-3のHは、5μMのAPR-246で48時間処理した後の、RMG-I細胞、TOV21G細胞、及びOVISE細胞における相対ROSレベルを示す。図2-3のIは、30μMのAPR-246で24時間処理した後の、ARID1A cDNAの異所性発現を伴う場合又は伴わない場合でのARID1A欠損TOV21Gがん細胞における相対GSHレベルを示す。図2-3のJは、30μMのAPR-246で48時間処理した後の、ARID1A cDNAの異所性発現を伴う場合又は伴わない場合でのARID1A欠損TOV21Gがん細胞における相対ROSレベルを示す。 図2-4は、ARID1A欠損細胞がGSH阻害に対して脆弱であることを示す。図2-4のKは、30μMのAPR-246で48時間処理した後の、ARID1A cDNAの異所性発現を伴う場合又は伴わない場合でのARID1A欠損TOV21Gがん細胞における細胞生存率を示す。図2-4のLは、5mMのNAC又は5mMのGSH-MEEでの同時処理を行わない場合又は同時処理を行う場合における、40μMのAPR-246で24時間処理した後のARID1A-KO HCT116細胞での相対GSHレベルを示す。図2-4のMは、5mMのNAC又は5mMのGSH-MEEでの同時処理を行わない場合又は同時処理を行う場合における、40μMのAPR-246で48時間処理した後のARID1A-KO HCT116細胞での相対ROSレベルを示す。 図2-5のNは、5mMのNAC又は5mMのGSH-MEEでの同時処理を行わない場合又は同時処理を行う場合における、40μMのAPR-246で48時間処理した後のARID1A-KO HCT116細胞での細胞生存率を示す。図2-5のOは、5mMのNAC又は5mMのGSH-MEEでの同時処理を行わない場合又は同時処理を行う場合における、40μMのAPR-246で48時間処理した後のARID1A-KO HCT116細胞でのアポトーシスレベルを示す。(図2-1のB~図2-1のD、図2-2のG~図2-3のH及び図2-3のI~図2-5のO)のデータは、平均±SDとして表されている。図S2-1~図S2-7も参照。 図3-1は、GCLCがARID1A欠損がんの有望な合成致死標的であることを示す。図3-1のAは、GSH代謝経路に関与する分子とその生成物の阻害剤の概略図を示す。 図3-2は、GCLCがARID1A欠損がんの有望な合成致死標的であることを示す。図3-2のBは、GSH経路遺伝子のノックダウン後、5日目でのARID1A発現RMG-I細胞及びARID1A欠損TOV21G細胞における細胞生存率のヒートマップを示す。図3-2のCは、GSH経路遺伝子のノックダウン後、3日目でのARID1A発現RMG-I細胞及びARID1A欠損TOV21G細胞における相対GSHレベルのヒートマップを示す。図3-2のDは、GSH経路遺伝子のノックダウン後、3日目でのARID1A発現RMG-I細胞及びARID1A欠損TOV21G細胞における相対ROSレベルのヒートマップを示す。 図3-3は、GCLCがARID1A欠損がんの有望な合成致死標的であることを示す。図3-3のEは、BSO、スルファサラジン、化合物968、又は6-アミノニコチンアミドで3日間処理した後の、ARID1A発現RMG-I細胞及びARID1A欠損TOV21G細胞の細胞生存率を示す。 図3-4は、GCLCがARID1A欠損がんの有望な合成致死標的であることを示す。図3-4のFは、0.5μg/mLのドキシサイクリンでの処理によるGCLCのshRNAを介したノックダウン後3日目でのARID1A発現2008細胞及びARID1A欠損TOV21G細胞における相対GCLC mRNAレベルを示す。図3-4のGは、0.5μg/mLのドキシサイクリンでの処理によるGCLCのshRNAを介したノックダウン後3日目でのARID1A発現2008細胞及びARID1A欠損TOV21G細胞における細胞生存率を示す。図3-4のHは、0.5μg/mLのドキシサイクリンでの処理によるGCLCのshRNAを介したノックダウン後3日目でのARID1A発現2008細胞及びARID1A欠損TOV21G細胞における相対GSHレベルを示す。図3-4のIは、0.5μg/mLのドキシサイクリンでの処理によるGCLCのshRNAを介したノックダウン後3日目でのARID1A発現2008細胞及びARID1A欠損TOV21G細胞における相対ROSレベルを示す。 図3-5は、GCLCがARID1A欠損がんの有望な合成致死標的であることを示す。図3-5のJは、GCLC遺伝子のノックダウンから14日後の2008細胞及びTOV21G細胞のコロニー形成を示す。図3-5のKは、全細胞抽出物におけるGCLC及びβ-アクチンについてのイムノブロッティングを示す。図3-5のLは、親TOV21G細胞及びGCLCのノックダウン後にGCLCを安定して発現しているTOV21G細胞における相対GSHレベル(3日間)を示す。図3-5のMは、親TOV21G細胞及びGCLCのノックダウン後にGCLCを安定して発現しているTOV21G細胞における相対ROSレベル(3日間)を示す。図3-5のNは、親TOV21G細胞及びGCLCのノックダウン後にGCLCを安定して発現しているTOV21G細胞における細胞生存率(7日間)を示す。 図3-6は、GCLCがARID1A欠損がんの有望な合成致死標的であることを示す。図3-6のOは、33μMのBSOで3日間処理した後のがん細胞株の細胞生存率を示す。図3-6のPは、10μMのBSOで処理してから14日後の2008がん細胞、TOV21Gがん細胞、及びOVISEがん細胞のコロニー形成を示す。図3-6のQは、200μMのBSOで72時間処理した後の2008細胞、TOV21G細胞、及びOVISE細胞におけるアネキシンV陽性アポトーシス細胞の検出を示す。 図3-7は、GCLCがARID1A欠損がんの有望な合成致死標的であることを示す。図3-7のRは、全細胞抽出物におけるGCLC及びβ-アクチンについてのイムノブロッティングを示す。図3-7のSは、親TOV21G細胞及び100μMのBSOで処理した後にGCLCを安定して発現しているTOV21G細胞における相対GSHレベル(1日間)を示す。図3-7のTは、親TOV21G細胞及び100μMのBSOで処理した後にGCLCを安定して発現しているTOV21G細胞における相対ROSレベル(1日間)を示す。図3-7のUは、親TOV21G細胞及び100μMのBSOで処理した後にGCLCを安定して発現しているTOV21G細胞における細胞生存率(2日間)を示す。(図3-3のE~図3-4のI、図3-5のL~図3-6のO、図3-6のQ、及び図3-7のS~図3-7のU)のデータは、平均±SDとして表されている。図S3-1~図S3-5及び図S4-1~図S4-6も参照。 図4-1は、ARID1A欠損がん細胞のGSH阻害に対する脆弱性が、SLC7A11発現の低下によるGSH合成の低減によって引き起こされていることを示す。図4-1のAは、ARID1A発現細胞との比較において、ARID1A欠損細胞で有意にダウンレギュレートされた(倍率変化<-1.5)遺伝子の数を示すベン図を示す。図4-1のBは、ARID1A発現RMG-I細胞とARID1A欠損TOV21G細胞におけるSLC7A11 mRNA(左)とタンパク質(右)の相対的な発現を示す。図4-1のCは、親TOV21G細胞及びARID1Aを安定して発現しているTOV21G細胞におけるSLC7A11 mRNA(左)及びタンパク質(右)の相対的発現を示す。 図4-2は、ARID1A欠損がん細胞のGSH阻害に対する脆弱性が、SLC7A11発現の低下によるGSH合成の低減によって引き起こされていることを示す。図4-2のDは、ARID1A-WT HCT116細胞及びARID1A-KO HCT116細胞におけるSLC7A11mRNA(左)とタンパク質(右)の相対的な発現を示す。図4-2のEは、ARID1A-WT HCT116細胞及びARID1A-KO HCT116細胞におけるSLC7A11のTSS周辺でのARID1Aの局在性のChIP分析を示す。図4-2のFは、ARID1A-WT HCT116細胞及びARID1A-KO HCT116細胞におけるSLC7A11のTSS周辺でのBRG1の局在性のChIP分析を示す。 図4-3は、ARID1A欠損がん細胞のGSH阻害に対する脆弱性が、SLC7A11発現の低下によるGSH合成の低減によって引き起こされていることを示す。図4-3のGは、ARID1A-WT HCT116細胞及びARID1A-KO HCT116細胞におけるSLC7A11のTSS周辺でのRNAPIIの局在性のChIP分析を示す。図4-3のHは、ARID1A-WT HCT116細胞及びARID1A-KO HCT116細胞におけるSLC7A11のTSS周辺でのNRF2の局在性のChIP分析を示す。図4-3のIは、ARID1AによるSLC7A11発現の調節の根底にあるメカニズムの概略図を示す。 図4-4は、ARID1A欠損がん細胞のGSH阻害に対する脆弱性が、SLC7A11発現の低下によるGSH合成の低減によって引き起こされていることを示す。図4-4のJは、ARID1A発現細胞と比較して、ARID1A欠損細胞でダウンレギュレートされた代謝物(倍率変化<-2)を示すベン図を示す。図4-4のKは、ARID1A発現RMG-I細胞とARID1A欠損TOV21G細胞における基礎システインレベルを示す。データは平均±SEM(n=3)として表されている。*p<0.05;両側t検定。図4-4のLは、ARID1A発現RMG-I細胞とARID1A欠損TOV21G細胞における基礎GSHレベルを示す。 図4-5は、ARID1A欠損がん細胞のGSH阻害に対する脆弱性が、SLC7A11発現の低下によるGSH合成の低減によって引き起こされていることを示す。図4-5のMはGSH合成経路の概略図を示す。図4-5のNは、親TOV21G細胞及びARID1Aを安定して発現しているTOV21G細胞における基礎GSHレベルを示す。図4-5のOは、SLC7A11とβ-アクチンのイムノブロッティングを示す。図4-5のPは、親TOV21G細胞とSLC7A11を安定して発現しているTOV21G細胞の基礎GSHレベルを示す。図4-5のQは、親TOV21G細胞及び20μMのAPR-246で24時間処理した後にSLC7A11を安定して発現しているTOV21G細胞における相対GSHレベルを示す。図4-5のRは、親TOV21G細胞及び20μMのAPR-246で24時間処理した後にSLC7A11を安定して発現しているTOV21G細胞における相対ROSレベルを示す。 図4-6は、ARID1A欠損がん細胞のGSH阻害に対する脆弱性が、SLC7A11発現の低下によるGSH合成の低減によって引き起こされていることを示す。図4-6のSは、親TOV21G細胞及び20μMのAPR-246で24時間処理した後にSLC7A11を安定して発現しているTOV21G細胞における細胞生存率を示す。図4-6のTは、100μMのCC-DMEによる同時処理を行わなかった場合又は同時処理を行った場合における、30μMのAPR-246で24時間及び48時間それぞれ処理した後の、ARID1A欠損TOV21G細胞における相対GSHレベルを示す。図4-6のUは、100μMのCC-DMEによる同時処理を行わなかった場合又は同時処理を行った場合における、30μMのAPR-246で24時間及び48時間それぞれ処理した後の、ARID1A欠損TOV21G細胞における相対ROSレベルを示す。図4-6のVは、100μMのCC-DMEによる同時処理を行わなかった場合又は同時処理を行った場合における、30μMのAPR-246で24時間及び48時間それぞれ処理した後の、ARID1A欠損TOV21G細胞における細胞生存率を示す。 図4-7は、ARID1A欠損がん細胞のGSH阻害に対する脆弱性が、SLC7A11発現の低下によるGSH合成の低減によって引き起こされていることを示す。図4-7のWは、GSH代謝の阻害に対するARID1A欠損がんの脆弱性を説明する概略モデルを示す。等号及び不等号は、GSH活性とROSのバランスを示している。(図4-1のB~図4-3のH、図4-4のL、図4-5のN、及び図4-5のP~図4-6のV)のデータは、平均±SDとして表されている。図S5-1~図S5-7も参照。 図5-1は、ARID1A欠損がんに対するGSH標的療法の臨床的関連性を示す。図5-1のAは、野生型ARID1Aを有する卵巣がん標本におけるARID1A及びSLC7A11の免疫組織化学的染色を示す。 図5-2のBは、変異型ARID1Aを有する卵巣がん標本におけるARID1A及びSLC7A11の免疫組織化学的染色を示す。スケールバー、50μm。 図5-3は、ARID1A欠損がんに対するGSH標的療法の臨床的関連性を示す。図5-3のCは、卵巣PDCの全細胞抽出物におけるARID1A及びβ-アクチンのイムノブロッティングを示す。図5-3のDは、33μMのAPR-246で6日間処理した後の卵巣PDCの細胞生存率を示す。図5-3のEは、卵巣PDCにおけるSLC7A11 mRNAの相対的な発現を示す。 図5-4は、ARID1A欠損がんに対するGSH標的療法の臨床的関連性を示す。図5-4のFは、卵巣PDCにおけるタンパク質を示す。図5-4のGは卵巣PDCにおける基礎GSHレベルを示す。図5-4のHは、50μMのAPR-246で24時間処理した後の卵巣PDCにおける相対GSHレベルを示す。 図5-5は、ARID1A欠損がんに対するGSH標的療法の臨床的関連性を示す。図5-5のIは、50μMのAPR-246で24時間処理した後の卵巣PDCにおける相対ROSレベルを示す。図5-5のJは、40μMのAPR-246で48時間処理した後の、卵巣PDCにおけるアネキシンV陽性アポトーシス細胞の検出を示す。(図5-3のD~図5-3のE及び図5-4のG~図5-5のJ)のデータは、平均±SDとして表されている。図S6-1~図S6-6も参照。 図6-1は、ARID1A欠損がんに対するGSH標的療法の抗腫瘍効果を示す。図6-1のAは、50mg/kgのAPR-246で処置されたマウス(n=6)における、ARID1A発現RMG-I細胞に由来する異種移植片の腫瘍体積を示す。図6-1のBは、50mg/kgのAPR-246で処置されたマウス(n=6)における、ARID1A欠損TOV21G細胞に由来する異種移植片の腫瘍体積を示す。図6-1のCは、50mg/kgのAPR-246で処置されたマウス(n=6)における、ARID1A発現RMG-I細胞に由来する異種移植片の相対腫瘍重量を示す。図6-1のDは、50mg/kgのAPR-246で処置されたマウス(n=6)における、ARID1A欠損TOV21G細胞に由来する異種移植片の相対腫瘍重量を示す。図6-1のEは、ARID1A欠損がんに対するGSH標的療法の抗腫瘍効果を示す。図6-1-Eは、50mg/kgのAPR-246で処置されたマウス(n=6)における、ARID1A欠損TOV21G細胞に由来する異種移植片での相対GSH比を示す。 図6-2は、ARID1A欠損がんに対するGSH標的療法の抗腫瘍効果を示す。図6-2のFは、50mg/kgのAPR-246で処置されたマウスにおける、ARID1A欠損TOV21G細胞に由来する異種移植片での8-OHdG、NOXA、切断型カスパーゼ-3、切断されたPARP及びKi67についての免疫組織化学的(IHC)染色を示す。スケールバー、50μm。図6-2のGは、50mg/kgのAPR-246で処置されたマウス(n=6)における、ARID1A欠損TOV21G細胞に由来する異種移植片での8-OHdGについてのIHC染色の組織学的スコア(Hスコア)を示す。図6-2のHは、50mg/kgのAPR-246で処置されたマウス(n=6)における、ARID1A欠損TOV21G細胞に由来する異種移植片の腫瘍でのNOXAについて陽性に染色された細胞のパーセンテージを示す。図6-2のIは、50mg/kgのAPR-246で処置されたマウス(n=6)における、ARID1A欠損TOV21G細胞に由来する異種移植片の腫瘍での切断型カスパーゼ-3について陽性に染色された細胞のパーセンテージを示す。 図6-3は、ARID1A欠損がんに対するGSH標的療法の抗腫瘍効果を示す。図6-3のJは、50mg/kgのAPR-246で処置されたマウス(n=6)における、ARID1A欠損TOV21G細胞に由来する異種移植片の腫瘍での切断型PARPについて陽性に染色された細胞のパーセンテージを示す。図6-3のKは、50mg/kgのAPR-246で処置されたマウス(n=6)における、ARID1A欠損TOV21G細胞に由来する異種移植片の腫瘍でのKi67について陽性に染色された細胞のパーセンテージを示す。図6-3のLは、ドキシサイクリン(Dox)を用いずに、又はドキシサイクリン(Dox)を用いて処置されたマウスにおける、TOV21G-shNT細胞に由来する異種移植片の腫瘍体積を示す。図6-3のMは、ドキシサイクリン(Dox)を用いずに、又はドキシサイクリン(Dox)を用いて処置されたマウスにおける、TOV21G-shGCLC細胞に由来する異種移植片の腫瘍体積を示す。 図6-4は、ARID1A欠損がんに対するGSH標的療法の抗腫瘍効果を示す。図6-4のNは、ドキシサイクリン(Dox)を用いずに、又はドキシサイクリン(Dox)を用いて処置されたマウスにおける、TOV21G-shNT細胞に由来する異種移植片の相対腫瘍重量を示す。図6-4のOは、ドキシサイクリン(Dox)を用いずに、又はドキシサイクリン(Dox)を用いて処置されたマウスにおける、TOV21G-shGCLC細胞に由来する異種移植片の相対腫瘍重量を示す。腫瘍形成後、マウスにDox含有又は不含有の食餌を与えた(n=6)。図6-4のPは、Doxを用いずに、又はDoxを用いて処置されたマウス(n=6)におけるTOV21G-shNT細胞及びTOV21G-shGCLC細胞に由来する異種移植片の腫瘍での相対的なGSHレベルを示す。(図6-1のA~図6-1のE及び図6-2のG~図6-4のP)のデータは、平均±SEMとして表されている。*p<0.05、**p<0.01、***p<0.001;両側t検定。図S6-1~図S6-6も参照。 図7は、びまん性胃がん患者由来細胞(PDC)系統におけるARID1Aタンパク質の発現と異種移植腫瘍の組織像を示す。図7のAは、びまん性胃がんPDCの全細胞抽出物におけるARID1A、SLC7A11、及びβ-アクチンについてのイムノブロッティングを示す。図7のBは、PDCに由来する異種移植腫瘍のヘマトキシリン及びエオシン染色を示す。NSC-64C腫瘍、NSC-70C腫瘍、及びNSC-7C腫瘍は、低分化組織像を示した。NSC-65C腫瘍は、低分化又は中分化の組織像を示した。スケールバー、50μm。 図8は、ARID1A欠損びまん性胃がんPDCがGSH阻害剤に対し感受性があることを示す。図8のAは、6日間の処理後の4つのARID1A-WT PDC及びARID1A欠損PDCを含むDGC PDCにおけるAPR-246のIC50値を示す。データは平均±SEMとして表されている。(n=4)*p<0.05;両側t検定。図8のBは、APR-246で6日間処理された4つのARID1A-WT PDC及びARID1A欠損PDCを含むPDCにおける細胞生存率の相対曲線下面積(AUC)値を示す。データは平均±SEMとして表されている。(n=4)*p<0.05;両側t検定。図8のCは、BSOで6日間処理された4つのARID1A-WT PDC及びARID1A欠損PDCを含むPDCの細胞生存率の相対AUC値を示す。