JP2023546015A - がんの予防または処置における使用のためのcasp8ap2アンタゴニスト - Google Patents
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Abstract
本発明は、がんの予防または処置におけるCASP8AP2アンタゴニストの使用を提供する。好ましくは、アンタゴニストは、処置される対象において正常細胞の生存率を有意に低減することなく、がん細胞の生存率を低減する。さらに、処置の方法および前記方法において好適な医薬組成物もまた提供される。
Description
本発明は、がんの予防または処置におけるCASP8AP2アンタゴニストの使用に関する。好ましくは、アンタゴニストは、処置される対象において正常細胞の生存率を有意に低減することなく、がん細胞の生存率を低減する。さらに、処置の方法および前記方法において好適な医薬組成物もまた提供される。
がんは、世界で第2位の死亡原因である。全体として、がんの有病率は、実際に増加してきている。男性においては、最も高い百分率のがんの種類は、前立腺、肺および気管支、結腸および直腸、ならびに膀胱において発生する。女性においては、がんの有病率は、乳房、肺および気管支、結腸および直腸、子宮体部ならびに甲状腺において最も高い(Hassanpour et al., J. Cancer Res. Practice 4 (2017), 127-129)。
肺がんは、世界で最も高頻度のがん関連死亡原因である。その5年生存率は、がんの中で最も低いものの1つであり(3~17%)、それは、顕著な研究および臨床的発展にもかかわらず、1970年以来大きく変化していない。肺がんは、2つの主要な組織学的な群、つまり、小細胞肺がん(SCLC、すべての症例の15%)および非小細胞肺がん(NSCLC、85%)に細分される。肺腺癌(LUAD)は、NSCLCのサブタイプであり、最も一般的な種類の肺がんで、すべての症例のおよそ40%を占める。
手術、化学療法および放射線療法は、初期の肺がんに利用可能な標準的な第1選択処置である。しかしながら、患者のおよそ75%は進行期(III/IV)においてNSCLCと診断され、それらの患者のおよそ60~70%は、使用できる可能性のある分子標的を生じる特定のゲノム異常を有する。それゆえ、標的化分子治療のための選択肢が、活発に研究されている。承認された標的化治療として、EGFR活性化突然変異(LUAD症例のおよそ20%において検出される)を有する患者のためのいくつかの上皮増殖因子受容体チロシンキナーゼアンタゴニスト(EGFR TKI)、および発癌性ALK遺伝子再配置(2~7%)を有する患者のためのALK TKIが挙げられる。
強い活性および高い初期応答率にもかかわらず、毒性および獲得耐性が、LUADの標的化治療の主要な問題となっている。
Hummon et al., Mol. Cancer 11 (2012), 1-22は、結腸腺癌細胞株の細胞生存率が、siCASP8AP2とのインキュベーションに際して低減されたことを説明している。Hummonらは、siCASP8AP2の、形質転換されていない結腸細胞の細胞生存率に対する効果については試験しなかった。
国際公開第2017/060169号パンフレットは、小細胞肺がんおよび他のがんに対する免疫療法における使用のためのペプチドに関する。国際公開第2017/060169号パンフレットは、特にアミノ酸配列SMMPDELLTSLおよびKLDKNPNQVをそれぞれ含むCASP8AP2ペプチドを説明している。国際公開第2017/060169号パンフレットは、これらのペプチドの任意のCASP8AP2アンタゴニスト活性を説明していない。これらのCASP8AP2ペプチドは、本出願の意味におけるCASP8AP2アンタゴニストを表すものではない。
そのような観点において、がん、特に肺腺癌の処置のための新規手段および方法の提供について要求が存在している。特に、患者においてがん細胞の生存率を低減するが、非形質転換細胞の生存率に有意に有害に影響を及ぼさない、がんの効率的な処置について要求が存在している。