データは平均±SEMとして表されている。(n=4)*p<0.05;両側t検定。 図9は、ARID1A欠損胃がん細胞が、GSHの基礎レベルが低いため、GSH阻害に対して脆弱であることを示す。図9のAは、PDC:ARID1A-WT NSC-48CA細胞及びARID1A欠損NSC-67C細胞におけるSLC7A11 mRNAの相対的発現を示す。データは平均±SDとして表されている。図9のBは、PDC:ARID1A-WT NSC-48CA細胞及びARID1A欠損NSC-67C細胞におけるSLC7A11 mRNAの相対的発現を示す。データは平均±SDとして表されている。図9のCは、24時間40μMのAPR-246で処理されたARID1A-WT NSC-48CA細胞及びARID1A欠損NSC-67C細胞における、還元型GSHと酸化型GSHジスルフィド(GSSG)の比率を示すGSH/GSSGの相対レベルを示す。データは平均±SDとして表されている。図9のDは、40μMのAPR-246で48時間処理されたARID1A-WT NSC-48CA細胞及びARID1A欠損NSC-67C細胞における相対的なROSレベルを示す。データは平均±SDとして表されている。 図10は、ARID1A欠損胃がん細胞のGSH阻害に対する脆弱性が、SLC7A11発現の低下によるGSH合成の低減によって引き起こされていることを示す。図10のAは、100μMのCC-DME又は2.5mMのGSH-MEEの同時処理を伴う場合又は伴わない場合における20μMのAPR-246で24時間処理された後でのARID1A欠損NSC-67C細胞における相対GSHレベルを示す。図10のBは、100μMのCC-DME又は2.5mMのGSH-MEEの同時処理を伴う場合又は伴わない場合における20μMのAPR-246で24時間処理された後でのARID1A欠損NSC-67C細胞における相対ROSレベルを示す。図10のCは、100μMのCC-DME又は2.5mMのGSH-MEEの同時処理を伴う場合又は伴わない場合における20μMのAPR-246で24時間処理された後でのARID1A欠損NSC-67C細胞における細胞生存率を示す。 図11は、ARID1A欠損子宮がん細胞株がGSH阻害剤に対し感受性があることを示す。6日間の処理後の4つのARID1A-WT子宮がん細胞株及びARID1A欠損子宮がん細胞株を含む子宮がん細胞株におけるAPR-246についてのIC50値。 図12は、ARID1A欠損子宮がん細胞株がGSH阻害剤に対し感受性があることを示す。6日間の処理後の4つのARID1A-WT子宮がん細胞株及びARID1A欠損子宮がん細胞株を含む子宮がん細胞株におけるBSOについてのIC50値。 図13は、ARID1A欠損胆管がん細胞株がGSH阻害剤に対し感受性があることを示す。6日間の処理後の4つのARID1A-WT子宮がん細胞株及びARID1A欠損胆管がん細胞株を含む胆管がん細胞株におけるAPR-246についてのIC50値。 図14は、ARID1A欠損胆管がん細胞株がGSH阻害剤に対し感受性があることを示す。6日間の処理後の4つのARID1A-WT子宮がん細胞株及びARID1A欠損胆管がん細胞株を含む胆管がん細胞株におけるBSOについてのIC50値。 図15は、様々ながん細胞株におけるSWI/SNF複合体(SMARCA4(BRG1)、SMARCA2(BRM)、SMARCB1、PBRM1、ARID1A)タンパク質の発現を示す。様々ながん細胞株の全細胞抽出物におけるSMARCA4(BRG1)、SMARCA2(BRM)、SMARCB1、PBRM1、ARID1A、及びβ-アクチンについてのイムノブロッティング。 図16は、様々ながん細胞株におけるSWI/SNF複合体(SMARCA4(BRG1)、SMARCA2(BRM)、SMARCB1、PBRM1、ARID1A)タンパク質の発現を示す様々ながん細胞株の全細胞抽出物におけるSMARCA4(BRG1)、SMARCA2(BRM)、SMARCB1、PBRM1、ARID1A、及びβ-アクチンについてのイムノブロッティング。 図17は、SWI/SNF複合体(SMARCA4(BRG1)、SMARCA2(BRM)、SMARCB1、PBRM1)が欠損している様々ながん細胞株がAPR-246に対し感受性があることを示す。6日間処理した後のSWI/SNF複合体WTがん細胞株及びSWI/SNF複合体(SMARCA4(BRG1)、SMARCA2(BRM)、SMARCB1、PBRM1)欠損の様々ながん細胞株を含む様々ながん細胞株におけるAPR-246についてのIC50値。データは平均±SEMとして表されている。*p<0.05;両側t検定。 図18は、SWI/SNF複合体(SMARCA4(BRG1)、SMARCA2(BRM)、SMARCB1、PBRM1)が欠損している様々ながん細胞株がBSOに対し感受性があることを示す。4つのSWI/SNF複合体WTがん細胞株及びSWI/SNF複合体(SMARCA4(BRG1)、SMARCA2(BRM)、SMARCB1、PBRM1)欠損の様々ながん細胞株を含むがん細胞株をBSOで6日間処理した場合の細胞生存率についての相対曲線下面積(AUC)値。データは平均±SEMとして表されている。*p<0.05;両側t検定。 図19は、様々ながん細胞株:SWI/SNF複合体WT細胞及びSWI/SNF複合体(SMARCA4(BRG1)、SMARCA2(BRM)、SMARCB1、PBRM1)欠損の様々ながん細胞株におけるSLC7A11 mRNAの相対的な発現を示す。データは平均±SDとして表されている。 図20は、様々ながん細胞株の基礎GSHレベルを示す。SWI/SNF複合体WT細胞及びSWI/SNF複合体(SMARCA4(BRG1)、SMARCA2(BRM)、SMARCB1、PBRM1)欠損の様々ながん細胞株におけるSLC7A11 mRNAの相対的な発現を示す。データは平均±SDとして表されている。 図21は、SWI/SNF複合体WT細胞及びSWI/SNF複合体(SMARCA4(BRG1)、SMARCA2(BRM)SMARCB1、PBRM1)欠損の様々ながん細胞株を40μMのAPR-246で24時間処理した場合の、還元型GSHと酸化型GSHジスルフィド(GSSG)の比率を示すGSH/GSSGの相対レベルを示す。データは平均±SDとして表されている。 図22は、SWI/SNF複合体WT細胞及びSWI/SNF複合体(SMARCA4(BRG1)、SMARCA2(BRM)、SMARCB1、PBRM1)欠損の様々ながん細胞株を40μMのAPR-246で24時間処理した場合の相対的なROSレベルを示す。データは平均±SDとして表されている。 図S1-1は、ARID1A欠損がん細胞がPRIMA-1及びAPR-246に対し選択的に感受性があることを示している。図1-1~図1-7に関連する。図S1-1のAは、2.5μMのPRIMA-1で10日間処理した後のARID1A-WT HCT116細胞及びARID1A-KO HCT116細胞のコロニー形成を示す。図S1-1のBは、2μMのAPR-246で10日間処理した後のARID1A-WT HCT116細胞及びARID1A-KOHCT116細胞のコロニー形成を示す。図S1-1のCは、卵巣がん細胞を含む、APR-246に対するがん細胞株の細胞生存率を示す。図S1-1のDは、子宮がん細胞を含む、APR-246に対するがん細胞株の細胞生存率を示す。 図S1-2は、ARID1A欠損がん細胞がPRIMA-1及びAPR-246に対し選択的に感受性があることを示している。図1-1~1-7に関連する。図S1-2のEは、胆道がん細胞を含む、APR-246に対するがん細胞株の細胞生存率を示す。図S1-2のFは、1μMのAPR-246で14日間処理した後の卵巣がん細胞株のコロニー形成を示す。図S1-2のGは、11μMのPRIMA-1で3日間処理した後の卵巣がん細胞の細胞生存率を示す。 図S1-3は、ARID1A欠損がん細胞がPRIMA-1及びAPR-246に対し選択的に感受性があることを示している。図1-1~図1-7に関連する。図S1-3のHは、2.5μMのAPR-246で14日間処理した後の卵巣がん細胞株のコロニー形成アッセイを示す。図S1-3のIは、3.7μMのAPR-246で3日間処理した後の親TOV21G細胞及びARID1Aを安定して発現するTOV21G細胞の細胞生存率を示す。図S1-3のJは、30μMのAPR-246で24時間処理した後のRMG-I細胞、TOV21G細胞及びOVISE細胞におけるNOXAの相対的なmRNAレベルを示す。図S1-3のKは、30μMのAPR-246で24時間処理した後の2008細胞及びA2780細胞におけるNOXAの相対的mRNAレベルを示す。 図S1-4は、ARID1A欠損がん細胞がPRIMA-1及びAPR-246に対し選択的に感受性があることを示している。図1-1~図1-7に関連する。図S1-4のLは、10μMのAPR-246で24時間処理した後のRMG-I細胞、TOV21G細胞及びOVISE細胞における切断型カスパーゼ-3/7陽性アポトーシス細胞の検出を示す。図S1-4のMは、20μMのAPR-246で16時間処理した後の2008細胞及びA2780細胞における切断型カスパーゼ-3/7陽性アポトーシス細胞の検出を示す。すべてのデータは平均±SDとして表されている。 図S2-1は、ARID1A欠損細胞がGSH阻害に対して脆弱であることを示している。図2-1~図2-5に関連する。図S2-1のAは、50μMのAPR-246で24時間処理した後のARID1A-WT HCT116細胞及びARID1A-KO HCT116細胞における相対的なTrxR活性を示す。図S2-1のBは、APR-246で処理された卵巣(左;16時間/5μM)、子宮(中央;24時間/40μM)及び胆道(右;48時間/40μM)のがん細胞における相対GSHレベルを示す。 図S2-2は、ARID1A欠損細胞がGSH阻害に対して脆弱であることを示している。図2-1~図2-5に関連する。図S2-2のCは、APR-246で処理された卵巣(左;16時間/5μM)、子宮(中央;24時間/40μM)及び胆道(右;48時間/40μM)のがん細胞における相対ROSレベルを示す。図S2-2のDは、20μMのAPR-246で24時間及び5mMのNAC又は5mMのGSH-MEEで同時処理した後のARID1A欠損のTOV21G(左)がん細胞及びOVISE(右)がん細胞における相対GSHレベルを示す。 図S2-3は、ARID1A欠損細胞がGSH阻害に対して脆弱であることを示している。図2-1~図2-5に関連する。図S2-3のEは、20μMのAPR-246で24時間及び5mMのNAC又は5mMのGSH-MEEで同時処理した後のARID1A欠損のTOV21G(左)がん細胞及びOVISE(右)がん細胞における相対ROSレベルを示す。図S2-3のFは、20μMのAPR-246で24時間及び5mMのNAC又は5mMのGSH-MEEで同時処理した後のARID1A欠損のTOV21G(左)がん細胞及びOVISE(右)がん細胞における細胞生存率を示す。 図S2-4は、ARID1A欠損細胞がGSH阻害に対して脆弱であることを示している。図2-1~図2-5に関連する。図S2-4のGは、示された濃度のオーラノフィンで10日間処理した後の、ARID1A-WT細胞及びARID1A-KO HCT116細胞のコロニー形成を示す。図S2-4のHは、0.4μMのAPR-246で3日間処理した後の卵巣がん細胞株の細胞生存率を示す。図S2-4のIは、1μMのオーラノフィンで24時間処理した後の、ARID1A発現2008細胞及びARID1A欠損TOV21G細胞における切断型カスパーゼ-3/7陽性アポトーシス細胞の検出を示す。図S2-4のJは、1μMのオーラノフィンで24時間処理した後の2008細胞及びTOV21G細胞における相対GSHレベルを示す。図S2-4のKは、1μMのオーラノフィンで24時間処理した後の2008細胞及びTOV21G細胞における相対ROSレベルを示す。図S2-4のLは、shNT(非標的指向性shRNA)又はshp53(p53標的指向性shRNA)を発現するARID1A-WT HCT116細胞及びARID1A-KO HCT116細胞におけるARID1A及びp53タンパク質のレベルを示す。 図S2-5は、ARID1A欠損細胞がGSH阻害に対して脆弱であることを示している。図2-1~図2-5に関連する。図S2-5のMは、10日間図S2-4について示された濃度のAPR-246で処理した後の、shNT又はshp53を発現するARID1A-WT HCT116細胞及びARID1A-KO HCT116細胞のコロニー形成を示す。図S2-5のNは、22.5μMのAPR-246で72時間処理した後の、shNT又はshp53を発現するARID1A-WT HCT116細胞及びARID1A-KO HCT116細胞におけるアネキシンV陽性アポトーシス細胞の検出を示す。図S2-5のOは、DMSO、50μMのPRIMA-1、50μMのAPR-246、及び10μMのNutlin(ヌトリン)3aで16時間処理されたARID1A-WT HCT116細胞及びARID1A-KO HCT116細胞の全細胞抽出物におけるARID1A、p53、p21、及びβ-アクチンのイムノブロッティングを示す。 図S2-6は、ARID1A欠損細胞がGSH阻害に対して脆弱であることを示している。図2-1~図2-5に関連する。図S2-6のPは、50μMのAPR-246で24時間処理した後のshNT又はshp53を発現するARID1A-KO HCT116細胞におけるNOXAの相対的なmRNAレベルを示す。図S2-6のQは、30μMのAPR-246で24時間処理し、5mMのNAC又は10μMのJNK阻害剤SP600125(JNKi)で同時処理した後の、ARID1A-KO HCT116細胞の全細胞抽出物におけるJNK、ホスホ-JNK、NOXA、及びβ-アクチンについてのイムノブロッティングを示す。赤色矢印の頭は、JNKのリン酸化型を示す。図S2-6のRは、50μMのAPR-246で24時間処理し、10μMのJNK阻害剤SP600125(JNKi)で同時処理した後の、ARID1A-KO HCT116細胞におけるNOXAの相対的なmRNAレベルを示す。図S2-6のSは、30μMのAPR-246で24時間処理し、10μMのJNK阻害剤SP600125(JNKi)で同時処理した後の、ARID1A-KO HCT116細胞における相対GSHレベルを示す。 図S2-7は、ARID1A欠損細胞がGSH阻害に対して脆弱であることを示している。図2-1~図2-5に関連する。図S2-7のTは、30μMのAPR-246で48時間処理し、10μMのJNK阻害剤SP600125(JNKi)で同時処理した後の、ARID1A-KO HCT116細胞における相対ROSレベルを示す。図S2-7のUは、ARID1A-KO細胞へのトランスフェクションの4日後におけるNOXAの相対的なmRNAレベルを示す。図S2-7のVは、NOXAのノックダウンから4日後に、50μMのAPR-246で24時間処理した後の、ARID1A-KO HCT116細胞における相対GSHレベルを示す。図S2-7のWは、NOXAのノックダウンから4日後の50μMのAPR-246で48時間処理した後の、ARID1A-KO HCT116細胞における相対ROSレベルを示す。(図S2-1のA~図S2-4のK、図S2-5のM~図S2-5のN、図S2-6のP、及び図S2-6のR~図S2-7のW)のデータは、平均±SDとして表されている。 図S3-1は、GCLCがARID1A欠損がんの有望な合成致死標的であることを示す。図3-1~図3-7に関連する。図S3-1のAは、TRXRファミリー遺伝子及びSODファミリー遺伝子のノックダウン後、5日目でのARID1A発現RMG-Iがん細胞及びARID1A欠損TOV21Gがん細胞における細胞生存率のヒートマップを示す。図S3-1のBは、TRXRファミリー遺伝子及びSODファミリー遺伝子のノックダウン後、3日目でのARID1A発現RMG-Iがん細胞及びARID1A欠損TOV21Gがん細胞における相対GSHレベルのヒートマップを示す。図S3-1のCは、TRXRファミリー遺伝子及びSODファミリー遺伝子のノックダウン後、3日目でのARID1A発現RMG-Iがん細胞及びARID1A欠損TOV21Gがん細胞における相対ROSレベルのヒートマップを示す。図S3-1のDは、5日間の処理後のBSO、スルファサラジン、化合物968、及び6-アミノニコチンアミドに対するARID1A-WT HCT116細胞及びARID1A-KO HCT116細胞の細胞生存率を示す。 図S3-2は、GCLCがARID1A欠損がんの有望な合成致死標的であることを示す。図3-1~図3-7に関連する。図S3-2のEは、卵巣がん細胞におけるトランスフェクションの4日後のGCLCの相対的なmRNAレベルを示す。図S3-2のFは、卵巣がん細胞におけるトランスフェクションの4日後のGSSの相対的なmRNAレベルを示す。図S3-2のGは、卵巣がん細胞におけるトランスフェクションの4日後のSLC7A11Aの相対的なmRNAレベルを示す。図S3-2のHは、卵巣がん細胞におけるGCLC、GSS、及びSLC7A11のノックダウンから3日後の細胞生存率を示す。 図S3-3は、GCLCがARID1A欠損がんの有望な合成致死標的であることを示す。図S3-3のIは、図3-1~図3-7に関連する。図S3-3のIは、卵巣がん細胞におけるGCLC、GSS、及びSLC7A11のノックダウンから3日後の相対GSHレベルを示す。図S3-3のJは、図3-1~図3-7に関連する。図S3-3のJは、卵巣がん細胞におけるGCLC、GSS、及びSLC7A11のノックダウンから3日後の相対ROSレベルを示す。図S3-3のKは、親ARID1A欠損TOV21G細胞及びARID1Aを安定して発現しているTOV21G細胞におけるトランスフェクションから4日後のGCLCの相対的なmRNAレベルを示す。図S3-3のLは、親ARID1A欠損TOV21G細胞及びARID1Aを安定して発現しているTOV21G細胞におけるトランスフェクションから4日後のSLC7A11Aの相対的なmRNAレベルを示す。図S3-3のMは、親ARID1A欠損TOV21G細胞及びARID1Aを安定して発現しているTOV21G細胞におけるGCLC及びSLC7A11のノックダウンから3日後の相対GSHレベルを示す。 図S3-4は、GCLCがARID1A欠損がんの有望な合成致死標的であることを示す。図3-1~図3-7に関連する。図S3-4のNは、親ARID1A欠損TOV21G細胞及びARID1Aを安定して発現しているTOV21G細胞におけるGCLC及びSLC7A11のノックダウンから3日後の相対ROSレベルを示す。図S3-4のOは、親ARID1A欠損TOV21G細胞及びARID1Aを安定して発現しているTOV21G細胞におけるGCLC及びSLC7A11のノックダウンから3日後の細胞生存率を示す。図S3-4のPは、GCLCのノックダウンから7日後、3日後及び5日後のARID1A-WT HCT116細胞及びARID1A-KO HCT116細胞におけるGCLCの相対mRNAレベルを示す。図S3-4のQは、GCLCのノックダウンから7日後、3日後及び5日後のARID1A-WT HCT116細胞及びARID1A-KO HCT116細胞における細胞生存率を示す。図S3-4のRは、GCLCのノックダウンから7日後、3日後及び5日後のARID1A-WT HCT116細胞及びARID1A-KO HCT116細胞における相対GSHレベルを示す。図S3-4のSは、GCLCのノックダウンから7日後、3日後及び5日後のARID1A-WT HCT116細胞及びARID1A-KO HCT116細胞における相対ROSレベルを示す。 図S3-5は、GCLCがARID1A欠損がんの有望な合成致死標的であることを示す。図3-1~図3-7に関連する。図S3-5のTは、ARID1A発現2008細胞及びARID1A欠損TOV21G細胞におけるトランスフェクションの4日後のGCLCの相対的なmRNAレベルを示す。図S3-5のUは、GCLCのノックダウンから14日後の2008細胞及びTOV21G細胞のコロニー形成を示す。図S3-5のVは、親ARID1A-KO細胞及びGCLCを安定して発現しているARID1A-KO HCT116細胞におけるGCLCのノックダウンから3日後の全細胞抽出物におけるGCLC及びβ-アクチンのイムノブロッティングを示す。図S3-5のWは、親ARID1A-KO細胞及びGCLCを安定して発現しているARID1A-KO HCT116細胞におけるGCLCのノックダウンから3日後の相対GSHレベルを示す。図S3-5のXは、親ARID1A-KO細胞及びGCLCを安定して発現しているARID1A-KO HCT116細胞におけるGCLCのノックダウンから3日後の相対ROSレベルを示す。図S3-5のYは、親ARID1A-KO細胞及びGCLCを安定して発現しているARID1A-KO HCT116細胞におけるGCLCのノックダウンから3日後の細胞生存率を示す。(図S3-1のD~図S3-5のU及び図S3-5のW~図S3-5のY)のデータは、平均±SDとして表されている。 図S4-1は、GCLCがARID1A欠損がんの有望な合成致死標的であることを示す。図3-1~図3-7に関連する。図S4-1のAはBSOに対するがん細胞株の細胞生存率を示す。図S4-1のBは、10μMのBSOで処理してから14日後のARID1A発現2008細胞、ARID1A欠損TOV21G細胞及びARID1A欠損OVISE細胞のコロニー形成を示す。図S4-1のCは、300μMのBSOで10日間処理した後のARID1A-WT細胞及びARID1A-KO細胞のコロニー形成アッセイにおける代表的な画像を示す。図S4-1のDは、300μMのBSOで10日間処理した後のARID1A-WT細胞及びARID1A-KO細胞のコロニー形成アッセイにおける生存率を示す。 図S4-2は、GCLCがARID1A欠損がんの有望な合成致死標的であることを示す。図3-1~図3-7に関連する。図S4-2のEは、500μMのAPR-246で72時間処理した後のARID1A-WT HCT116細胞及びARID1A-KO HCT116細胞におけるアネキシンV陽性アポトーシス細胞の相対的な割合を示す。図S4-2のFは、20μMのBSOで24時間処理した後の、RMG-I細胞、TOV21G細胞及びOVISE細胞における相対GSHレベルを示す。図S4-2のGは、20μMのBSOで24時間処理した後の、RMG-I細胞、TOV21G細胞及びOVISE細胞における相対ROSレベルを示す。図S4-2のHは、20μMのBSOで24時間処理した後の、RMG-I細胞、TOV21G細胞及びOVISE細胞におけるNOXAの相対mRNAレベルを示す。 図S4-3は、GCLCがARID1A欠損がんの有望な合成致死標的であることを示す。図3-1~図3-7に関連する。図S4-3のIは、300μMのBSOで24時間処理した後の、2008細胞及びA2780細胞における相対GSHレベルを示す。図S4-3のJは、300μMのBSOで48時間処理した後の、2008細胞及びA2780細胞における相対ROSレベルを示す。図S4-3のKは、100μMのBSOで24時間処理した後の、親TOV21G細胞及びARID1Aを安定して発現しているTOV21G細胞における相対GSHレベルを示す。図S4-3のLは、100μMのBSOで48時間処理した後の、親TOV21G細胞及びARID1Aを安定して発現しているTOV21G細胞における相対ROSレベルを示す。図S4-3のMは、100μMのBSOで48時間処理した後の、親TOV21G細胞及びARID1Aを安定して発現しているTOV21G細胞における細胞生存率を示す。 図S4-4は、GCLCがARID1A欠損がんの有望な合成致死標的であることを示す。図3-1~図3-7に関連する。図S4-4のNは、5mMのNAC又は5mMのGSH-MEEの存在下又は非存在下で24時間それぞれ10μM及び20μMのBSOで処理した後の、ARID1A欠損TOV21G(上)がん細胞及びOVISE(下)がん細胞における相対GSHレベルを示す。図S4-4のOは、5mMのNAC又は5mMのGSH-MEEの存在下又は非存在下で24時間それぞれ10μM及び20μMのBSOで処理した後の、ARID1A欠損TOV21G(上)がん細胞及びOVISE(下)がん細胞における相対ROSレベルを示す。 図S4-5は、GCLCがARID1A欠損がんの有望な合成致死標的であることを示す。図3-1~図3-7に関連する。図S4-5のPは、5mMのNAC又は5mMのGSH-MEEの存在下又は非存在下で24時間それぞれ10μM及び20μMのBSOで処理した後の、ARID1A欠損TOV21G(上)がん細胞及びOVISE(下)がん細胞における細胞生存率を示す。図S4-5のQは、20μMのAPR-246で24時間処理した後の親TOV21G細胞及びGCLCを安定して発現しているTOV21G細胞の相対GSHレベルを示す。 図S4-6は、GCLCがARID1A欠損がんの有望な合成致死標的であることを示す。図3-1~図3-7に関連する。図S4-6のRは、20μMのAPR-246で24時間処理した後の親TOV21G細胞及びGCLCを安定して発現しているTOV21G細胞の相対ROSレベルを示す。図S4-6のSは、20μMのAPR-246で48時間処理した後の親TOV21G細胞及びGCLCを安定して発現しているTOV21G細胞の細胞生存率を示す。(図S4-1のA~B及び図S4-1のD~図4-6のS)のデータは、平均±SDとして表されている。 図S5-1は、ARID1A欠損がんのGSH阻害に対する脆弱性が、SLC7A11発現の低下によるGSH合成の低減によって引き起こされていることを示す。図4-1~4-7に関連する。図S5-1のAは、卵巣がん細胞におけるSLC7A11の相対的なmRNA発現(左)及びタンパク質発現(右)を示す。図S5-1のBは、子宮がん細胞におけるSLC7A11の相対的なmRNA発現(左)及びタンパク質発現(右)を示す。図S5-1のCは、胆道がん細胞におけるSLC7A11の相対的なmRNA発現(左)及びタンパク質発現(右)を示す。 図S5-2は、ARID1A欠損がんのGSH阻害に対する脆弱性が、SLC7A11発現の低下によるGSH合成の低減によって引き起こされていることを示す。図4-1~4-7に関連する。図S5-2のDは、ARID1A-WT細胞、親HCT116 ARID1A-KO細胞、及びNRF2を安定して発現しているARID1A-KO細胞におけるNRF2の相対的なmRNA発現(左)及びタンパク質発現(右)を示す。図S5-2のEは、ARID1A-WT細胞、親HCT116 ARID1A-KO細胞、及びNRF2を安定して発現しているARID1A-KO細胞におけるSLC7A11の相対的なmRNA発現(左)及びタンパク質発現(右)を示す。図S5-2のFは、3.7μMのAPR-246で6日間処理した後の親TOV21G細胞及びNRF2を安定して発現しているTOV21G細胞における細胞生存率を示す。 図S5-3は、ARID1A欠損がんのGSH阻害に対する脆弱性が、SLC7A11発現の低下によるGSH合成の低減によって引き起こされていることを示す。図4-1~4-7に関連する。図S5-3のGは、2μMのAPR-246で10日間処理した後の、ARID1A-WT HCT116細胞及びARID1A-KO HCT116細胞のコロニー形成アッセイについての代表的な画像(左)及び生存率(右)を示す。図S5-3のHは、20μMのAPR-246で24時間処理した後の親TOV21G細胞及びNRF2を安定して発現するTOV21G細胞における相対GSHレベルを示す。図S5-3のIは、20μMのAPR-246で48時間処理した後の親TOV21G細胞及びNRF2を安定して発現するTOV21G細胞における相対ROSレベルを示す。図S5-3のJは、ARID1A-WT HCT116細胞及びARID1A-KO HCT116細胞(左)並びにARID1A発現2008細胞及びARID1A欠損A2780細胞(右)における基礎システインレベルを示す。データは平均±SEM(n=3)として表されている。*p<0.05、***p<0.001;両側t検定。 図S5-4は、ARID1A欠損がんのGSH阻害に対する脆弱性が、SLC7A11発現の低下によるGSH合成の低減によって引き起こされていることを示す。図4-1~4-7に関連する。図S5-4のKは、ARID1A-WT細胞及びARID1A-KOHCT116細胞における基礎GSHレベルを示す。図S5-4のLは、卵巣がん細胞(左)、子宮がん細胞(中央)、及び胆道がん細胞(右)における基礎GSHレベルを示す。 図S5-5は、ARID1A欠損がんのGSH阻害に対する脆弱性が、SLC7A11発現の低下によるGSH合成の低減によって引き起こされていることを示す。図S5-5のMは、ARID1A発現RMG-Iがん細胞及びARID1A欠損TOV21Gがん細胞における基礎ROSレベルを示す。図S5-5のNは、ARID1A-WT HCT116細胞及びARID1A-KO HCT116細胞における基礎ROSレベルを示す。図S5-5のOは、卵巣がん細胞(左)、子宮がん細胞(中央)、及び胆道がん細胞(右)における基礎ROSレベルを示す。 図S5-6は、ARID1A欠損がんのGSH阻害に対する脆弱性が、SLC7A11発現の低下によるGSH合成の低減によって引き起こされていることを示す。図4-1~4-7に関連する。図S5-6のPは、親TOV21G細胞及びARID1Aを安定して発現しているTOV21G細胞における基礎ROSレベルを示す。図S5-6のQは、親TOV21G細胞及びSLC7A11を安定して発現しているTOV21G細胞における基礎ROSレベルを示す。図S5-6のRは、親TOV21G細胞及びGCLCを安定して発現しているTOV21G細胞における基礎GSHレベルを示す。図S5-6のSは、親TOV21G細胞及びGCLCを安定して発現しているTOV21G細胞における基礎ROSレベルを示す。 図S5-7は、ARID1A欠損がんのGSH阻害に対する脆弱性が、SLC7A11発現の低下によるGSH合成の低減によって引き起こされていることを示す。図4-1~4-7に関連する。図S5-7のTは、50μMのBSOで24時間処理した後の、親TOV21G細胞及びSLC7A11を安定して発現しているTOV21G細胞における相対GSHレベルを示す。図S5-7のUは、50μMのBSOで24時間処理した後の、親TOV21G細胞及びSLC7A11を安定して発現しているTOV21G細胞における相対ROSレベルを示す。図S5-7のVは、50μMのBSOで48時間処理した後の、親TOV21G細胞及びSLC7A11を安定して発現しているTOV21G細胞における細胞生存率を示す。(図S5-1のA~図S5-3のI及び図S5-4のK~図S5-7のV)のデータは、平均±SDとして表されている。 図S6-1は、ARID1A欠損がんに対するGSH標的療法の臨床的関連性を示す。図5-1~図5-5及び図6-1~図6-4に関連する。図S6-1のAは、ARID1A遺伝子の状態を示し、免疫組織化学的分析に供された11の卵巣がん標本のARID1A及びSLC7A11に対して陽性に染色された細胞のパーセンテージが示されている。図S6-1のBは、ARID1Aタンパク質の発現を保持する変異体ARID1Aを有する外科的に切除された卵巣腫瘍におけるARID1A及びSLC7A11についての免疫組織化学的染色を示す。スケールバー、50μm。 図S6-2は、ARID1A欠損がんに対するGSH標的療法の臨床的関連性を示す。図5-1~図5-5及び図6-1~図6-4に関連する。図S6-2のCは、100μMのBSOで6日間処理した後の卵巣PDCの細胞生存率を示す。図S6-2のDは卵巣PDCにおける基礎ROSレベルを示す。図S6-2のEは、50μMのAPR-246で24時間処理した後の、卵巣PDCにおける切断型カスパーゼ-3/7陽性アポトーシス細胞の検出を示す。 図S6-3は、ARID1A欠損がんに対するGSH標的療法の臨床的関連性を示す。図5-1~図5-5及び図6-1~図6-4に関連する。図S6-3のFは、50mg/kgのAPR-246で処置したマウスの体重を示す(n=6)。図S6-3のGは、25mg/kgのPRIMA-1で処置されたマウス(n=5)におけるARID1A欠損OVISE OCCCがん細胞に由来する異種移植片の腫瘍体積を示す。図S6-3のHは、25mg/kgのPRIMA-1で処置されたマウス(n=5)の体重を示す。図S6-3のIは、750mg/kgのBSOで1日1回14日間処置されたマウス(n=6)におけるARID1A欠損TOV21G OCCCがん細胞に由来する異種移植片の腫瘍体積を示す。図S6-3のJは、750mg/kgのBSOで1日1回14日間処置されたマウス(n=6)のARID1A欠損TOV21G OCCCがん細胞に由来する異種移植片の相対腫瘍重量を示す。図S6-3のKは、750mg/kgのBSOで1日1回14日間処置されたマウス(n=6)の体重を示す。 図S6-4は、ARID1A欠損がんに対するGSH標的療法の臨床的関連性を示す。図5-1~図5-5及び図6-1~図6-4に関連する。図S6-4のLは、Doxで処置されたマウスにおけるTOV21G-shNT(左)及びTOV21G-shGCLC(右)の異種移植片のGCLC及びβ-アクチンについてのイムノブロッティングを示す。図S6-4のMは、Doxで処置されたマウスにおけるTOV21G-shNT(左)及びTOV21G-shGCLC(右)の異種移植片のGCLCタンパク質レベルを示す。腫瘍形成後、マウスにDox含有又は不含有の食餌を与えた(n=6)。図S6-4のNは、Doxで処置されたマウスにおけるTOV21G-shNT異種移植片の腫瘍体積を示す。 図S6-5は、ARID1A欠損がんに対するGSH標的療法の臨床的関連性を示す。図5-1~図5-5及び図6-1~図6-4に関連する。図S6-5のOは、Doxで処置されたマウスにおけるTOV21G-shGCLC異種移植片の腫瘍体積を示す。これらの細胞の接種後、マウスにはDox含有又は不含有の食餌を与えた(n=6)。図S6-5のPは、Doxを用いずに、又はDoxを用いて処置されたマウス(n=6)におけるTOV21G-shNT異種移植片の相対腫瘍重量を示す。図S6-5のQは、Doxを用いずに、又は用いて処置されたマウス(n=6)におけるTOV21G-shGCLC異種移植片の相対腫瘍重量を示す。図S6-5のRは、Doxで処置されたマウス(n=6)におけるTOV21G-shNT異種移植片及びTOV21G-shGCLC異種移植片の相対的なGSHレベルを示す。 図S6-6は、ARID1A欠損がんに対するGSH標的療法の臨床的関連性を示す。図5-1~図5-5及び図6-1~図6-4に関連する。図S6-6-Sは、Doxで処置されたマウスのTOV21G-shGCLC異種移植片における酸化ストレスマーカー8-OHdG、アポトーシスマーカーNOXA、切断型カスパーゼ-3及び切断型PARP、及び細胞増殖マーカーKi67についての免疫組織化学的染色を示す。スケールバー、50μm。(図S6-2のC~図S6-2のE)のデータは、平均±SDとして表されている。(図S6-3のF~図S6-3のK及び図S6-4のM~図S6-5のR)のデータは、平均±SEMとして表されている。*p<0.05、**p<0.01、及び***p<0.001;両側t検定。 図S7は、ARID1A欠損胃がん細胞が、GSHの基礎レベルが低いため、GSH阻害に対して脆弱であることを示す。図S7のAは、PDC:ARID1A-WT NSC-64C細胞及びARID1A欠損NSC-7C細胞におけるSLC7A11 mRNAの相対的発現を示す。データは平均±SDとして表されている。図S7のBは、PDC:ARID1A-WT NSC-64C細胞及びARID1A欠損NSC-7C細胞におけるSLC7A11 mRNAの相対的発現を示す。データは平均±SDとして表されている。図S7のCは、50μMのAPR-246で24時間処理されたARID1A-WT NSC-64C細胞及びARID1A欠損NSC-7C細胞における、還元型GSHと酸化型GSHジスルフィド(GSSG)の比率を示す、GSH/GSSGの相対レベルを示す。データは平均±SDとして表されている。図S7のDは、50μMのAPR-246で48時間処理されたARID1A-WT NSC-64C細胞及びARID1A欠損NSC-7C細胞における相対ROSレベルを示す。データは平均±SDとして表されている。 図S8は、ARID1A欠損びまん性胃がんPDCがエラスチンに対し感受性があることを示す。図S8のAは、6日間の処置後の4つのARID1A-WT PDC及びARID1A欠損PDCを含むDGC PDCにおけるエラスチンについてのIC50値を示す。データは平均±SEMとして表されている。(n=4)*p<0.05;両側スチューデントのt検定。図S8のBは、1.25μMのエラスチンで24時間処理されたARID1A-WT NSC-48CA細胞及びARID1A欠損NSC-67C細胞における、還元型GSHと酸化型GSHジスルフィド(GSSG)の比率を示す、GSH/GSSGの相対レベルを示す。データは平均±SDとして表されている。
定義
別段の定義がない限り、本明細書で使用されるすべての技術的及び科学的用語は、当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。矛盾が生じた場合は、定義を含む本文書が優先されることになる。本明細書に記載されているものと同様又は同等の方法及び材料を本発明の実施又は試験に使用することができるが、好ましい方法及び材料を以下に記載する。本明細書で言及されるすべての刊行物、特許出願、特許及び他の参考文献は、それらの全体が参照により組み込まれる。本明細書に開示される材料、方法、及び例は、例示にすぎず、限定することを意図するものではない。
本明細書で使用される場合、「含む(comprise)」、「含む(include)」、「有している(having)」、「有する(has)」、「できる(can)」、「含む(contain)」、及びそれらの変形である用語は、追加の行為又は構造の可能性を排除しない、制限のない移行句、用語、又は単語であるものとする。単数形の冠詞「a」、「an」、及び「the」には、文脈で明確に指示されていない限り、複数形の場合も含まれる。
本開示はまた、明示的に記載されているかどうかにかかわらず、本明細書に提示される実施形態又は要素「を含む」、「からなる」、及び「から本質的になる」他の実施形態も考慮に入れる。