本発明の根底にある技術的問題は、特許請求の範囲において定義される主題の提供によって解決される。
第1の態様に従って、本発明は、がんの予防または処置における使用のためのカスパーゼ-8関連タンパク質-2(CASP8AP2)アンタゴニストであって、但し、アミノ酸配列SMMPDELLTSL(配列番号140)を含むペプチドまたはアミノ酸配列KLDKNPNQV(配列番号141)を含むペプチドではなく、好ましくは、がんは肺がん、乳がん、膵がんまたは肝がんからなる群から選択される、CASP8AP2アンタゴニストを提供する。
第2の態様に従って、がんを処置するための方法であって、前記CASP8AP2アンタゴニストを、それを必要とする患者に投与するステップを含む方法が提供される。
第3の態様に従って、前記CASP8AP2アンタゴニストおよび薬学的に許容される賦形剤を含む医薬組成物が提供される。
第4の態様に従って、CASP8AP2アンタゴニストを特定するための方法であって、
i)CASP8AP2タンパク質への結合について試験化合物をスクリーニングするステップと、
ii)場合により、がん細胞株において、ステップi)において特定した試験化合物によって誘導されたカスパーゼ媒介性アポトーシス活性をin vitroで決定するステップであって、カスパーゼはカスパーゼ-3/7、カスパーゼ-8およびカスパーゼ-9から選択される、ステップと、
iii)試験化合物がCASP8AP2に結合し、場合により、試験化合物の非存在下におけるカスパーゼ媒介性アポトーシス活性と比較して、カスパーゼ-3/7および/またはカスパーゼ-8および/またはカスパーゼ-9のアポトーシス活性を増加させる場合、試験化合物をCASP8AP2アンタゴニストとして選択するステップと
を含む方法が提供される。
i)CASP8AP2タンパク質への結合について試験化合物をスクリーニングするステップと、
ii)場合により、がん細胞株において、ステップi)において特定した試験化合物によって誘導されたカスパーゼ媒介性アポトーシス活性をin vitroで決定するステップであって、カスパーゼはカスパーゼ-3/7、カスパーゼ-8およびカスパーゼ-9から選択される、ステップと、
iii)試験化合物がCASP8AP2に結合し、場合により、試験化合物の非存在下におけるカスパーゼ媒介性アポトーシス活性と比較して、カスパーゼ-3/7および/またはカスパーゼ-8および/またはカスパーゼ-9のアポトーシス活性を増加させる場合、試験化合物をCASP8AP2アンタゴニストとして選択するステップと
を含む方法が提供される。
第5の態様に従って、CASP8AP2アンタゴニストを特定するための方法であって、
i)CASP8AP2タンパク質への結合について試験化合物をスクリーニングするステップと、
ii)場合により、ステップi)において特定した試験化合物によって誘導された、がん細胞の細胞生存率をin vitroで決定するステップと、
iii)試験化合物がCASP8AP2に結合し、場合により、試験化合物の非存在下におけるがん細胞の細胞生存率と比較して、がん細胞の細胞生存率を低減する場合、試験化合物をCASP8AP2アンタゴニストとして選択するステップと
を含む方法が提供される。
i)CASP8AP2タンパク質への結合について試験化合物をスクリーニングするステップと、
ii)場合により、ステップi)において特定した試験化合物によって誘導された、がん細胞の細胞生存率をin vitroで決定するステップと、
iii)試験化合物がCASP8AP2に結合し、場合により、試験化合物の非存在下におけるがん細胞の細胞生存率と比較して、がん細胞の細胞生存率を低減する場合、試験化合物をCASP8AP2アンタゴニストとして選択するステップと
を含む方法が提供される。
第6の態様に従って、医薬組成物を調製するための方法であって、上記に挙げられる方法によってCASP8AP2アンタゴニストを特定するステップと、特定したCASP8AP2アンタゴニストを少なくとも1つの薬学的に許容される賦形剤と混合するステップとを含む方法が、提供される。
本発明者らは驚くべきことに、CASP8AP2アンタゴニストが、大部分は生存可能である正常な細胞株、すなわち、非形質転換細胞株と比較して、より強力にかつ有意に、がん細胞の生存率を低減することを発見した。したがって、処置は、有効かつ安全であると考えられる。
CRISPRi-ドロップアウトスクリーニングを使用することによって、本発明者らは、CASP8AP2が肺腺癌細胞における必須生存因子であることを示すことができた。肺腺癌、乳がん、膵がんおよび肝がんを含む、がん細胞におけるCASP8AP2遺伝子のノックダウンは、肺の正常な(非形質転換)細胞よりも大きくそれらの生存率を低減した。
元々カスパーゼ-8関連タンパク質として特定されたFLASH(FLICE/caspase-8-associated huge protein)/CASP8AP2は、推定上の核輸送シグナル(NES)および核局在化シグナル(NLS)の両方を有する高分子量タンパク質である。CASP8AP2は、細胞周期進行、とりわけS期における細胞周期進行、ヒストンmRNAのプロセッシング、アポトーシスの調節、および転写制御を含む様々な細胞プロセスにおいて役割を果たすことが報告された(Minamida et al., PLOS One 9 (2014), e108032, 1-11)。
CASP8AP2は、アポトーシス中のカスパーゼ-8のCD95(Fas)媒介性活性化に関与していることが報告された(Imai et al., Nature 398 (1999), 777-785)。CD95(Fas)は、アポトーシス(細胞死)シグナルを細胞へ中継する細胞表面受容体分子である。Fasがそのリガンドの結合によって活性化されると、タンパク質溶解性タンパク質カスパーゼ-8は、Fas関連アダプタータンパク質への結合によって、死誘導シグナル伝達複合体(DISC)として公知のシグナル伝達複合体へ動員される。刺激されたFasはCASP8AP2に結合するので、CASP8AP2は、おそらく、DISCシグナル伝達複合体の成分である。刺激されたFasの非存在下においては、CASP8AP2は、カスパーゼ-8に結合する。CASP8AP2は、それゆえ、本発明以前は、Fas媒介性アポトーシスにおけるカスパーゼ-8の活性化のために必要であると考えられていた。
それゆえ、本発明は、CASP8AP2が一般的なアポトーシス促進性因子として作用するという先行技術における仮定に反するものである。本発明による使用のためのCASP8AP2アンタゴニストは、正常細胞の生存率と比較して、がん細胞の生存率を有意に低減することは特に驚きである。
各生物学的反復について、データを、各々の陰性対照シグナルに対して正規化し、個々の値としてプロットした。バーの高さは平均値を表し、エラーバーは標準偏差(SD)を表す。対応のない両側スチューデントt検定およびウェルチの補正を使用して有意性検定を行い、***、p<0.001;**、p<0.01;*、p<0.05として表した。正常細胞株と、CASP8AP2サイレンシングに感受性のNSCLC細胞株との間での有意性検定を、対応のない両側スチューデントt検定およびウェルチの補正を使用して行った。
各生物学的反復について、データを、各々の陰性対照シグナルに対して正規化し、個々の値としてプロットした。バーの高さは平均値を表し、エラーバーは範囲を表す。対応のある両側スチューデントt検定を使用して、ログ2変換した倍変化データについて有意性検定を行い、***、p<0.001;**、p<0.01;*、p<0.05として表した。正常細胞株と、CASP8AP2サイレンシングに感受性のNSCLC細胞株との間での有意性検定を、対応のない両側スチューデントt検定およびウェルチの補正を使用して行った。
発明の詳細な説明
「~を含む(comprise)」または「~を含むこと(comprising)」という用語が、本説明および特許請求の範囲において使用される場合、それは他の要素またはステップを除外しない。本発明の目的のために、「~からなること(consisting of)」という用語は、「~を含むこと(comprising)」という用語の、場合による実施形態であると考えられる。これ以降で群が少なくともある特定の数の実施形態を含むと定義される場合、これはまた、場合によりこれらの実施形態のみからなる群を開示すると理解すべきである。