数量に関連して使用される「約」という用語は、記載された値を含み、文脈によって決定される意味を有する(例えば、少なくとも特定の数量の測定に関連する誤差の程度を含む)。「約」という用語はまた、2つの終点の絶対値によって定義される範囲を開示しているものと見なすべきである。「約」という用語は、示された数のプラスマイナス10%を指す場合がある。
検討
本発明は、有効量のグルタチオン(GSH)代謝経路阻害剤をそれを必要とする哺乳動物に投与することを含む、SWI/SNF複合体欠損がんを治療するための方法に関する。
「グルタチオン(GSH)代謝経路阻害剤」には、GSH自体又はGSH合成酵素を阻害するための物質が含まれる。例えば、グルタチオン(GSH)代謝経路阻害剤には、グルタミン酸-システインリガーゼシンテターゼ(GCL)阻害剤、グルタミン酸-システインリガーゼ触媒サブユニット(GCLC)阻害剤、グルタミン酸-システインリガーゼ修飾因子(GCLM)阻害剤、GSHシンテターゼ(GSS)阻害剤、SLC7A11阻害剤、又はそれらの組合せが含まれる。
それらの中で、グルタミン酸-システインリガーゼ触媒サブユニット(GCLC)、すなわち、GSH生合成経路における律速酵素を阻害するGCLC阻害剤が特に好ましい。GCLC阻害剤の代表的な例は、ブチオニンスルホキシミン(BSO)(Cayman Chemical Co.)(CAS番号:83730-53-4)である。
その中では、GCL阻害剤も好ましい。
SLC7A11阻害剤は、例えば、スルファサラジン(Pfizer)である。
グルタチオン(GSH)代謝経路阻害剤はまた、抗体、低分子干渉RNA(siRNA)、ショートヘアピンRNA(shRNA)、マイクロRNA(miRNA)、アンチセンスオリゴヌクレオチド(ASO)、低分子化合物、それらの組合せなどであり得る。
本明細書で使用される場合、「低分子化合物」は、酵素基質又は生物学的プロセスの調節因子としての役割を果たし得る低分子量有機化合物を意味する。一般に、低分子化合物のサイズは、約5キロダルトン(kD)未満である。いくつかの実施形態では、本発明によれば、低分子化合物は、タンパク質、ポリペプチド、オリゴペプチド、ペプチド、ポリヌクレオチド、オリゴヌクレオチド、多糖、糖タンパク質、プロテオグリカンなどではない。いくつかの実施形態において、小分子は、治療薬、アジュバント、又は薬物であり得る。
グルタチオン(GSH)代謝経路阻害剤は、GSH自体を阻害し、その結果、細胞内のGSHレベルを低下させる「GSH低減化合物」であり得る。GSH低減化合物は、例えば、APR-017(抗P2Y13受容体抗体又はPRIMA-1としても知られている;Alomone Labs.)又はAPR-246(PRIMA-1METとしても知られている;Aprea Therapeutic)(CAS番号:5291-32-7)である。
本明細書で使用される場合、「SWI/SNF複合体」の成分には、例えば、ACTB、ACTL6A(BAF53A)、ACTL6B(BAF53B)、ARID1A(BAF250A)、ARID1B(BAF250B)、ARID2(BAF200)、BCL11A、BCL11B、BCL7A、BCL7B、BCL7C、BICRA(GLTSCR1)、BRD7、BRD9、DPF1(BAF45B)、DPF2(BAF45D)、DPF3(BAF45C)、PBRM1(BAF180)、PHF10(BAF45A)、SMARCA2(BRM)、SMARCA4(BRG1、BAF190)、SMARCB1(BAF47、hSNF5、INI1)、SMARCC1(BAF155)、SMARCC2(BAF170)、SMARCD1(BAF60A)、SMARCD2(BAF60B)、SMARCD3(BAF60C)、SMARCE1(BAF57)、SS18又はそれらの組合せが含まれる。それらの中で、ARID1A、SMARCA2、SMARCA4、SMARCB1、PBRM1又はそれらの組合せが好ましい。特に、ARID1Aの方が好ましい。
本明細書で使用される場合、場合によっては、「(複数の場合もある)SWI/SNF複合体」は、各成分(複数の場合もある)又はそれらの組合せを意味することもある。
本明細書で使用される場合、「SWI/SNF複合体(複数の場合もある)欠損」は、SWI/SNF複合体(複数の場合もある)遺伝子(複数の場合もある)欠損又はSWI/SNF複合体(複数の場合もある)遺伝子突然変異によって引き起こされるSWI/SNF複合体(複数の場合もある)タンパク質(複数の場合もある)欠損を意味する。本明細書において、「SWI/SNF複合体(複数の場合もある)欠損」は、SWI/SNF複合体(複数の場合もある)に属する各遺伝子又はSWI/SNF複合体(複数の場合もある)に属する遺伝子の組合せが変異することによって引き起こされ得る。「SWI/SNF複合体欠損がん」とは、複数の場合もあるSWI/SNF複合体の欠損を有するがんを意味する。
本明細書で使用される場合、「ARID1A欠損」は、ARID1A遺伝子変異によって引き起こされるARID1A遺伝子欠損又はARID1Aタンパク質欠損を意味する。「ARID1A欠損がん」とは、ARID1A欠損を有するがんを意味する。ARID1A欠損がんの例としては、卵巣がん、子宮がん、胃がん、膀胱がん、胆管がん、肝がん、食道がん、肺がん、結腸がん、膵臓がん、乳がん、神経芽細胞腫、神経膠腫、皮膚がん、B細胞リンパ腫、腎がんなどがある。
本明細書で使用される場合、「SMARCA2(BRM)欠損」は、SMARCA2(BRM)遺伝子変異によって引き起こされるSMARCA2(BRM)遺伝子欠損又はSMARCA2(BRM)タンパク質欠損を意味する。「SMARCA2(BRM)欠損がん」とは、SMARCA2(BRM)欠損を有するがんを意味する。SMARCA2(BRM)欠損がんの例には、腺嚢胞がん、膀胱がん、乳がん、子宮頸がん、結腸がん、食道がん、胃がん、神経膠腫、頭頸部がん、肺がん、髄芽細胞腫、黒色腫、膵臓がん、卵巣がん、前立腺がん、SMARCA4欠損胸部肉腫、子宮がん、肉腫などが含まれる。
本明細書で使用される場合、「SMARCA4(BRG1)欠損」は、SMARCA4(BRG1)遺伝子変異によって引き起こされるSMARCA4(BRG1)遺伝子欠損又はSMARCA4(BRG1)タンパク質欠損を意味する。「SMARCA4(BRG1)欠損がん」とは、SMARCA4(BRG1)欠損を有するがんを意味する。SMARCA4(BRG1)欠損がんの例には、膀胱がん、乳がん、子宮頸がん、結腸がん、B細胞リンパ腫、食道がん、胃がん、神経膠腫、頭頸部がん、肝がん、肺がん、黒色腫、膵臓がん、前立腺がん、腎がん、ラブドイド腫瘍、卵巣がん、SMARCA4欠損胸部肉腫、子宮がんなどが含まれる。
本明細書で使用される場合、「SMARCB1欠損」は、SMARCB1遺伝子変異によって引き起こされるSMARCB1遺伝子欠損又はSMARCB1タンパク質欠損を意味する。「SMARCB1欠損がん」とは、SMARCB1欠損を有するがんを意味する。SMARCB1欠損がんの例には、類上皮肉腫、家族性シュワノマトーシス、胃がん、腎がん、ラブドイド腫瘍、副鼻腔がん、滑膜肉腫、未分化脊索腫、子宮がんなどが含まれる。
本明細書で使用される場合、「PBRM1欠損」は、PBRM1遺伝子変異によって引き起こされるPBRM1遺伝子欠損又はPBRM1タンパク質欠損を意味する。「PBRM1欠損がん」とは、PBRM1欠損を有するがんを意味する。PBRM1欠損がんの例には、膀胱がん、胆管がん、結腸がん、B細胞リンパ腫、食道がん、胃がん、頭頸部がん、肺がん、黒色腫、中皮腫、膵臓がん、腎がん、子宮がんなどが含まれる。
本明細書で使用される場合、卵巣がんには、例えば、卵巣明細胞がん又は卵巣類内膜がんが含まれる。
日本では卵巣明細胞がんに罹患している患者が多く、ARID1A欠損卵巣がんは高い割合で、すなわち卵巣がん患者の2名のうちの1名に見られる。
本明細書で使用される場合、子宮がんは、例えば、子宮体子宮内膜がんである。
本明細書で使用される場合、「治療」(「治療する」又は「治療している」)という用語は、SWI/SNF複合体(複数の場合もある)欠損がんの部分的若しくは完全な緩和、改善、回復、阻害、発症の遅延、重症度の軽減並びに/又は1つ以上の症状、特徴、及び/若しくは原因の頻度、発生率、若しくは重症度の低減をもたらすグルタチオン(GSH)代謝経路阻害剤の何らかの投与を指す。前述の治療は、関連する疾患、障害及び/若しくは状態の兆候を示さない対象に対するものであり得(例えば、予防的であり得る)、かつ/又は疾患、障害及び/若しくは状態の初期兆候のみを示す対象に対するものであり得る。あるいは又はさらに、前述の治療は、関連する疾患、障害及び/又は状態の1つ以上の確立された兆候を示す対象のものであり得る(例えば、治療的であり得る)。
本明細書で使用される場合、「有効量」という用語は、所望の治療結果を達成するために必要な投与量及び期間で有効な量を指す。組成物の有効量は、当業者によって決定され得、個体の病状、年齢、性別、及び体重、並びに組成物が個体において所望の応答を誘発する能力などの要因に応じて変化し得る。有効量はまた、阻害剤の治療的に有益な効果がその毒性又は有害な作用よりも重要である場合の量である。
グルタチオン(GSH)代謝経路阻害剤の有効量は、投与方法に応じて、局所的又は全身的な所望の薬物レベルを達成するために適切に調整され得る。具体的には、有効量は、好ましくは1日あたり1度に約0.5ng~約2000mg、又は1日あたり1度に約1ng~約1000mgであり、患者に1日1回~数回投与され得る。
本明細書で使用される場合、「哺乳動物」という用語は、ヒト又はヒト以外の動物を指す。いくつかの実施形態において、非ヒト動物は、例えば、げっ歯類、マウス、ラット、ウサギ、サル、イヌ、ネコ、ヒツジ、ウシ、霊長類、ブタなどを含む。
本明細書で使用される場合、「投与する」(また、投与、投与すること)という用語は、本阻害剤又はそれを含む組成物を対象(哺乳動物)に投与することを指す。開示された阻害剤又は組成物が投与される経路及びその形態により、使用される担体のタイプが決定されることになる。阻害剤又は組成物は、例えば、全身投与(例えば、経口、直腸、鼻、舌下、頬側、インプラント、又は非経口)又は局所投与(例えば、皮膚、肺、鼻、耳、眼、リポソーム送達システム、又はイオントフォレーシス)に適した様々な形態であり得る。
本発明による阻害剤又は医薬組成物は、それ自体が知られており、当業者に馴染みのあるプロセスによって調製することができる。医薬組成物として、有効成分は、それ自体で、又は好ましくは適切な医薬助剤及び/又は補形薬と組み合わせて、例えば錠剤、コーティング錠、カプセル、カプレット、坐剤、パッチ、乳濁液、懸濁液、ゲル又は溶液の形で使用される。当業者は、その専門知識があるが故に、所望の医薬製剤、調製物又は組成物に適した助剤、賦形剤、補形薬、希釈剤、担体又はアジュバントに精通している。溶媒に加えて、ゲル形成剤、軟膏基剤及び他の補形薬、例えば、抗酸化剤、分散剤、乳化剤、防腐剤、可溶化剤、着色料、錯化剤又は透過促進剤を使用することができる。
本発明はまた、がんを有する患者におけるSWI/SNF複合体(複数の場合もある)欠損の存在を検出することを含む、GSH代謝経路阻害剤に対して感受性のある患者を検出及び/又は選択するための方法に関する。
本明細書で使用される場合、「GSH代謝経路阻害剤に感受性のある患者」とは、GSH代謝経路阻害剤に感受性のあるがんを有する患者を意味する。
本明細書で使用される場合、「試料」という用語は、組織試料(脳、毛髪、頬スワブ、血液、唾液、精液、筋肉、任意の内臓、又はがん細胞、前がん性細胞、腫瘍細胞)、細胞試料、体液試料(尿、血液、腹水、胸膜液、脊髄液)などを含む。
具体的には、いくつかの実施形態において、本発明による、GSH代謝経路阻害剤に対して感受性のある患者を検出及び/又は選択するための方法は、(i)がんを有する患者に由来する試料を提供すること、(ii)試料におけるSWI/SNF複合体(複数の場合もある)のレベルを測定すること、(iii)測定されたレベルと所定の値を比較することを含み、そして(iv)測定されたレベルが所定の値を下回っている場合、SWI/SNF複合体(複数の場合もある)は欠損しており、その患者はGSH代謝経路阻害剤に対し感受性がある可能性が高いと判断され、測定されたレベルが所定の値を超えている場合、SWI/SNF複合体(複数の場合もある)は欠損しておらず、その患者はGSH代謝経路阻害剤に対し感受性がある可能性は低いと判断される。
いくつかの実施形態において、本発明による、GSH代謝経路阻害剤に対して感受性のある患者を検出及び/又は選択するための方法は、(i)がんを有する患者に由来する試料を提供すること、(ii)試料におけるSWI/SNF複合体(複数の場合もある)遺伝子発現のレベルを測定すること、(iii)測定されたレベルと所定の値を比較することを含み、そして(iv)測定されたレベルが所定の値を下回っている場合、SWI/SNF複合体(複数の場合もある)遺伝子は欠損しており、その患者はGSH代謝経路阻害剤に対し感受性がある可能性が高いと判断され、測定されたレベルが所定の値を超えている場合、SWI/SNF複合体(複数の場合もある)遺伝子は欠損しておらず、その患者はGSH代謝経路阻害剤に対し感受性がある可能性は低いと判断される。
所定の値は、罹患していない個体からの正常組織試料におけるSWI/SNF複合体(複数の場合もある)遺伝子又はタンパク質のレベルであり得る。
試料中のSWI/SNF複合体(複数の場合もある)欠損の存在は、例えば、Cancer Gene Panel Test(OncoGuide(登録商標)NCC Oncopanel System)によって決定される。
本発明はまた、キットに関する。キットには、キットの使用により哺乳動物(特にヒト)の病状の治療が実現することになるという情報、指示、又はその両方が含まれ得る。情報及び指示は、言葉、図、又はその両方の形態などであり得る。追加的又は代替的に、キットは、好ましくは哺乳動物(例えば、ヒト)の病状を治療又は予防するという利点を伴って、阻害剤、組成物、又はその両方、及び阻害剤又は組成物の適用方法に関する情報、指示、又はその両方を含み得る。
この試験では、SWI/SNF複合体(複数の場合もある)欠損に応じたAPR-246などのGSH代謝経路阻害剤に対する選択的感受性がいくつかのがん細胞株で観察された。例えば、ARID1A欠損に関しては、人工遺伝子ノックアウトを伴うか又は伴わないHCT116結腸がん細胞、広く使用されている卵巣、子宮、胃、及び胆道のがん細胞株、並びに新しく確立された卵巣患者由来細胞(PDC)。本明細書での結果に基づいて、ARID1Aタンパク質発現を保持しているARID1A変異腫瘍ではなく、ARID1Aタンパク質発現を伴わないARID1A変異腫瘍は、GSH阻害剤又はGSH代謝経路阻害剤の標的療法によく反応することが実証された。したがって、ARID1Aタンパク質の免疫組織化学的評価は、GSH阻害剤又はGSH代謝経路阻害剤の標的療法に適した患者を検出及び/又は選択するための有用な診断ツールとなる。
以下の実施例は、当業者に、特許請求の範囲で主張された方法がどのように作成及び評価されるかについての完全な開示及び説明を提供するために記載され、本発明の純粋な例示を意図したもので、本発明者らが発明として見なすものの範囲を限定することを意図している訳ではない。
実施例1:ARID1A欠損がん細胞はPRIMA-1及びAPR-246に対する選択的感受性を示す
ARID1A欠損によって引き起こされる細胞の脆弱性を調査するために、標的が解明されている334の阻害剤に対する親ARID1A野生型(ARID1A-WT)及びARID1Aノックアウト(ARID1A-KO)HCT116結腸がん細胞の感受性の違いを調べた。薬物感受性スクリーニングにより、ARID1A-KO細胞の増殖を再現可能に抑制するが、ARID1A-WT細胞の増殖を抑制しないユニークなヒットとして(図1-2-D)、複数のポリペプチドにおけるチオールに共有結合するPRIMA-1(APR-017)(図1-1-A~図1-1-C、表S1)を特定した(Bykovら、Nat Med 8、282-288、2016を参照)。PRIMA-1に対するARID1A-KO細胞の選択的感受性を、コロニー形成アッセイで細胞の生存を測定することによって検証した(図1-2-E、図S1-1-A)。PRIMA-1の構造類似体であるAPR-246(PRIMA-1Met)は、血液がん及び前立腺がんの臨床試験で試験されている(Lehmannら、J Clin Oncol 30、3633-3639、2012を参照)。APR-246は、ARID1A-KO細胞の生存率を著しく低下させたが、ARID1A-WT細胞については低下させなかった(図1-2-F~図1-2-G、図S1-1-B)。次に、APR-246及びPRIMA-1に対する様々なARID1A欠損がん細胞の感受性を試験した。この分析では、4つのARID1A発現細胞株と6つのARID1A欠損細胞株のパネルを使用した(図1-3-H)。ARID1A欠損がん細胞は、ARID1A発現がん細胞よりもAPR-246に対して感受性が高かった(図1-4-I、図S1-1-C~図S1-2-E)。APR-246に対するARID1A欠損がん細胞の選択的感受性を、コロニー形成アッセイで細胞生存率を測定することによって検証した(図1-4-J、図S1-2-F)。PRIMA-1処置でも同様の結果が得られた(図S1-2-G~図S1-3-H)。TOV21G ARID1A欠損がん細胞におけるAPR-246及びPRIMA-1の優先的致死性が、ARID1A cDNAの安定した発現によってレスキューされたことから(図1-4-K、図S1-3-I)、細胞の状況に関係なく、ARID1A欠損がこれらの薬物に対する感受性に関与していることを確認した。
APR-246に対するARID1A-KO細胞の感受性を調べるために、ゲノム全体の発現プロファイリングを実施した。ARID1A-WT細胞ではなく、ARID1A-KO細胞において発現レベルがAPR-246処理時に2倍超となる増加や2分の1未満となる減少を示す6,429遺伝子の経路分析を実施して、ARP-246に対するARID1A-KO細胞の感受性に関与する経路を特定した(図1-5-L)。アポトーシスに関連する経路は、これらの遺伝子間で有意に(p<0.001)増加していた(図1-5-L)。特に、NOXAを含むいくつかの重要なアポトーシス促進遺伝子は、ARID1A-KO細胞では著しくアップレギュレートされたが、ARID1A-WT細胞ではアップレギュレートされなかった(図1-6-M)。定量的RT-PCR分析により、APR-246で処理されたARID1A-KO細胞及びARID1A欠損がん細胞でNOXAのmRNA発現が増加することが確認された(図1-7-N、図S1-3-J~図S1-3-K)。それに応じて、NOXAのタンパク質発現は、APR-246で処理されたARID1A-KO細胞で特異的に増加した(図1-7-O)。さらに、APR-246処理は、ARID1A-KO細胞及びARID1A欠損がん細胞において、カスパーゼ活性化及びアネキシンVの出現によって評価されるように、アポトーシスを誘導した(図1-7-P~図1-7-R、図S1-4-L~図S1-4-M)。
実施例2:ARID1A欠損がん細胞はGSH阻害に対して脆弱である