「~を含む(comprise)」または「~を含むこと(comprising)」という用語が、本説明および特許請求の範囲において使用される場合、それは他の要素またはステップを除外しない。本発明の目的のために、「~からなること(consisting of)」という用語は、「~を含むこと(comprising)」という用語の、場合による実施形態であると考えられる。これ以降で群が少なくともある特定の数の実施形態を含むと定義される場合、これはまた、場合によりこれらの実施形態のみからなる群を開示すると理解すべきである。
単数名詞について言及するとき不定冠詞または定冠詞、例えば、「a」または「an」、「the」が使用される場合、特に言明されない限り、これはその名詞の複数形を含む。逆も同様に、名詞の複数形が使用される場合、それは単数形についてもまた言及している。
さらに、本説明および特許請求の範囲における第1、第2、第3または(a)、(b)、(c)などの用語は、同様のエレメント間で区別するために使用され、必ずしも連続的または経時的な順序を説明するために使用されるものではない。そのように使用される用語は、適切な状況下で互換的であり、かつ本明細書において説明される本発明の実施形態は、本明細書において説明または例示される以外の順序において操作することができることを理解すべきである。
本発明の文脈において、示される任意の数値は、典型的に、当業者が、問題となっている特色の技術的効果をそれでも確実にすると理解するような正確さの間隔を伴う。本明細書において使用される場合、示される数値からの逸脱は、±10%の範囲内であり、好ましくは±5%の範囲内である。±10%、および好ましくは±5%の、示される数値間隔からの上記に挙げられる逸脱は、数値について本明細書において使用される「約」および「およそ」という用語によってもまた示される。
第1の態様に従って、本発明は、がんの予防または処置における使用のためのカスパーゼ-8関連タンパク質-2(CASP8AP2)アンタゴニストの使用であって、但し、CASP8AP2アンタゴニストはアミノ酸配列SMMPDELLTSL(配列番号140)を含むペプチドまたはアミノ酸配列KLDKNPNQV(配列番号141)を含むペプチドではない、使用を提供する。
「CASP8AP2」は、カスパーゼ8関連タンパク質の略語である。CASP8AP2の同義語は、CED-4、FLASHおよびRIP25である。好ましくは、CASP8AP2は、哺乳動物起源、特に好ましくはヒト起源のCASP8AP2である。ヒトCASP8AP2は、参照配列Genbank NM_012115.4を有し、これはmRNA配列および推定タンパク質配列を提供する。
本明細書における「CASP8AP2アンタゴニスト」は、CASP8AP2、特にヒトCASP8AP2に結合することができる任意の化合物を含む。また、この用語は、CASP8AP2遺伝子の転写および/もしくは翻訳、ならびに/もしくはCASP8AP2 mRNAもしくはタンパク質の安定性を低減することができるか、または他の分子とのその相互作用を防止することができる化合物を含む。好ましくは、CASP8AP2アンタゴニストは、アミノ酸配列SMMPDELLTSL(配列番号140)からなるペプチド、またはアミノ酸配列KLDKNPNQV(配列番号141)からなるペプチドではない。
CASP8AP2に結合することができる化合物の結合特性は、ELISAまたは発光アッセイによって、CASP8AP2を、結合される抗原として使用して決定され得る。好ましくは、CASP8AP2アンタゴニストは、CASP8AP2に特異的に結合する。
好ましい実施形態において、CASP8AP2アンタゴニストは、がん細胞の生存率を低減する。「がん細胞の生存率」は、当技術分野において公知の方法によってin vitroまたはin vivoで決定され得る。例示的なin vitro法には、トリパンブルー色素排除法または発光基質アッセイ、例えばPromega社のCellTiter-Gloアッセイが含まれる。詳細は、実施例の節において説明される。
さらなる好ましい実施形態において、CASP8AP2アンタゴニストは、処置を受容する対象において正常細胞の生存率を有意に低減しない。処置を受容する対象における正常細胞は、がんが固形腫瘍である場合、処置されるべきがんの外側に存在する。処置される正常細胞の生存率が処置されない細胞の生存率の60%以上である場合、正常細胞の生存率は、「有意に低減されない」。好ましくは、処置されない細胞の生存率の80%以上、さらにより好ましくは90%以上である。
特に好ましい実施形態において、CASP8AP2アンタゴニストは、前記抗原に特異的に結合する抗CASP8AP2抗体、またはその機能的断片である。マウス、ウサギおよびヤギを含む実験動物において特異的抗体を生成するための方法は、以下に概略されるように周知である。また、抗CASP8AP2抗体は、ポリクローナルウサギ抗ヒトFLASH(Abcam社から市販されている)のように市販されている。
好ましくは、抗体は、CASP8AP2タンパク質の、カスパーゼ-3、カスパーゼ-7および/またはカスパーゼ-8、好ましくはカスパーゼ-8への結合を中和する。そのような抗体は、抗CASP8AP2抗体を生成し、続いて中和抗体についてスクリーニングすることによって得ることができる。そのようなスクリーニングアッセイの設計は、当業者にとってルーチン実験である。例えば、中和抗体は、競合結合アッセイ形式を使用してスクリーニングすることができる。
抗体は、ポリクローナル抗体であっても、モノクローナル抗体であってもよい。抗体は、IgG、IgM、IgD、IgAまたはIgE抗体であってもよく、IgGが好ましい。抗体の機能的結合性断片には、Fab、F(ab)2またはscFv断片が含まれる。抗体または機能的断片は、誘導体を産生するためにコンジュゲートしてもよい。誘導体は、グリコシル化バリアントを含んでもよく、または凝集体を産生するために架橋結合によって得てもよい。
抗体は、当技術分野において公知の手段によって生成され得る。例えば、抗体は、実験動物を免疫化することによって生成され得る。関連抗体を産生するB細胞を、骨髄腫細胞と融合して、抗体の産生のために培養することができるハイブリドーマ細胞を産生してもよい。培地から抗体を精製するための方法は、公知である。例えば、プロテインA、プロテインGまたはプロテインA/G、イオン交換クロマトグラフィー(IEX)または疎水性相互作用クロマトグラフィー(HIC)は、当業者に公知である。
さらに好ましい実施形態において、CASP8AP2アンタゴニストは、カスパーゼアンタゴニストであり、ここで、カスパーゼは、カスパーゼ-3、カスパーゼ-7、カスパーゼ-8またはカスパーゼ-9である。好ましくは、カスパーゼアンタゴニストは、CASP8AP2と、内因性カスパーゼ-3(受託番号Genbank AY219866.1)、カスパーゼ-7(Genbank BC015799.1)、カスパーゼ-8(Genbank AB038985.2)またはカスパーゼ9(Genbank AB019205.2)との結合を遮断することができるカスパーゼ-3、カスパーゼ-7、カスパーゼ-8またはカスパーゼ-9のアナログである。より好ましくは、CASP8AP2アンタゴニストは、カスパーゼ-3、カスパーゼ-7、カスパーゼ-8またはカスパーゼ-9の断片である。
さらなる好ましい実施形態において、CASP8AP2アンタゴニストは、低分子量化合物である。好ましくは、化合物は、CASP8AP2タンパク質とカスパーゼとの相互作用をタンパク質レベルで低減することができ、好ましくは、カスパーゼは、カスパーゼ-3、カスパーゼ-7またはカスパーゼ-8である。最も好ましくは、カスパーゼは、カスパーゼ-8である。低分子量化合物は、利用可能な化学ライブラリーから選択することによって得てもよい。選択手技は、以下により詳細に説明される。