APR-246はマイケルアクセプターメチレンキヌクリジノン(MQ)に変換され、チオールと反応して抗酸化代謝物GSH及び抗酸化調節剤チオレドキシンレダクターゼ(TrxR)の活性を阻害する(Pengら、Cell Death Dis 4、e881、2013;Tessoulinら、Blood 124、1626-1636、2014を参照)。MQの共有結合により、GSHのレベルは低下し、TrxR活性は阻害され、それによってROS生成と抗酸化の間の細胞内バランスがROSレベルの増加に向かってシフトした(図2-1-A)。したがって、次に、ARID1A欠損細胞に対するAPR-246の致死効果がGSH及びTrxRの阻害によるものかどうかを調べた。APR-246処理により、ARID1A-WT細胞ではなく、ARID1A-KO細胞においてGSHレベル[還元型GSHとその酸化型GSHジスルフィド(GSSG)の比率として表される]が用量依存的に減少した(図2-1-B)。一方、同じ濃度のAPR-246がARID1A-WT細胞又はARID1A-KO細胞においてTrxR活性(TrxR1、TrxR2及びTrxR3を含む)に影響を与えることはなかったが、高濃度のAPR-246はTrxR活性を抑制した(図2-1-C、図S2-1-A)。特に、細胞内H2O2によって示されるように、細胞内ROSレベルは、ARID1A-WT細胞よりもARID1A-KO細胞においてより増加した(図2-1-D)。APR-246処理時のROSレベルの増加は、APR-246がGSHなどの抗酸化剤に結合してその機能を抑制するという以前の発見と一致している(Bykovら、Front Oncol 6、21、2016を参照)。特に、ROSレベルはARID1A-WT細胞よりもARID1A-KO細胞ではるかに増加しており、APR-246処理によって誘発される酸化ストレスのレベルがARID1A-WT細胞よりもARID1A-KO細胞で高かったこと、すなわち、ARID1A-KO細胞におけるGSHレベルが低下したため、ROS生成と抗酸化のバランスがより酸化された状態にシフトしたことを示している。実際、酸化ストレスによって活性化されることが知られているp38MAPK及びEGFRシグナル伝達経路の活性化(Matsuzawa及びIchijo、Biochim Biophys Acta 1780、1325-1336、2008;Wengら、J Exp Clin Cancer Res37、61、2018を参照)は、ARP-246で処理されたARID1A-KO細胞における方がより明白であった(図1-5-L)。さらに、抗体アレイ分析は、シクロオキシゲナーゼ-2(COX-2)、リン酸化JNK、及びリン酸化HSP27のレベルが、すべて酸化ストレスによって誘導されるものであり、ARID1A-WT細胞よりもARID1A-KO細胞の方で高いことを示した(図2-2-E)。APR-246に応答したJNKのリン酸化は、ROSスカベンジャーであるN-アセチルシステイン(NAC)での同時処理によって抑制された(図2-2-F)。これらの結果は、APR-246がARID1A-KO細胞において高い酸化ストレスの状態を誘発したことを示している。
APR-246処理後のGSHレベルの低下とROSレベルの上昇は、ARID1A欠損のヒト卵巣がん細胞及び他のがん細胞でのみ明らかであった(図2-2-G~図2-3-H、図S2-1-B~図S2-2-C)。ARID1A欠損がん細胞へのARID1A cDNAの安定した導入により、APR-246によって誘発されるGSHの減少、ROSの増加、及び細胞増殖の阻害がレスキューされたことから(図2-4-I~図2-4-K)、APR-246に対する感受性がARID1A機能に依存していることが示された。さらに、APR-246で処理されたARID1A-KO細胞におけるGSHの減少とROSの増加は、ROSスカベンジャーであるNAC又はGSH補償剤グルタチオンモノエチルエステル(GSH-MEE)での同時処理によって完全に抑制された(図2-4-L~図2-4-M)。一貫して、APR-246で処理されたARID1A-KO細胞における細胞生存率の低下とアポトーシスの誘導は、NAC又はGSH-MEEでの同時処理によって完全に消失した(図2-5ーN~図2-5-O)。同様の結果が、2つの異なるARID1A欠損がん細胞株で得られた(図S2-2-D~図S2-3-F)。これらの結果は、APR-246によるARID1A欠損がん細胞でのGSHの阻害により、ROS生成とGSHによる抗酸化のバランスが崩れてROSレベルが高くなり、その結果アポトーシス細胞死がもたらされることを示している。
APR-246及びPRIMA-1に由来するMQも、TrxRのシステイン残基に共有結合する(Bykovら、Front Oncol 6、21、2016を参照)。実際、ARID1A-KO細胞及びARID1A欠損細胞は、ARID1A発現細胞よりも、TrxR阻害剤であるオーラノフィンに対して感受性が高かった(図S2-4-G~図2-4-I)。オーラノフィンによるGSHレベルの低下とROSレベルの上昇は、APR-246の場合と同様に、ARID1A欠損がん細胞でより顕著であった(図S2-4-J~図S2-4-K)。これらの結果は、APR-246に対するARID1A欠損がん細胞の感受性が、図2-1-B~図2-1-Cに示すように、主にGSH阻害に起因するものであるが、部分的にTrxRの阻害に起因する可能性もあることを示している。MQはまた、変異体p53に結合して活性化し、アポトーシスの誘導に至る(Bykovら、Nat Med 8、282-288、2002;Lambertら、Cancer Cell 15、376-388、2009を参照)。HCT116細胞は野生型TP53を発現する。したがって、p53がAPR-246に対するARID1A欠損細胞の感受性の根底にある標的である可能性は低い。実際、内因性野生型p53の枯渇が、ARID1A-KO細胞におけるAPR-246誘導アポトーシスに多大な影響を与えることはなかった(図S2-4-L~図S2-5-N)。さらに、野生型p53を安定化するMDM2阻害剤であるヌトリン3aによる処理により、p53レベルは増加し、p53標的p21がアップレギュレートされたが、アポトーシスを誘導する濃度のPRIMA-1及びAPR-246による処理では、p53又はp21の発現に著しい影響は無かった(図S2-5-O)。これらの発見は、APR-246に対するARID1A欠損がん細胞の感受性がp53に依存していないことを示している。NOXAはp53の転写標的であるが、ただし、APR-246によって誘導されたNOXAの発現は、ARID1A-KO細胞におけるp53枯渇によって抑制されなかった(図S2-6-P)。NOXAの誘導はまた、JNKシグナル伝達経路の活性化によっても引き起こされる(Wangら、Mol Carcinog 47、436-445、2008を参照)。実際、APR-246によって誘導されたNOXA発現は、JNK阻害剤(図S2-6-Q~図S2-6-R)又はROSスカベンジャーであるNAC(図2-2-F)による同時処理によっても抑制された。したがって、酸化ストレスによって活性化されたJNKシグナル伝達は、ARID1A-KO細胞においてNOXAのアップレギュレーションを誘発した。しかしながら、APR-246で処理されたARID1A-KO細胞におけるGSHレベルの低下とROSレベルの上昇は、JNK阻害剤での同時処理又はNOXAの枯渇によって抑制されなかった(図S2-6-S~図S2-7-W)。したがって、JNKシグナル伝達経路の活性化とその結果としてのNOXA発現の増加は、致死性を引き起こすメディエータではなく、酸化ストレスの二次的影響であると思われる。
実施例3:GCLCは、ARID1A欠損がんにおける有望な合成致死標的である
GSHは、システイン、グルタメート、及びグリシンから、複数の代謝因子の作用を介して合成される(図3-1-A)。GSH代謝経路におけるARID1A欠損がんに対する治療標的を特定するために、GSH代謝経路遺伝子をARID1Aとの合成致死パートナーシップについてスクリーニングした。後続分析により、GCLC、GSS、及びSLC7A11のノックダウンは、GSHレベルの低下とROSレベルの上昇に関連して、ARID1A欠損がん細胞の増殖を大幅かつ特異的に抑制することが明らかになった(図3-2-B~図3-2-D)。一方、不要な役割を果たしていると考えられている、GLSとGLS2、SLC1A4とSLC1A5、及びIDH1とIDH2などの機能的なパラログ遺伝子産物を同時にノックダウンしても、ARID1A欠損がん細胞の増殖には影響しなかった(図3-2-B)。さらに、TrxR及びスーパーオキシドジスムターゼ(SOD)ファミリーに属する抗ROS遺伝子産物のノックダウンは、複数のファミリーの遺伝子産物が同時にノックダウンされた場合でも、細胞増殖、GSHレベル、又はROSレベルに著しい影響を与えることはなかった(図S3-1-A~図S3-1-C)。次に、GSH代謝因子の既知阻害剤を、ARID1A欠損がんに対する選択性についてスクリーニングした。ARID1A欠損TOV21G卵巣がん細胞は、ARID1A発現RMG-I卵巣がん細胞よりもGCLC阻害剤ブチオニンスルホキシミン(BSO)及びSLC7A11阻害剤スルファサラジンに対し高い感受性を示したが、GLS阻害剤化合物968又はG6PD阻害剤6-アミノニコチンアミド(6-AN)に対しては感受性を示さず(図3-3-E)、ノックダウン実験と一致していた。ARID1A-KO細胞及びARID1A-WT細胞を使用して同様の結果を得た(図S3-1-D)。GCLC、GSS、又はSLC7A11のノックダウンにより、GSHレベルの低下とROSレベルの上昇に関連して、ARID1A欠損OVISE卵巣がん細胞の増殖が阻害された(図S3-2-E~図S3-3-J)。ARID1A欠損TOV21G細胞におけるGCLC及びSLC7A11のノックダウンによって引き起こされるGSHレベルの低下、ROSレベルの上昇、及び細胞増殖の阻害が、ARID1A cDNAの安定した発現によってレスキューされたことから(図S3-3-K~図S3-4-O)、ARID1A欠損がこれらの遺伝子の枯渇に対する感受性に関与していることが確認された。
上記で列挙された3つのGSH合成経路酵素の中で、本発明者らは、GCLCがGSH合成の律速酵素(すなわち、恐らくは創薬可能な標的)であり、その一時的なノックダウンによりARID1A欠損がん細胞の増殖が著しく阻害されたため、GCLCに焦点を絞った(図S3-2-H)。実際、ドキシサイクリン(Dox)による処理によって誘導されたGCLCの安定したshRNA介在ノックダウンは、ARID1A欠損がん細胞の増殖を選択的に阻害した(図3-4-F~図3-4-G)。GSHレベル及びROSレベルは、ARID1A欠損がん細胞においてそれぞれ著しく減少及び増加したが、ARID1A発現細胞ではかかる減少及び増加は起こらなかった(図3-4-H~図3-4-I)。ARID1A-KO細胞及びARID1A-WT細胞を使用して同様の結果を得た(図S3-4-P~図S3-4-S)。ARID1A欠損がん細胞におけるGCLC枯渇の致死性は、コロニー形成アッセイで細胞生存率を測定することによって検証された(図3-5-J、図S3-5-T~図S3-5-U)。GCLCの異所性発現により、ARID1A欠損細胞株及びARID1A-KO細胞におけるGCLCのノックダウン時のGSHレベルの低下は抑止された(図3-5-K~図3-5-L、図S3-5-V~図S3-5-W)。さらに、異所性GCLC発現により、GCLCノックダウン時にROS産生とそれに続く細胞死が抑制された(図3-5-M~図3-5-N、図S3-5-X~図S3-5-Y)。まとめると、これらのデータは、GCLCがARID1A欠損がん細胞における合成致死標的であることを示している。
GCLCが創薬可能な標的であるかどうかを判断するために、本発明者らは、4つのARID1A発現がん細胞株と6つのARID1A欠損がん細胞株のGCLC阻害剤BSOに対する感受性を調べた。ARID1A欠損がん細胞株は、BSOに対して選択的感受性を示した(図3-6-O、図S4-1-A)。コロニー形成アッセイは、BSOが、ARID1A欠損がん細胞株及びARID1A-KO細胞において生存を選択的に減少させ、アポトーシスを増加させることを示した(図3-6-P~図3-6-Q、図S4-1-B~図S4-2-E)。BSO処理によりGSHレベルは低下したが、これはROSレベルとNOXA発現の増加に関連しており、この効果はARID1A欠損がん細胞においてより顕著であった(図S4-2-F~図S4-2-J)。ARID1Aの安定した発現により、ARID1A欠損がん細胞におけるBSOによって誘導されるGSHの減少、ROSの増加、及び細胞増殖の阻害が抑止されたことから(図S4-3-K~図S4-3-M)、BSOに対し観察された応答はARID1Aに依存することが示されている。ARID1A欠損がん細胞におけるBSOによって誘導されるGSHの減少は、GSH補償剤GSH-MEEにより弱められたが、ROSスカベンジャーであるNACにより弱められることはなかった(図S4-4-N)。ARID1A欠損がん細胞におけるAPR-246によって誘導されるGSHの低下は、GSH-MEEとNACの両方によって抑制され(図2-4-L、図S2-2-D)、NACが付加物を形成することによりROSとAPR-246活性を阻害するという事実と一致している(Lambertら、Cancer Cell 15、376-388、2009を参照)。GSH-MEE及びNACの両方により、BSOによって誘導されるROSの増加と細胞増殖の阻害が抑止された(図S4-4-O~図S4-5-P)。これらの結果は、BSO処理によってGSH産生が減少した場合でも、NACとGSH-MEEは、それぞれ過剰なROSを除去し、GSHを補うことにより、細胞の生存率を回復させることを示している。GCLCの異所性発現により、GSHの減少、ROSの増加、及び細胞増殖の阻害を含む、ARID1A欠損がん細胞におけるBSO及びAPR-246のすべての影響が抑制された(図3-7-R~図3-7-U、図S4-5-Q~図S4-6-S)。これらの結果は、GCLCがARID1A欠損がん細胞における創薬可能な標的であることを強く示唆している。
実施例4:ARID1A欠損がん細胞のGSH阻害に対する脆弱性は、SLC7A11発現の低下によるGSH合成の低減によって引き起こされる
ARID1A欠損がん細胞は、ARID1A発現細胞と比べるとGSH阻害に対する感受性があった。したがって、本発明者らは、ARID1Aが、GSH合成経路の構成要素をコードする遺伝子の転写を調節すると仮定した。これを調べるために、ARID1A発現がん細胞とARID1A欠損がん細胞のパネルのゲノム全体の発現解析を実施した。合計で、ARID1A欠損がん細胞において発現レベルが一貫して3分の2を下回る343個の遺伝子が同定された(図4-1-A)。特に、この遺伝子セットには、GSH代謝経路遺伝子SLC7A11が1つだけ含まれていた。SLC7A11 mRNA及びタンパク質の発現は、ARID1A発現がん細胞の場合よりARID1A欠損がん細胞の方が低かった(図4-1-B、図S5-1-A~図S5-1-C)。ARID1A欠損がん細胞におけるARID1Aの安定した発現により、SLC7A11 mRNA及びタンパク質の発現が回復した(図4-1-C)。さらに、ARID1Aのノックアウトにより、SLC7A11の発現が減少した(図4-2-D)。ARID1A-KO細胞におけるSLC7A11の誘導低下の根底にあるメカニズムを決定するために、SLC7A11の転写アップレギュレーションにおけるARID1Aの関与を調査した。クロマチン免疫沈降(ChIP)アッセイにより、ARID1AがARID1A-WT細胞におけるSLC7A11の転写開始部位(TSS)に局在することが明らかになった(図4-2-E)。同様に、ARID1Aを含むSWI/SNFクロマチンリモデリング複合体(BAF複合体)の触媒サブユニットであるBRG1は、ARID1A-WT細胞におけるSLC7A11のTSSに局在している(図4-2-F)。TSSでのARID1AとBRG1の局在は、ARID1A-KO細胞では低下していた(図4-2-E~図4-2-F)。TSSでのRNAポリメラーゼII(RNAPII)の局在も、ARID1A-KO細胞では著しく低下していた(図4-3-G)。TSSでのSLC7A11発現を調節する転写因子であるNRF2の局在(Gorriniら、Nat Rev Drug Discov 12、931-947、2013を参照)も、ARID1A-KO細胞では著しく低下していたが(図4-3-H)、NRF2自体の発現はARID1Aのノックアウトによる影響を受けなかった(図S5-2-D)。ARID1A-KO細胞におけるNRF2の異所性発現により、SLC7A11 mRNA及びタンパク質の発現が回復し(図S5-2-D~図S5-2-E)、APR-246によって誘導される増殖と生存の低下が回復し、APR-246によって誘導されるGSHの減少とROSの増加が抑止された(図S5-2-F~図S5-3-I)。これらの結果は、ARID1Aが、BAF複合体によるクロマチンリモデリングを通じてSLC7A11のNRF2介在による転写発現を促進するが、不可欠ではないことを強く示唆している。言い換えれば、ARID1Aの欠損により、SLC7A11の発現は弱められる(図4-3-I)。
SLC7A11は、シスチン/グルタミン酸トランスポータXCTのサブユニットをコードする。シスチンはXCTトランスポータを介して細胞に取り込まれ、次いで2分子のシステインに代謝されるが、これはGSH合成に不可欠である。ARID1A欠損によって引き起こされるSLC7A11のダウンレギュレーションの影響を調べるために、本発明者らは、475の代謝物を検出できるガスクロマトグラフィー/質量分析(GCMS)を使用して、ARID1A発現細胞及びARID1A欠損細胞の3つのペアでレベルが低下した代謝物をスクリーニングにかけた(システイン、グルタメート、及びグリシンは含むが、GSHは含まない)(図4-4-J)。システインは、ARID1A発現細胞よりもARID1A欠損細胞で2分の1を下回る代謝産物として特定されたことから(図4-4-J~図4-4-K、図S5-3-J)、SLC7A11のダウンレギュレーションが細胞へのシスチンの取り込み低下による細胞内システインレベルの低下を引き起こすことを示唆していた。ARID1A欠損細胞におけるシステインレベルの低下と一致して、基礎GSHレベルは、ARID1A発現細胞よりもARID1A欠損細胞の方が低かった(図4-4-L~図4-5-M、図S5-4-K~図S5-4-L)。GSHレベルの上昇を反映して、ROSレベルは、ARID1A発現細胞よりもARID1A欠損細胞の方が高かった(図S5-5-M~図S5-5-O)。図4-1-Cに示すように、ARID1A欠損がん細胞におけるARID1Aの安定した発現により、SLC7A11の発現は増加しており、これはGSHレベルの増加とROSレベルの減少に関連していた(図4-5ーN、図S5-6-P)。これらの結果は、ARID1AがSLC7A11の発現を通じてGSHとROSの基礎レベルのバランスに影響を与えることを示している。一貫して、ARID1A欠損がん細胞におけるSLC7A11の強制発現により、基礎GSHレベルが増加し、これは基礎ROSレベルの減少と関連するものであった(図4-5-O~図4-5-P、図S5-6-Q)。同様の結果が、ARID1A欠損がん細胞におけるGCLCの安定した発現によって得られた(図S5-6-R~図S5-6-S)。SLC7A11の過剰発現により、APR-246及びBSOによって誘導されるGSHレベルの低減とROSレベルの上昇が抑止され、ARID1A欠損がん細胞の生存率が回復した(図4-5-Q~図4-6-S、図S5-7-T~図S5-7-V)。