あるいは、さらに好ましい実施形態において、CASP8AP2アンタゴニストは、CASP8AP2遺伝子の転写および/もしくは翻訳、ならびに/またはCASP8AP2 mRNAの安定性を阻害する。CASP8AP2アンタゴニストは、それが、アンタゴニストの非存在下の状況と比較して、CASP8AP2遺伝子の転写および/または翻訳を少なくとも50%、好ましくは少なくとも80%、より好ましくは少なくとも90%、さらにより好ましくは少なくとも95%低減する場合、アンタゴニストであると考えられる。
所与の遺伝子の転写および/または翻訳を抑制するための手段、ならびにそれらを産生するための方法は、当業者に公知である。CASP8AP2アンタゴニストは、配列特異的遺伝子サイレンシングによって作用し得る。
好ましい実施形態において、アンタゴニストは、アンチセンスオリゴヌクレオチドであり得る。アンチセンスオリゴヌクレオチドは、標的mRNAにハイブリダイズすることによって作用する。オリゴヌクレオチドの骨格修飾に依存して、RNアーゼHのために分解が起こり得る。所与の標的配列に好適なアンチセンスオリゴヌクレオチドの設計は、当業者に公知である;例えば、Aarstma-Rus et al., Molecular Therapy 17 (2009), 548-553を参照されたい。好ましくは、アンチセンスオリゴヌクレオチドは、CASP8AP2遺伝子またはそれに近接した調節エレメントの領域に結合することができ、かつ/またはこの領域に少なくとも部分的に相補的であり、好ましくは、CASP8AP2遺伝子はヒトCASP8AP2遺伝子である。
さらなる好ましい実施形態において、アンタゴニストは、リボザイムであってもよい。リボザイムは、固有の触媒活性を有するRNA分子である。最も広範に研究されているリボザイムは、ハンマーヘッドリボザイムである。リボザイム内の触媒モチーフの両側には、標的RNA切断部位の周囲の配列に相補的であり、そのmRNA標的に対するリボザイムのガイドとして働く配列が存在する。
さらなる好ましい実施形態において、CASP8AP2アンタゴニストは、小分子干渉RNA(siRNA)である。siRNAは、一過性の配列特異的遺伝子サイレンシングをもたらす。好適な配列の設計のためのソフトウェアは、当業者が利用可能であり;例えば、Naito et al., Front. Genet. 3 (2012), 1-7を参照されたい。好ましくは、siRNAは、CASP8AP2遺伝子の遺伝子発現に干渉することができ、CASP8AP2遺伝子の15ヌクレオチドに少なくとも部分的に相補的なRNAの第1の鎖、および長さが15~30ヌクレオチドのRNAの第2の鎖を含み、ここで、第1の鎖および第2の鎖の少なくとも12ヌクレオチドは、互いに相補的であり、siRNA二重鎖を形成する。
好ましくは、siRNAは、標的特異的siRNAの複雑な混合物であるsiPOOLの形態で提供される。より好ましくは、30個のsiRNA(センスおよびアンチセンスそれぞれ)が使用される。特に、siRNAは、配列番号20~139のうちのいずれか1つから選択される核酸配列を有する。
さらなる好ましい実施形態において、CASP8AP2アンタゴニストは、短鎖ヘアピンRNA(shRNA)である。siRNAの効果が一過性の性質の効果である一方で、shRNAは、高強度かつ維持可能な効果を可能にする。shRNAのための設計ツールもまた、当業者に利用可能である。細胞質へのshRNA発現ベクターの送達後、ベクターは、転写のために核へ輸送される必要がある;概略についてRao et al., 61 (2009), 746-759を参照されたい。
さらなる好ましい実施形態において、CASP8AP2アンタゴニストは、マイクロRNA(miRNA)である。マイクロRNAは、RNAサイレンシングおよび遺伝子発現の転写後調節において機能する小分子非コードRNA分子である。miRNAは、RNAi経路のsiRNAに似ている。miRNAのための設計ツールは、当業者に利用可能であり;概略についてChen et al., Briefings in Bioinformatics 20 (2019), 1836-1852を参照されたい。
さらなる好ましい実施形態において、CASP8AP2アンタゴニストは、CRISPR-ガイドRNA(sgRNA)である。CRISPRに基づくゲノム編集は、2つの成分:ガイドRNAおよびCRISPR関連エンドヌクレアーゼタンパク質(Cas)またはその誘導体もしくは融合物を必要とする。ガイドRNAは、Casヌクレアーゼを、特異的標的DNA配列へ方向付け、それから、Casヌクレアーゼはその部位でそのDNAを切断し、二本鎖切断部位をもたらす。細胞はそれを、例えば非相同末端-末端結合によって修復しようとし、これは塩基の挿入または欠失によるエラーを起こしやすく、このことはタンパク質破壊をもたらす場合があり、特定の遺伝子をノックアウトするための好ましい経路である。さらに好ましい実施形態において、遺伝子発現は、CRISPR干渉(CRISPRi)によって阻害される。CRISPRiは、遺伝子へのCas9/sgRNA複合体の配列特異的結合を使用する。活性Cas9の代わりに、エンドヌクレアーゼ機能を不活性化する特定の突然変異を有するdCas9と命名されたそのバリアントが使用されるので、dCas9/sgRNA複合体は、DNA鎖を切断しない。DNA鎖への複合体の結合のために、遺伝子転写はRNAポリメラーゼの遮断によって阻害される。特に好ましい実施形態において、dCas9は、例えばKruppel関連ボックス(KRAB)のタンパク質ドメインをさらに含む場合があり、これによって、ヒト細胞における結合された遺伝子の転写は、最大50%、好ましくは最大80%、より好ましくは最大90%、特に好ましくは最大99%低減される。ガイドRNAのための設計ツールは、当業者に利用可能であり;例えば、Broad Instituteのウェブサイト(https://portals.broadinstitute.org/gpp/public/analysis-tools/sgrna-design)の設計ツールを参照されたい。
好ましくは、sgRNAは、配列番号3~5で示される核酸配列のうちのいずれかを含む。より好ましくは、sgRNAは、配列番号3~5で示される核酸配列のうちのいずれかからなる。
「がん」とは、典型的に非制御細胞増殖によって特徴付けられる、哺乳動物における生理学的状態を指す。本明細書におけるこの用語は、任意の種類のがんを含む。これらの種類には、上皮細胞に由来する癌腫;肉腫;リンパ腫および白血病;生殖細胞腫瘍ならびに芽細胞腫が含まれる。より特に、慢性骨髄性白血病(CML)、急性リンパ芽球性白血病(ALL)、フィラデルフィア染色体陽性急性リンパ芽球性白血病(Ph+ ALL)、扁平上皮癌、小細胞肺がん、非小細胞肺がん、神経膠腫、胃腸がん、腎がん、卵巣がん、肝がん、結腸直腸がん、子宮内膜がん、腎臓がん、前立腺がん、甲状腺がん、神経芽細胞腫、膵がん、多形性膠芽腫、子宮頸がん、胃がん(stomach cancer)、膀胱がん、肝細胞腫、乳がん、頭頸部がん、胃がん(gastric cancer)、生殖細胞腫瘍、小児肉腫、副鼻腔がん、多発性骨髄腫、急性骨髄性白血病(AML)および慢性リンパ球性白血病(CLL)からなる群からの癌腫である。
好ましくは、がんは、癌腫である。より好ましくは、癌腫は、乳癌、前立腺癌、肺癌、膵癌および結腸癌から選択される。さらにより好ましくは、がんは、肺がん、乳がんまたは膵がんである。特に好ましくは、がんは、肺腺癌、肺扁平上皮がん、エストロゲン受容体(ER)陽性/プロゲステロン受容体(PR)陽性乳がん、三種陰性乳がん、膵管腺癌または肝細胞癌である。最も好ましくは、がんは肺腺癌である。
代替の好ましい実施形態において、がんは、結腸がんおよび/または直腸がんではない。さらなる代替の好ましい実施形態において、がんは、胃がん(stomach cancerまたはgastric cancer)ではない。より好ましくは、がんは、結腸がんでも直腸がんでもない。
さらなる好ましい実施形態において、がんは肉腫である。好ましくは、肉腫は、骨腫瘍、軟骨腫瘍、脂肪腫瘍または神経腫瘍である。