APR-246で処理されたARID1A欠損がん細胞におけるGSHの減少、ROSの増加、及び生存率の低下は、シスチンの細胞透過性バージョンであるシスチン補償剤シスチンジメチルエステル(CC-DME)での同時処理によって完全に抑制された(Steinherzら、Proc Natl Acad Sci USA 79、4446-4450、1982を参照)(図4-6-T~図4-6-V)。これらのデータは、ARID1A欠損がん細胞におけるSLC7A11発現の低下によるシステイン不足が、GSH代謝経路の阻害に対する脆弱性の原因であることを示している。まとめると、これらの結果から、次のメカニズムが提案される(図4-3-I、図4-7-W)。ARID1Aは、SLC7A11のTSSへのSWI/SNFクロマチンリモデリング複合体の動員を促進し、結果として起こるリモデリングにより、NRF2及びRNAPIIによるSLC7A11の転写が開始される。SLC7A11によるシスチン取込みの強化により、GCLCを介してGSH合成がアップレギュレートされ、GSHとROSの間におけるホメオスタシスのバランスが維持され、細胞はGSH阻害に対し耐性となる。しかしながら、ARID1Aが存在しない場合、SLC7A11のTSSへのSWI/SNFクロマチンリモデリング複合体の動員の低下により、この部位へのNRF2及びRNAPIIの動員が弱められ、その結果SLC7A11の転写が低減される。結果として生じるシスチン取込みの減少により、GSH合成は低下する。さらに、シスチンからシステインを生成するためのGSHのフィードバック機能の障害は、システインの細胞内レベルをさらに低下させ、最終的には抗酸化システムの恒常性の乱れによるGSHの不足につながることになる。基礎GSHレベルの低下により、ARID1A欠損がん細胞はGSH代謝経路の阻害に対して脆弱になる。
実施例5:ARID1A欠損がんに対するGSH標的療法の臨床的関連性
この仮説の臨床的関連性にさらに取り組むために、11名の卵巣がん患者から外科的に得られた腫瘍標本の免疫組織化学的染色によってARID1A及びSLC7A11の発現を調べた(図S6-1-A)。調べた4つのARID1A野生型標本はすべて、ARID1AとSLC7A11の両方の高発現を示し(図5-1-A)、ARID1A発現を欠く4つのARID1A変異標本はすべて低レベルのSLC7A11発現を示した(図5-2-B)。ARID1Aの発現を保持している残りの3つのARID1A変異標本はまた、SLC7A11の発現も保持していた(図S6-1-A、図S6-1-B)。まとめると、ARID1A遺伝子変異によるARID1A発現の減少/欠如は、臨床的に得られた腫瘍標本におけるSLC7A11発現の減少と相関していた。
患者由来のがん細胞(PDC)は、がん治療の概念実証を取得するためのツールとして役立つことが多い。したがって、他の4名の卵巣がん患者からのPDC(3症例はARID1Aを欠いていたが、残りの症例はARID1Aの発現を保持していた)を培養した(図5-3-C)。がん細胞株を使用して得られた結果と一致して、ARID1A欠損PDCは、ARID1A陽性PDCよりもAPR-246及びBSOに対して感受性が高かった(図5-3-D、図S6-2-C)。さらに、ARID1A欠損PDCにおけるSLC7A11 mRNA及びタンパク質の発現は低く、これは上記の腫瘍標本での観察と一致している(図5-3-E~図5-4-F)。基礎GSHレベルはARID1A欠損PDCの方がARID1A発現PDCよりも低かったが(図5-4-G)、基礎ROSレベルは高かった(図S6-2-D)。APR-246処理により、ARID1A欠損PDCにおけるGSHレベルは低下し、ROSとアポトーシスのレベルは上昇した(図5-4-H~図5-5-J、図S6-2-E)。
次に、APR-246を、インビボでOCCC腫瘍異種移植片の増殖を抑制する能力について試験した。腫瘍形成後、マウスをAPR-246又は賦形剤で処置した。APR-246処置により、ARID1A欠損TOV21G OCCC異種移植片の増殖は大幅に抑制されたが、ARID1A発現RMG-I OCCC異種移植片の増殖は抑制されなかった(図6-1-A~図6-1-B)。一貫して、腫瘍重量は、TOV21G異種移植片でのみAPR-246によって減少した(図6-1-C~図6-1-D)。APR-246によるマウスの処置により、体重の著しい減少は起こらなかったことから、APR-246の副作用は最小限であることが示され(図S6-3-F)、第I相臨床試験の結果と一致していた(Lehmannら、J Clin Oncol 30、3633-3639、2012)。特に、TOV21G異種移植細胞のGSHレベルは、APR-246での処理後に減少した(図6-1-E)。さらに、APR-246により酸化ストレスマーカーである8-ヒドロキシ-2’-デオキシグアノシン(8-OHdG)のレベルが著しく増加したことから、APR-246はインビボでTOV21G異種移植片のROSレベルを増加させることが示された(図6-2-F~図6-2-G)。さらに、APR-246処置により、アポトーシスマーカーのNOXA、切断型PARP、及び切断型カスパーゼ-3の発現が著しく増加し、細胞増殖マーカーKi67の発現が減少したことから、アポトーシスがインビボでのAPR-246処置によっても誘導されることが示された(図6-2-F、図6-2-H~図6-2-G)。一貫して、APR-246類似体PRIMA-1処置により、ARID1A欠損OVISE OCCC細胞における異種移植片の増殖も大幅に抑制されたが、これも大幅な体重減少を引き起こすことはなかった(図S6-3-G~図S6-3-H)。さらに、GCLC阻害剤BSOによる処置により、異種移植片の増殖は著しく抑制され、体重を減らすことなく腫瘍重量が減少した(図S6-3-I~図S6-3-K)。様々なメカニズムを介してGSH機能を阻害する薬剤を使用して得られた現在の結果は、ARID1A欠損OCCCでGCLCを標的とすることの有用性を立証している。
GCLCを治療標的としてさらに検証するために、GCLC枯渇の影響をARID1A欠損OCCC腫瘍異種移植モデルで評価した。非標的指向性(shNT)又はGCLC標的指向性(shGCLC)のshRNAを担持するTOV21GOCCC細胞をマウスに注入した。TOV21G-shGCLC細胞におけるGCLC発現は、Doxによって条件付きで減少した(図3-4-F)。腫瘍形成後にGCLC枯渇を誘発するためにマウスにDoxを与えた場合、TOV21G-shGCLC異種移植片の増殖は大幅に抑制され、その結果腫瘍重量が減少したが、TOV21G-shNT異種移植片の増殖は影響を受けなかった(図6-3-L~図6-4-O)。TOV21G-shNT異種移植片においてではなく、TOV21G-shGCLC異種移植片において、GCLCのノックダウンが、Doxで処置されたマウスからの腫瘍で確認された(図S6-4-L~図S6-4-M)。TOV21G-shGCLC異種移植細胞のGSHレベルは、Doxによる処置後にインビボで減少した(図6-4-P)。同様の結果は、細胞の接種直後(腫瘍形成前)にマウスにDoxを与えた場合にも得られた(図S6-4-N~図S6-5-R)。TOV21G異種移植片のAPR-246処置の場合と同様に、TOV21G-shGCLC異種移植片におけるGCLCのDoxを介したノックダウンにより、酸化ストレスマーカー8-OHdGのレベルは大幅に増加し、アポトーシスマーカーNOXA、切断型カスパーゼ-3、及び切断型PARPのレベルは増加し、細胞増殖マーカー(maker)であるKi67のレベルは低下した。これらの結果は、ROSレベルとアポトーシスがインビボでのGCLCの阻害によって高められたことを示している(図S6-6-S)。まとめると、本発明者らは、GCLCがARID1A欠損OCCCにおける治療標的であると結論付けている。
実施例6:びまん性胃がん患者の腹水から確立されたARID1A欠損患者由来細胞及びARID1A発現患者由来細胞の選択
びまん性胃がんの65名の患者の腹水から得られた100を超える患者由来細胞(PDC)から、本発明者らは、浮遊細胞よりも薬剤感受性試験で付着細胞増殖と低い分散を示している13の細胞型(NSC-4X1a、-7C、-14C、-20C、-22C、-34C、-48CA、-58C、-64C、-65C、-67C、-68C、及び-70C)を選択した。ARID1Aタンパク質の発現をイムノブロット分析によって調査した。全エクソームデータに基づいてさらに分析するために、8つのPDCを選択した。これらの8つのPDCのうち、4つ(NSC-7C、-58C、-65C、及び-67C)はARID1Aタンパク質の発現を欠いており(ARID1A欠損:ARID1A-)、4つ(NSC-48C、-64C、-68C、及び-70C)はARID1Aタンパク質発現を保持していた(ARID1A発現:ARID1A+)(図7A)。SLC7A11の発現はARID1A欠損PDCでの方がARID1A発現PDCの場合よりも低く(図7A)、卵巣がんで観察されたパターンと一致していた(H.Ogiwaraら、Cancer Cell 35(2019)177-190 e178を参照、文書の内容は米国仮出願第62/785,458号と同じである)。ARID1Aタンパク質レベルと一致して、4つのARID1A欠損PDCのうちの3つ(NSC-7C、-58C、及び-67C)は、ARID1A遺伝子に均一なフレームシフト変異を有し、残りのPDC(NSC-65C)は均一な終止コドン変異(R1461X)を有していた。4つのARID1A発現PDCには変異がなかった。確立されたPDCに由来する異種移植腫瘍は、びまん性胃がんの組織学的特性を保持していた(図7B)。確立されたPDCに由来する異種移植腫瘍は、びまん性胃がんの組織学的特性を保持していた。代表的な組織学的データを図7Bに示す。
実施例7:ARID1A欠損胃がん細胞はGSH阻害剤に対する感受性がある
次に、本発明者らは、ARID1A欠損胃がん細胞のGSH阻害剤に対する感受性を調べた。GSH阻害剤APR-246のIC50値は、ARID1A発現PDCよりもARID1A欠損PDCの方が著しく低かった(図8A、図8B)。GSH合成酵素GCLCの阻害剤であるBSOによる処理により、ARID1A発現PDCよりも効率的にARID1A欠損PDCが感作された(図8C)。これらの結果は、APR-246又はBSOに対する感受性が胃がんのARID1A欠損と関連していることを示しており、これは卵巣がんで得られた結果と一致している(H.Ogiwaraら、Cancer Cell 35(2019)177-190 e178を参照)。まとめると、これらのデータは、GSH阻害がARID1A欠損を伴うびまん性胃がんの治療のための有望な戦略であり得ることを示している。
実施例8:ARID1A欠損胃がん細胞は、GSHの基礎レベルが低いため、GSH阻害に対して脆弱である
次に、本発明者らは、ARID1A欠損胃がんにおけるSLC7A11タンパク質の低発現がSLC7A11転写の低下と関連しているかどうかを調査した。SLC7A11 mRNAレベルは、ARID1A発現PDCよりもARID1A欠損PDCの方が低かった(図9A、図S7A)。SLC7A11は細胞内システインを供給することによりGSH合成に必要とされるため、本発明者らは、SLC7A11のダウンレギュレーションがGSH合成の低下につながるかどうかを調べた。GSHの基礎レベルは、ARID1A発現PDCよりもARID1A欠損PDCの方がかなり低かった(図9B、図S7B)。これらの結果は、ARID1A欠損によりSLC7A11の発現がダウンレギュレートされ、びまん性胃がん細胞におけるGSHの基礎レベルが低下することを示しており、卵巣がんでの所見と一致している(H.Ogiwaraら、Cancer Cell 35(2019)177-190 e178)。
APR-246は、チオール基と反応することによりGSH活性を阻害する(B.Tessoulinら、Blood 124(2014)1626-1636参照)。したがって、次に本発明者らは、APR-246がARID1A欠損がん細胞のGSHを優先的に阻害するかどうかを調べた。APR-246処理により、ARID1A欠損PDCではGSHレベルが著しく低下し、ARID1A発現PDCでは低下しなかった(図9C、図S7C)。GSHの抗酸化活性と一致して、ROSレベルは、ARID1A発現PDCよりもARID1A欠損PDCの方で著しく増加した(図9D、図S7D)。これらの結果は、ARID1A欠損細胞においてGSH阻害剤により誘発される酸化ストレスの過度の増加によって細胞生存率が低下したことを示している。
実施例9:ARID1A欠損胃がん細胞のGSH阻害に対する脆弱性は、SLC7A11発現の低減によるGSH合成の低下によって引き起こされる
次に、本発明者らは、ARID1A欠損がん細胞の脆弱性がシステイン不足とその結果としてのGSH不足に関連しているかどうかを調べた。ARID1A欠損がん細胞においてAPR-246により誘導されるGSHの減少、ROSの増加、及び細胞死は、それぞれシスチン及びGSHの細胞透過性バージョンである、シスチン補償剤シスチンジメチルエステル(CC-DME)又はGSH補償剤グルタチオンモノエチルエステル(GSH-MEE)での同時処理により著しく抑制されたことから、これらの細胞透過性代謝物が、SLC7A11発現の減少によるシスチン取込みの低下を補うことができることを示唆していた(図10A~図10C)。GSHは、システイン、グルタメート、及びグリシンから合成される。SLC7A11は、システインを細胞内に輸送することにより、GSH合成に寄与する。したがって、次に本発明者らは、ARID1A欠損PDCにおいて、SLC7A11阻害剤であるエラスチンに対する感受性を調べた(B.Daherら、Cancer Res 79(2019)3877-3890参照)。エラスチンのIC50値は、ARID1A発現PDCよりもARID1A欠損PDCの方が著しく低かった(図S8A)。エラスチン処理により、ARID1A欠損PDCではGSHレベルが著しく低下したが、ARID1A発現PDCでは低下しなかった(図S8B)。これらのデータは、ARID1A欠損がん細胞におけるSLC7A11発現の低下に続発するシステイン不足とその結果としてのGSH不足が、GSH阻害に対する感受性の原因であることを示している。
実施例10:ARID1A欠損子宮がん細胞はGSH阻害剤に対する感受性がある
本発明者らは、ARID1A欠損子宮がん細胞のGSH阻害剤に対する感受性を調べた。GSH阻害剤APR-246のIC50値は、2つのARID1A発現細胞株よりも3つのARID1A欠損細胞株の方で著しく低かった(図11)。GSH合成酵素GCLCの阻害剤であるBSOによる処理により、ARID1A発現細胞株よりも効率的にARID1A欠損細胞株が感作された(図12)。これらの結果は、APR-246又はBSOに対する感受性が子宮(urerine)がんでのARID1A欠損と関連していることを示しており、これは卵巣がんで得られた結果と一致している(H.Ogiwaraら、Cancer Cell 35(2019)177-190 e178参照)。まとめると、これらのデータは、GSH阻害がARID1A欠損を伴う子宮がんの治療のための有望な戦略であり得ることを示している。
実施例11:ARID1A欠損胆管がん細胞はGSH阻害剤に対する感受性がある
本発明者らは、ARID1A欠損胆管がん細胞のGSH阻害剤に対する感受性を調べた。GSH阻害剤APR-246のIC50値は、2つのARID1A欠損細胞株の方が、2つのARID1A発現細胞株よりも著しく低かった(図13)。GSH合成酵素GCLCの阻害剤であるBSOでの処理により、ARID1A発現細胞株よりも効率的にARID1A欠損細胞株が感作された(図14)。これらの結果は、APR-246又はBSOに対する感受性が胆管がんにおけるARID1A欠損と関連していることを示しており、これは卵巣がんで得られた結果と一致している(H.Ogiwaraら、Cancer Cell 35(2019)177-190 e178参照)。まとめると、これらのデータは、GSH阻害がARID1A欠損を伴う胆管がんの治療のための有望な戦略であり得ることを示している。
実施例12:様々なSWI/SNF複合体欠損がん細胞株はGSH阻害剤に対する感受性がある
本発明者らは、様々なSWI/SNF複合体(SMARCA2(BRM)、SMARCA4(BRG1、BAF190)、SMARCB1(BAF47、hSNF5、INI1)、PBRM1)欠損がん細胞のGSH阻害剤に対する感受性を調べた。GSH阻害剤APR-246のIC50値は、これらのSWI/SNF複合体欠損細胞株の方が、野生型細胞株の場合よりも著しく低かった(図15、図16、図17)。GSH合成酵素GCLCの阻害剤であるBSOによる処理により、これらのSWI/SNF複合体発現細胞株よりも、これらのSWI/SNF複合体欠損細胞株の方がより効率的に感作された(図15、図16、図18)。これらの結果は、APR-246又はBSOに対する感受性が、様々ながんにおけるこれらのSWI/SNF複合体(すなわち、SMARCA2、SMARCA4、SMARCB1、PBRM1)の欠損に関連していることを示している。まとめると、これらのデータは、GSH阻害が、これらのSWI/SNF複合体欠損を伴う様々ながんの治療のための有望な戦略であり得ることを示している。
実施例13:SWI/SNF複合体欠損がん細胞のGSH阻害に対する脆弱性は、SLC7A11発現の低下によるGSH合成の低減によって引き起こされる
ARID1A(すなわち、SMARCA2、SMARCA4、SMARCB1、PBRM1)を除くSWI/SNF複合体欠損のがん細胞は、これらのSWI/SNF複合体発現細胞と比較して、GSH阻害に対し同様に感受性があった。これを調査すると、SLC7A11 mRNAの発現は、これらのSWI/SNF複合体欠損がん細胞での方が、様々なSWI/SNF複合体発現がん細胞の場合よりも低かった(図19)。
実施例4と同様に、基礎GSHレベルは、これらのSWI/SNF複合体欠損細胞の方が、これらのSWI/SNF複合体発現細胞の場合よりも低かった(図20)。APR-246処理により、これらのSWI/SNF複合体欠損がん細胞ではGSHレベルが低下し、ROSレベルが上昇した(図21、図22)。基礎GSHレベルの低下により、これらのSWI/SNF複合体欠損がん細胞はGSH代謝経路の阻害に対して脆弱になる。
実施例1~13に関する実験方法
実験モデルと対象
(1)卵巣がんPDCの確立(実施例5)
腫瘍試料と腹水を、国立がんセンター病院又は要町病院(東京、日本)で手術又は無細胞及び濃縮腹水再注入療法を受けた4名の卵巣がん患者から入手し、インビトロで培養した。このプロトコルは、国立がんセンター(東京、日本)の施設内審査委員会によって承認され、インフォームドコンセントが患者から得られた。CCC0219及びCCC1216のPDCを確立するために、患者の腹水(24ml)を、2mMのEDTAを含む2倍量のPBSで希釈し、15mlのFicoll-Paque PLUS(GE Healthcare)にて積層し、2200rpmで30分間遠心分離した。相間単核層を新しいコニカルチューブに移し、2mMのEDTAを含むPBSで2回洗浄した。上皮細胞に対し、モノクローナルヒト上皮抗原-125抗体(EasySep Human EpCAM Positive Selection Kit、STEMCELL Technologies)にコンジュゲートさせたマイクロビーズで磁気標識を行った。上皮抗原125陽性細胞を磁気選択により収集し、10%FBSを添加したDMEM/F-12で培養した。NOVC-1C PDC及びNOVC-4C PDCを確立するために、全無菌細胞を1500rpmにて5分間、室温で遠心分離してペレット化し、次いで溶血緩衝液(0.75%NH4Cl及び17mMのTris-HCl、pH 7.65)で10分間インキュベートした。遠心分離後、ペレットをPBSで洗浄し、10%FBSを含むRPMI 1640中で1週間培養した。その後、培養培地を、10%FBSを含むDMEMと置き換えてリンパ球を除去し、細胞をさらに1週間培養した。付着細胞を、10%FBSを含むRPMI 1640で数週間培養し、複数のコロニーが現れるまで週に1回培地を交換した。必要に応じて、培養細胞を0.05%トリプシン-EDTAで短時間繰り返し処理して、線維芽細胞又は中皮細胞などの他の細胞型を除去した。コロニーが密集したときに培養物を継代した。ARID1Aの発現状態をイムノブロット分析により確認した。
(2)マウス異種移植モデル(実施例5)
すべてのマウス実験は、国立がんセンター(NCC)の動物倫理委員会によって承認された。細胞をカウントし、氷上で100μlの培養培地と100μlのMatrigel(BD Biosciences)の1:1混合液に再懸濁した。その後、細胞(RMG-I:2×10細胞/マウス、TOV21G:ARP-246処置用2×10細胞/マウス及びBSO処置用1×10細胞/マウス、OVISE:2×10細胞/マウス、TOV21G-shNT:2×10細胞/マウス、及びTOV21G-shGCLC:2×10細胞/マウス)を、6週齢の雌BALB/c-nu/nuマウス(CLEA及びCharles River)の脇腹に皮下注射した。皮下モデルでは、腫瘍が触知可能になると(移植後約3~14日)、マウスを無作為に2つの群に分けた。薬物処置群では、マウスにPBS又は化合物[APR-246(50mg/kg)、PRIMA-1(25mg/kg)、又はBSO(750mg/kg)]のいずれかを1日1回12~14日間腹腔内注射した。ドキシサイクリン(Dox)処置試験では、TOV21G-shNT細胞及びTOV21G-shGCLC細胞を、6週齢の雌BALB/c-nu/nuマウスの脇腹に注射した。腫瘍が触知可能になると(移植後13日)、マウスを無作為に2つの群に分け、Dox(625ppm)を含む食餌又は対照食餌を与えた。他の実験では、TOV21G-shNT細胞及びTOV21G-shGCLC細胞をDox(0.5μg/ml)で4日間処理した後、6週齢の雌BALB/c-nu/nuマウスの脇腹に注射した。次に、マウスにDox(625ppm)を含む食餌又は対照食餌を与えた。腫瘍の成長を、キャリパーを使用して数日ごとに測定した。移植された腫瘍の体積を、式V=L×W2/2[式中、Vは体積(mm)であり、Lは最大直径(mm)であり、Wは最小直径(mm)である]を使用して計算した。実験の終わりに、標準的なプロトコルに従ってマウスを屠殺した。
(3)細胞株(実施例1~実施例13)
細胞を、10%ウシ胎児血清(FBS;Gibco/Life Technologies)、2μmol/lのグルタミン、100U/mlのペニシリン、及び100μg/mLのストレプトマイシン(Wako)を添加したDMEM/F-12(Wako)中、37℃で5%COを含む加湿インキュベータ内で維持した。TOV21G細胞、HEC1A細胞、H2228細胞、H2122細胞、H1819細胞、H1299細胞、H522細胞、及びH1703細胞は、American Type Culture Collection(ATCC)から入手された。RMG-I細胞、OVISE細胞、HEC-265細胞、HEC-151細胞、KKU-100細胞、KKU-055細胞、Ishikawa細胞、JHUEM-2細胞、HuCCA-1細胞、KP-4細胞、JMU-RTK-2細胞、G401細胞、G402細胞及びKMRC-1細胞は、Japanese Collection of Research Bioresources(医薬基盤研、JCRB)細胞バンクから入手された。JHUEM-2細胞、SSP25細胞、PC9細胞、及びHS-ES-1細胞は、理研細胞バンク(RCB)から入手された。2008細胞及びA2780細胞は、S.B.Howell博士及びE.Reed博士によって提供された。ARID1A-KO(Q456X/Q456X)及び親HCT116細胞は、Horizon Discoveryから購入された。HCC-44細胞は、Gazdar、A.Fから寄贈された。RCC-MF細胞は、Cell Lines Serviceから入手された。細胞株は、配列決定により複数のがん関連遺伝子の変化を検証することによって認証された。細胞を、受領後3ヶ月未満の継代後、機能性実験に使用した。すべての細胞株は、MycoAlert(Lonza)により試験したところマイコプラズマについて陰性であった。
(4)shRNA及びcDNAを発現するレンチウイルス及びウイルス感染細胞の生成(実施例3)
shRNA発現レンチウイルスベクターpGIPZ(shNT、OHS4346;shp53、RHS4430-200289946)(Open Biosystems)及びpTRIPZ(shNT、OHS5832;shGCLC#3、RHS4946_200777182)、cDNA発現レンチウイルスベクター(pLOC-GCLC、OHS5897_202616616;pLOC-SLC7A11、OHS5898_219582558;pLOC-NRF2、OHS5900-202624558)(すべてThermoFisher Scientific製)、(pLenti-puro-ARID1A、#39478)(Addgene)、及びパッケージングプラスミド(psPAX2:#12260及びpMD2.G:#12259)(Addgene)を、shRNA又はcDNAの構成的発現に使用した。ウイルスを生成するために、Lipofectamine 3000(Invitrogen/ThermoFisher Scientific)を使用して、293LTV細胞に対しレンチウイルスプラスミドとパッケージングプラスミドでトランスフェクションを行った。翌日、培地を新鮮な増殖培地と置き換え、レンチウイルスを含む上清を回収し、遠心分離によって濃縮した。ウイルス構築物に感染した細胞を確立するために、細胞に対しレンチウイルスベクターで形質導入を行い、次いで2μg/mlのピューロマイシン(Sigma-Aldrich)又は20μg/mlのブラストサイジン(Wako)を含む増殖培地で7~14日間インキュベートした。
(5)びまん性胃がん細胞株の確立(実施例6)
腫瘍試料と腹水を、国立がんセンター病院又は要町病院(東京、日本)で手術又は無細胞及び濃縮腹水再注入療法を受けたびまん性胃がん患者から入手し、インビトロで培養した。研究プロトコルは、国立がんセンター(東京、日本)の施設内審査委員会によって承認され、書面によるインフォームドコンセントが患者から得られた。無菌細胞全体を、1500rpmで5分間、室温で遠心分離してペレット化し、溶血緩衝液(0.75%NHCl及び17mMのTris-HCl、pH7.65)中で10分間インキュベートした。遠心分離後、ペレットをPBSで洗浄し、10%FBSを含むRPMI1640で1週間培養した後、培養培地を、10%FBSを含むDMEMと置き換えてリンパ球を除去した。細胞をさらに1週間培養した。付着細胞を、10%FBSを含むRPMI1640中で数週間培養し、複数のコロニーが出現するまで毎週培地を交換した。必要時、培養細胞を0.05%トリプシン-EDTAで短時間繰り返し処理して、線維芽細胞又は中皮細胞などの他の細胞型を除去した。コロニーが密集したときに培養物を継代した。
方法
(1)薬物ライブラリスクリーニング(実施例1)
ARID1A-WT HCT116がん細胞及びARID1A-KO HCT116がん細胞をスクリーニングアッセイに使用した。細胞を96ウェルプレートに播種し、24時間インキュベートした後、0.1、1、又は10μMの濃度の薬物で処理した[SCADS阻害剤キット、334の化合物を含む(表S1)]。CellTiter-Glo Luminescent Cell Viability Assay(Promega)を使用して、5日後に細胞生存率を評価した。Envision Multi-labelプレートリーダー(PerkinElmer)を使用して発光を測定した。発光の読み取り値を使用して、溶媒(DMSO)で処理した細胞の生存率との比較で細胞の生存率を決定した。ARID1A-KO細胞の生存率が40%未満である場合にARID1A-WT細胞の生存率が80%を超えていると、候補化合物として検討された。
(2)細胞生存率アッセイ(実施例1~実施例5、実施例10~実施例12)
CellTiter-Glo Luminescent Cell Viability Assay(Promega)を使用して細胞のATPレベルを測定することにより、細胞の生存率を調べた。siRNAを介したノックダウン後の細胞生存率を測定するために、Lipofectamine RNAiMAXを使用して細胞株に対しsiRNA(25nM)によるトランスフェクションを行った。48時間後、細胞をトリプシン処理し、Lipofectamine RNAiMAXを使用してsiRNA(25nM)によるトランスフェクションを繰り返した。さらに48時間後に細胞をトリプシン処理し、カウントし、96ウェルプレートに指定された密度で再播種した。薬物処理後の細胞生存率を測定するために、細胞をトリプシン処理し、カウントし、96ウェルプレートに特定された密度で再播種し、指定された濃度の薬物に曝露した。CellTiter-Glo Luminescent Cell Viability Assayを使用して細胞生存率を測定した。Envision Multi-labelプレートリーダー(PerkinElmer)を使用して発光を測定した。
(3)コロニー形成アッセイ(実施例1、実施例3)
がん細胞の生存に対する薬物処置の効果を、コロニー形成アッセイで評価した。細胞をトリプシン処理し、カウントし、12ウェルプレートに特定された密度で再播種し、指定された濃度の薬物に10~14日間曝露し、0.01%(重量/体積)クリスタルバイオレットを含む50%(体積/体積)メタノール中で10分間固定した。LAS-3000 Imaging System(Fujifilm)で画像を撮影し、Multi Gaugeソフトウェアを使用してコロニーをカウントした。
(4)アネキシンV/ヨウ化プロピジウム(PI)染色アッセイ(実施例1、実施例3)
アネキシンV-FITC/PIアポトーシス検出キット(Sigma-Aldrich)を使用して、アポトーシス細胞を検出した。簡単に述べると、細胞ペレットを1×結合緩衝液に懸濁し、次いでアネキシンV-FITC及びPIと共に暗所で10分間インキュベートした。Guavaフローサイトメータ(Millipore)で蛍光を分析した。GuavaSoftソフトウェア(v.2.7)を使用してデータを分析した。処理された試料中のアネキシンV陽性割合の相対比を、未処理試料に対して正規化した。
(5)細胞株におけるGSH、ROS及び切断型カスパーゼ-3/7の検出(実施例1~実施例5、実施例13)
GSH、ROS、及びアポトーシスは、それぞれGSH/GSSG-Gloアッセイ(Promega)及び/又はGSH-Gloアッセイ(Promega)、ROS-Gloアッセイ(Promega)、並びにCaspase-Glo3/7アッセイを使用して検出された。薬物処理後のGSH、ROS、及びアポトーシスのレベルを測定するために、細胞をトリプシン処理し、カウントし、96ウェルプレートに特定された密度で再播種し、指定された濃度の薬物に曝露した。16~48時間後、Envision Multi-labelプレートリーダー(PerkinElmer)を使用して発光を測定した。siRNAを介したノックダウン後のGSH及びROSのレベルを測定するために、Lipofectamine RNAiMAXを使用して細胞株に対しsiRNA(25nM)によるトランスフェクションを行った。48時間後、細胞をトリプシン処理し、Lipofectamine RNAiMAXを使用してsiRNA(25nM)によるトランスフェクションを繰り返した。さらに48時間後に細胞をトリプシン処理し、カウントし、96ウェルプレートに指定された密度で再播種した。72~120時間後、Envision Multi-labelプレートリーダー(PerkinElmer)を使用して発光を測定した。CellTiter-Glo Luminescent Cell Viability Assay(Promega)を使用して、細胞生存率も測定した。カスパーゼ-3/7、GSH、及びROSのレベルを、細胞生存率に対して正規化した。GSH/GSSG比は、GSH-GSSGシグナルをGSSG/2シグナルで割ったものとして計算された。処理された試料における相対シグナル比を、未処理試料に対して正規化した。
(6)腫瘍試料中のGSHの検出(実施例5、実施例13)
GSH-Gloアッセイ(Promega)を使用して、GSHを検出した。異種移植片に由来する腫瘍試料を秤量し、PBSで洗浄した。腫瘍試料を50μlのPBSと混合し、ミニコードレスグラインダー(フナコシ)を使用してホモジナイズした。PBS(950μl)をホモジナイズした腫瘍試料に加え、4℃で10分間15,000rpmで遠心分離した。腫瘍抽出物と2XGSH-Glo試薬(各25μl)を白い96ウェルプレート(Greiner)で混合し、室温で30分間インキュベートした。ルシフェリン検出試薬(50μl)を添加し、試料を室温で15分間インキュベートした。Envision Multi-labelプレートリーダー(PerkinElmer)を使用して発光を測定した。腫瘍試料1mgあたりのGSHシグナル強度を計算した。相対的GSH比を、未処理試料(APR-246又はDoxを伴わない)に対して正規化した。
(7)TrxR活性の検出(実施例2)
TrxR1、TrxR2、及びTrxR3を含むTrxR活性を、チオレドキシンレダクターゼアッセイキット(Abcam)を使用して測定した。細胞をトリプシン処理し、カウントし、10cm皿に特定された密度で再播種し、指定された濃度のAPR-246に曝露した。24時間後、細胞を冷PBSで洗浄し、プロテイナーゼ阻害剤を含む緩衝液で溶解した。遠心分離後、上清にTrxR阻害剤を添加し、25℃で20分間インキュベートした。Envision Multi-labelプレートリーダー(PerkinElmer)を使用して吸光度を測定した。相対的TrxR比を、未処理試料に対して正規化した。
(8)抗体アレイによる細胞ストレスプロファイリング(実施例2)
抗体アレイ分析については、Human Cell Stress Array(R&D Systems)を使用して実施した。全細胞抽出のために、1×10の細胞を採取し、PBSで洗浄し、プロテイナーゼ阻害剤カクテルとホスファターゼ阻害剤カクテル(Active Motif)を補った溶解緩衝液6で溶解し、氷上で30分間インキュベートし、4℃で10分間、15,000rpmで遠心分離した。全細胞溶解物(1ml)を0.5mlのアレイ緩衝液4及び20μlの再構成された検出抗体カクテルと室温で1時間混合した。これらの試料を、アレイ緩衝液4でブロックされた膜に添加した。4℃で一晩インキュベートした後、膜を1×洗浄緩衝液で2回洗浄し、蒸留水ですすいだ後、乾燥させた。希釈したストレプトアビジン-HRP(2ml)を添加し、膜を室温で30分間インキュベートした後、1×洗浄緩衝液で洗浄した。Chemi Reagent Mixを膜に均一に塗布し、1分間インキュベートした。化学発光シグナルを、LAS-3000 Imaging System(Fujifilm)を使用して測定した。Multi Gaugeソフトウェアを使用してシグナル強度を測定した。40μMのAPR-246で24時間処理した細胞のシグナル強度の比率を、未処理細胞の対応する強度と比較して計算した。
(9)マイクロアレイによるトランスクリプトームプロファイリング(実施例1、実施例4)
Qiagen RNeasyキットを使用して全RNAを抽出した。抽出されたRNAの完全性を、NanoDrop分光光度法(NanoDrop Technologies)によって確認した。Agilent Low Input Quick Amp Labeling Kit(Agilent Technologies)を使用して、全RNAを逆転写した。Gene Expression Hybridization Kit(Agilent Technologies)を使用して、デュプリケイトのAgilentマイクロアレイ(SurePrint G3 Human Gene Expression 8×60K Ver.1.0、G4851:42405プローブ)上で、cDNAを65℃で16時間ハイブリダイズさせた。Gene Expression Wash Pack(Agilent Technologies)を使用してアレイを洗浄した後、Agilentスキャナーを使用してデータを抽出した。最初にFeature Extractionソフトウェア(Agilent Technologies)を使用して、アレイを分析した。定量的シグナル及び定性的検出コールを、各試料と転写物に対して生じさせた。
その後、GeneSpring GX12.6(Agilent Technologies)を使用して、データファイルを解析し、正規化し、及び比較した。SurePrint G3 Human Gene Expressionアレイ上の42,545のプローブセットの未加工発現データを処理し、log2変換した。各試料の発現データを、対照条件での発現レベルの中央値に対して正規化した。遺伝子を、倍率の変化に従ってグループ分けした。すべての未加工マイクロアレイデータファイルは、遺伝子発現オムニバス(GEO:GSE122925及びGSE122926)に預けられている。
(10)mRNAの定量(実施例1~実施例5、実施例13)
mRNAを抽出し、SuperPrep(登録商標)Cell Lysis&RT Kit for qPCR(TOYOBO)を使用してcDNAを合成した。SuperPrep/THUNDERBIRD Probe qPCR Set(TOYOBO)及びTaqMan遺伝子発現アッセイ(Life Technologies)を使用して、cDNAのアリコートを定量PCRにかけた。以下の遺伝子特異的プライマー/プローブセット:NOXA(PMAIP1)(Hs00560402_m1)、NRF2(NFE2L2)(Hs00975961_g1)、GCLC(Hs00155249_m1)、GSS(Hs00609286_m1)、及びSLC7A11(Hs00921938_m1)を使用した。ABI StepOnePlus Real-Time PCR System(Life Technologies)にて、95℃で15秒間の変性、続いて60℃で30秒間のアニーリングと伸長(40サイクル)の条件下でPCRを行った。各試料について、標的遺伝子のmRNAレベルをGAPDH mRNAのレベルに対して正規化した。次に、2-ΔΔCt法を使用して、標的/GAPDH比を、対照試料の比に対して正規化した。
(11)イムノブロット分析(実施例1~5、実施例12)
全細胞抽出のために、5×10の細胞を採取し、PBSで洗浄し、プロテイナーゼ阻害剤カクテルとホスファターゼ阻害剤カクテル(Active Motif)を添加したNETN420緩衝液[20mMのTris-HCl(pH 7.5)、420mMのNaCl、0.5%NP-40、及び1mMのEDTA]中で溶解し、氷上で30分間インキュベートし、4℃で10分間、15,000rpmで遠心分離した。全細胞溶解物の可溶性画分をSDS試料緩衝液と混合した。SLC7A11を検出するための膜画分を含む細胞抽出では、細胞を採取し、PBSで洗浄し、プロテイナーゼ阻害剤カクテルとホスファターゼ阻害剤カクテル(Active Motif)を添加したM-PER Mammalian Protein Extraction Regent Buffer(ThermoFisher Scientific)中で溶解し、氷上で10分間インキュベートし、4℃で10分間、15,000rpmで遠心分離した。可溶性画分をSDS試料緩衝液と混合した。異種移植片に由来する腫瘍試料を秤量し、PBSで洗浄した。腫瘍試料(10mg)を、プロテイナーゼ阻害剤カクテルとホスファターゼ阻害剤カクテル(Active Motif)を添加した50μlのNETN420緩衝液と混合し、ミニコードレスグラインダー(フナコシ)を使用してホモジナイズした。ホモジナイズした腫瘍試料を、追加の450μlのNETN420緩衝液中で希釈し、氷上で30分間インキュベートし、4℃で10分間、15,000rpmで遠心分離した。全細胞溶解物の可溶性画分をSDS試料緩衝液と混合した。タンパク質をSDS-PAGEで分離し、PVDF膜に転写し、指示された抗体でイムノブロットした。ローディングコントロールとしてβ-アクチンを使用した。膜を4℃で一晩又は25℃で1時間、PVDF Blocking Reagent for Can Get Signal(TOYOBO)でブロックし、次いで一次抗体を含むCan Get Signal Solution 1(TOYOBO)でプローブした。0.1%Tween 20を含むTBSで洗浄した後、膜を、0.1%Tween 20、1%BSA、及び西洋ワサビペルオキシダーゼ標識抗マウス又は抗ウサギ二次抗体を含むTBSとインキュベートし、Western Lightning ECL Pro(Perkin Elmer)を使用して視覚化した。化学発光シグナルを、LAS-3000 Imaging System(Fujifilm)を使用して測定した。Multi Gaugeソフトウェアを使用してシグナル強度を測定した。GCLCのタンパク質レベルを、β-アクチンのレベルに対して正規化した。次に、GCLC/β-アクチン比を、Dox処理なしの対照試料での比に対して正規化した。データを平均±SEM(n=6)として表す。イムノブロッティングには、以下の抗体:GCLC(Abcam、ab190685)、NRF2(Abcam、ab62352)、p53(Calbiochem、OP43)、β-アクチン(CST、4790)、ARID1A(CST、12354)、BRG1(CST、49360)、SLC7A11(CST、12691)、NOXA(CST、14766)、p21(CST、2947)、JNK(Santa Cruz Biotechnology、sc-7345)、及びphospho-JNK(Santa Cruz Biotechnology、sc-6254)を使用した。
(12)ChIPアッセイ(実施例4)
播種の24時間後に1×10の細胞を採取し、1%ホルムアルデヒドで室温にて10分間処理して、タンパク質をDNAに架橋させた。グリシン(0.125M)を添加して、架橋プロセスを止めた。ChIP-IT Express Enzymaticキット(Active Motif)と、ARID1A(CST、12354)、BRG1(CST、49360)、NRF2(CST、12721)、又はRNAPII(Active Motif、39097)に対する抗体を使用して、ChIPアッセイを実施した。精製されたDNAに対し、SuperPrep/THUNDERBIRD SYBR qPCR Set(TOYOBO)と、以下のプライマー対:SLC7A11-1182-1099-F(5’-TCAGAAGCTTATTTAATGGTGCG-3’)及びSLC7A11-1182-1099-R(5’-GTGGTTTTGGATTCAGTGAGAAG-3’);SLC7A11-297-241-F(5’-CAGCTTTTGTTGCTCACTACG-3’)及びSLC7A11-297-241-R(5’-TCGGAACAGACCTTCCCAG-3’);SLC7A11-14_79-F(5’-GAGGAAGCTGAGCTGGTTTG-3’)及びSLC7A11-14_79-R(5’-GCATCGTGCTCTCAATTCTC-3’);SLC7A11_71_190-F(5’-GCACGATGCATACACAGGTG-3’)及びSLC7A11_71_190-R(5’-CCTCTGCTTTCAGACTGTCT-3’);及びSLC7A11_972_1070-F(5’-CGGAGTGTTCAGCAGAAGTC-3’)及びSLC7A11_972_1070-R(5’-GAGGTGACAAGCACATGAAC-3’)を使用して、定量PCRを行った。PCR条件は、95℃で15秒間の変性、続いて60℃で60秒間のアニーリングと伸長(45サイクル)であった。PCRを、ABI StepOnePlus Real-Time PCR System(Life Technologies)で実行した。タンパク質の濃縮を、投入量のパーセンテージとして表した。
(13)メタボローム分析(実施例4)
代謝物を、2×10の細胞から抽出した。培養培地を除去し、細胞を、2回5%マンニトール溶液(8ml、次に4ml)で洗浄し、次いで800μlのメタノール及び内部対照として5μgの2-イソプロピルリンゴ酸を含む150μlのMilli-Q水で処理した。代謝物抽出物を微量遠心管に移し、スピンドライヤー(TAITEC)を使用して乾燥させた。固相での誘導体化を、下記要領で行った。固相カートリッジPresh-SPE AOSは、AiSTI SCIENCE(和歌山)から供給された。細胞抽出物を200μlのMilli-Q水及び800μlのアセトニトリルと混合し、37℃で30分間インキュベートした。14,000rpmで5分間、4℃で遠心分離した後、上清を新しいチューブに移した。誘導体化条件は、5μlの5%超のメトキシアミン溶液による3分間のメトキシム化と、25μlのN-メチル-N-トリメチルシリル-トリフルオロアセトアミドによる10分間のトリメチルシリル化であった。誘導体化された被検物質を、100μlのn-ヘキサンで効果的に溶出させ、1.0μlの誘導体化された溶液を、ガスクロマトグラフ/質量分析計GCMS-TQ8050(島津製作所)に注入した。
メタボローム分析を、BPX-5キャピラリーカラム(内径:30m×0.25mm、膜厚:0.25μm、SEG、Victoria)を備えたGCMS-TQ8050で実施した。パラメータ設定は以前に報告されている(Nishiumiら、Oncotarget 8、17115-17126、2017参照)。GCMS-TQ8050分析中、入口温度を250℃に維持し、ヘリウムを39.0cm/秒の一定流量でキャリアガスとして使用した。インジェクタのスプリット比を1:10に設定した。GCカラム温度を、60℃で2分間維持し、次いで、毎分15℃の速度で60℃から330℃に上昇させた後、330℃で3分間保つようにプログラム化した。GCの合計実行時間は23分であった。トランスファラインとイオン源の温度は、それぞれ280℃と200℃であった。イオン化電圧は70eVであった。衝突誘起解離ガスとしてアルゴンガスを使用した。代謝物測定に使用されるGC分析条件、MRMパラメータ、及び保持指数に関する関連MRM法ファイル及びデータを含む、Smart Metabolites Database(島津製作所)を使用して代謝物を検出した。GCMSsolutionソフトウェア(島津製作所)の自動保持時間調整(AART)機能と標準アルカン系列混合物(C7~C33)を使用して、保持時間を修正した。ピークは自動的に識別され、特定のプリカサイオンとプロダクトイオン、及び保持時間に基づいて手動で確認された。相対的なシステイン比を、ARID1A発現細胞に対して正規化した。
(14)標的及び全エクソーム配列決定(実施例5)
培養がん細胞から抽出された1.0μgのDNAを使用して、標的配列決定を実施した。Agilent SureSelectキットNCC Oncopanel(931196)を使用して、標的ゲノムキャプチャを実行した。150bpペアエンドリード(Illumina)を使用して、配列決定をIllumina NextSeqプラットフォームで実行した。基本的なアラインメントと配列品質管理を、Picardパイプライン及びFirehoseパイプラインを使用して実施した。Burrows-Wheeler Aligner Multi-Visionソフトウェアパッケージを使用して、UCSCヒトゲノム19(hg19)からの参照ヒトゲノムに対してリードを整列させた。PCR中に重複したリードが生成された。したがって、同じゲノム位置に対し整列しているペアエンドリードは、SAMtoolsを使用して削除された。体細胞一塩基バリアントは、ベイズ分類器を適用して対立遺伝子頻度の低い体細胞変異を検出できるようにするMuTectプログラムによってコールされた。体細胞挿入/欠失変異(インデル)は、GATK Somatic IndelDetector(http://archive.broadinstitute.org/cancer/cga/indelocator)を使用してコールされた。
(15)免疫組織化学(実施例5)
11名の患者が卵巣がんと診断され、日本国東京の国立がん研究センター中央病院(NCCH)又は日本国東京の慈恵会医科大学病院(JUH)で手術を受けた。11名の患者のいずれも術前治療を受けていなかった。この研究は、国立がんセンター(東京、日本国)と慈恵会医科大学の施設内審査委員会によって承認され、患者からインフォームドコンセントが得られた。卵巣腫瘍は、国際産婦人科連合(FIGO)のガイドラインに従って診断され、世界保健機関(WHO)の分類システムに従って分類された。ARID1A変異は、前述のように、標的及び全エクソーム配列決定によって決定された(Kankeら、Oncotarget 9、6228-6237、2018参照)。
ホルマリン固定されたパラフィン包埋卵巣がん臨床標本及びTOV21G異種移植片を脱パラフィンし、代表的な4μm厚の全切片をIHCで分析した。TOV21G-shGCLC異種移植片をOTC化合物(25608-930;Tissue-Tek)に包埋し、-80℃で保存した。試料を冷凍庫から取り出し、切片化する前に-20℃で約15分間平衡状態にした。組織切片(厚さ6μm)を正に帯電したスライド上に置き、乾燥させ、3%ホルムアルデヒド中、室温で15分間固定した後、-20℃のメタノール中で5分間固定した。固定後、代表的な切片をIHCで分析した。Ki-67(MIB-1)(GA62661-2、1:100希釈、Dako)、切断型カスパーゼ-3(5A1E)(9664、1:200希釈、CST)、切断型PARP(D64E10)(5625、1:100希釈、CST)、NOXA(114C307)(ab13654、1:2000希釈、Abcam)、8-ヒドロキシ-2’-デオキシグアノシン(N45.1)(ab48508、1:500希釈、Abcam)、ARID1A(HPA005456、1:2000希釈、Sigma-Aldrich)、及び抗SLC7A11(xCT)(ab175186、1:400希釈、Abcam)に対する抗体を使用して、組織切片を染色した。Dako自動染色装置Link48(Dako)を使用して、すべてのIHC染色を実施した。
さらに、腫瘍試料に組織学的スコア(Hスコア)を割り当てるために使用される半定量的アプローチによって、8-OHdGの免疫組織化学的染色を評価した(Hirschら、J Clin Oncol 21、3798-3807、2003参照)。最初に、固定フィールド内の各細胞の膜染色強度(0、1+、2+、又は3+)を決定した。次の式:[1×(1+の細胞の%)+2×(2+の細胞の%)+3×(3+の細胞の%)]を使用して、Hスコアを割り当てた。0~300の範囲の最終スコアにより、所定の腫瘍試料における高強度の膜染色に対してより相対的重みが与えられる。各スライドにおける(細胞の総数の)NOXA-陽性細胞、切断型カスパーゼ-3-陽性細胞、切断型PARP-陽性細胞及びKi67-陽性細胞のパーセンテージをカウントした。
(16)全エクソーム配列決定(実施例6)
Agilent SureSelect XT(Agilent、カリフォルニア州パロアルト)を製造元のプロトコルに従って使用して、エクソームライブラリを生成した。配列決定する前に、High Sensitivity D1000(Agilent)を伴うAgilent BioAnalyzer2200、及びKAPA Library Quantification Kit(Illumina、カリフォルニア州サンディエゴ)を伴うQuantStudio bFlex(Thermo Fisher Scientific、イリノイ州ロックフォード)を使用して、エクソームライブラリを分析した。TruSeq SBS Kit v3-HS(200サイクル)試薬(Illumina)を備えたIllumina HiSeq 2000/2500システムを使用して、すべてのライブラリを配列決定した。BWA-MEMを使用して、配列データをGenome Reference Consortium(ゲノムリファレンスコンソーシアム)GRCh37アセンブリにマッピングした。GATK4 Mutect2を使用して、体細胞変異体のコールを行った。
(17)細胞株由来の異種移植片の組織学的分析(実施例6)
6週齢の雌CAnN.Cg-Foxn1nu/CrlCrlj(BALB/c-nu/nu)マウス(Charles River Laboratories Japan)を、室温で12時間の明暗サイクルにより飼育した。マウスは特定病原体除去条件下で維持され、無菌の餌、水、及びケージが提供された。約5×10のがん細胞を100μlのリン酸緩衝生理食塩水で懸濁し、26.5ゲージの針を使用してマウスの皮下に注射した。すべての実験は、国際疼痛学会の倫理ガイドラインに従って実施され、国立がんセンターの動物実験倫理委員会によって承認された。ホルマリンで固定し、パラフィンに包埋した標本を、8μmの切片に切断し、常用的ヘマトキシリン及びエオシン染色のために脱ロウ及び脱水した。
定量化及び統計的分析
(1)統計分析(実施例1~5)
統計分析は、Microsoft Excelを使用して実行された。図の凡例に示されているように、データは平均±SD又は平均±SEMとして表されている。試料サイズ(n)は図の凡例に示され、生物学的複製を表す。統計的有意性は、両側スチューデントのt検定を使用して評価された。統計的有意差は、アスタリスクで次のように示されている:*p<0.05、**p<0.01、及び***p<0.001。
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本発明の開示によれば、グルタチオン(GSH)代謝経路阻害剤を投与することにより、SWI/SNF複合体欠損がんを治療することが可能である。

Claims (16)

  1. 有効量のグルタチオン(GSH)代謝経路阻害剤をそれを必要とする哺乳動物に投与することを含む、SWI/SNF複合体欠損がんを治療するための方法。
  2. 前記GSH代謝経路阻害剤が、グルタミン酸システインリガーゼシンテターゼ(GCL)阻害剤、グルタミン酸システインリガーゼ触媒サブユニット(GCLC)阻害剤、グルタミン酸システインリガーゼ修飾因子(GCLM)阻害剤、GSHシンテターゼ(GSS)阻害剤、SLC7A11阻害剤、又はそれらの組合せである、請求項1に記載の方法。
  3. 前記GSH代謝経路阻害剤が、抗体、siRNA、shRNA、miRNA、アンチセンスオリゴヌクレオチド、又は低分子化合物である、請求項1又は2に記載の方法。
  4. 前記SWI/SNF複合体が、ARID1A、SMARCA2(BRM)、SMARCA4(BRG1)、SMARCB1、PBRM1、又はそれらの組合せである、請求項1に記載の方法。
  5. 前記SWI/SNF複合体欠損がんがARID1A欠損がんであり、前記ARID1A欠損がんが、卵巣がん、子宮がん、胃がん、膀胱がん、胆管がん、肝がん、食道がん、肺がん、結腸がん、膵臓がん、乳がん、神経芽細胞腫、神経膠腫、皮膚がん、B細胞リンパ腫又は腎がんである、請求項1~4のいずれか一項に記載の方法。
  6. 前記SWI/SNF複合体欠損がんがSMARCA4(BRG1)欠損がんであり、前記SMARCA4(BRG1)欠損がんが、膀胱がん、乳がん、子宮頸がん、結腸がん、B細胞リンパ腫、食道がん、胃がん、神経膠腫、頭頸部がん、肝がん、肺がん、黒色腫、膵臓がん、前立腺がん、腎がん、ラブドイド腫瘍、卵巣がん、SMARCA4欠損胸部肉腫、又は子宮がんである、請求項1~4のいずれか一項に記載の方法。
  7. 前記SWI/SNF複合体欠損がんがSMARCB1欠損がんであり、前記SMARCB1欠損がんが、類上皮肉腫、家族性シュワノマトーシス、胃がん、腎がん、ラブドイド腫瘍、副鼻腔がん、滑膜肉腫、未分化脊索腫又は子宮がんである、請求項1~4のいずれか一項に記載の方法。
  8. 前記SWI/SNF複合体欠損がんが、膀胱がん、胆管がん、結腸がん、B細胞リンパ腫、食道がん、胃がん、頭頸部がん、肺がん、黒色腫、中皮腫、膵臓がん、腎がん、又は子宮がんであるPBRM1欠損がんである、請求項1~4のいずれか一項に記載の方法。
  9. 前記GSH代謝経路阻害剤がGSH低減化合物である、請求項1に記載の方法。
  10. 前記GSH低減化合物がAPR-017又はAPR-246である、請求項9に記載の方法。
  11. 前記GCLC阻害剤がブチオニンスルホキシミン(BSO)である、請求項2に記載の方法。
  12. 前記SLC7A11阻害剤がスルファサラジンである、請求項2に記載の方法。
  13. グルタチオン(GSH)代謝経路阻害剤に感受性のある患者を検出及び/又は選択するための方法であって、がんを有する患者におけるSWI/SNF複合体欠損の存在を検出することを含む方法。
  14. SWI/SNF複合体欠損がんを治療するための有効量のグルタチオン(GSH)代謝経路阻害剤を含む医薬組成物。
  15. SWI/SNF複合体欠損がんの治療に使用するためのグルタチオン(GSH)代謝経路阻害剤。
  16. (a)グルタチオン(GSH)代謝経路阻害剤、及び(b)SWI/SNF複合体欠損がんを治療するための説明書を含むキット。
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