さらなる好ましい実施形態において、がんは、リンパ腫および白血病である。
さらなる好ましい実施形態において、がんは、セミノーマおよび未分化胚細胞腫を含む生殖細胞腫瘍である。
さらなる好ましい実施形態において、がんは、芽細胞腫である。
さらなる好ましい実施形態において、JunB経路は、CASP8AP2アンタゴニストの投与に際してがんにおいて活性化されない。JunB経路の活性化は、がんにおけるCASP8AP2アンタゴニストの存在下でのJUNB mRNAレベルを、非形質転換細胞におけるJUNB mRNAレベルと比較することによって決定され得る。JunBは、AP-1転写因子の成分である。
がんは、様々なステージであり得る。現在、本発明による処置は、がんの任意のステージにおいて有用であることが企図される。
別の態様に従って、本発明は、がんを予防または処置するための方法であって、CASP8AP2アンタゴニストを、それを必要とする患者に投与するステップを含む方法を提供する。CASP8AP2アンタゴニストおよびがんは、上記に定義される通りである。患者は、哺乳動物、好ましくはヒト患者である。
「予防することまたは処置すること」は、任意の種類の有益な効果、例えば疾患または障害の少なくとも1つの症状の寛解を含む。有益な効果は、基線に優る改善の形態をとってもよい。また、有益な効果は、がんのマーカーの有害な進行の阻止、減速、遅延または安定化の形態をとってもよい。有効な処置は、例えば、患者の疼痛を低減し、病変のサイズおよび/もしくは数を低減する場合があり、腫瘍の転移を低減もしくは予防する場合があり、かつ/または腫瘍増殖を減速する場合がある。
投与は、静脈内、皮下および経口を含む任意の経路による投与であり得る。経口は、好ましい投与経路である。好適な医薬組成物は、以下に概略される。
投与頻度および投与されるべき用量は、医師によって決定される。
CASP8AP2アンタゴニストが小分子またはタンパク質である場合、毎日の投与量は、1μg~100mgの範囲内、好ましくは10μg~10mgの範囲内であり得る。CASP8AP2アンタゴニストが核酸である場合、毎日の投与量は、1μg~100mgの範囲内、好ましくは10μg~10mgの範囲内であり得る。
医薬組成物は、毎日1回、2回または3回投与してもよい。処置は、好ましくは、少なくとも2週間、好ましくは少なくとも4週間、さらにより好ましくは少なくとも52週間の期間にわたる。
上記に説明されるCASP8AP2アンタゴニストは、単独療法として、または公知の抗がん剤との組合せで適用することができる。好ましい公知の抗がん剤は、細胞毒、薬物または放射性同位体であり得る。細胞毒または細胞毒性剤は、細胞に有害な(例えば、細胞を殺す)任意の薬剤を含む。例には、タキソール、サイトカラシンB、グラミシジンD、エチジウムブロマイド、エメチン、マイトマイシン、エトポシド、テノポシド、ビンクリスチン、ビンブラスチン、コルヒチン、ドキソルビシン、ダウノルビシン、ジヒドロキシアントラシンジオン、ミトキサントロン、ミトラマイシン、アクチノマイシンD、1-デヒドロテストステロン、グルココルチコイド、プロカイン、テトラカイン、リドカイン、プロプラノロールおよびピューロマイシンならびにそれらのアナログまたはホモログが含まれる。治療剤には、代謝拮抗薬(例えば、メトトレキセート、6-メルカプトプリン、6-チオグアニン、シタラビン、5-フルオロウラシル、デカルバジン)、アルキル化剤(例えば、メクロレタミン、チオテパ、クロラムブシル、メルファラン、カルムスチン(BSNU)およびロムスチン(CCNU)、シクロホスファミド、ブスルファン、ジブロモマンニトール、ストレプトゾトシン、マイトマイシンCもしくはシス-ジクロロジアミンプラチナ(II)(DDP)、シスプラチン)、アントラサイクリン類(例えば、ダウノルビシン(以前のダウノマイシン)もしくはドキソルビシン)、抗生物質(例えば、ダクチノマイシン(以前のアクチノマイシン)、ブレオマイシン、ミトラマイシンもしくはアントラマイシン(AMC))または有糸分裂阻害薬(例えば、ビンクリスチンもしくはビンブラスチン)が含まれるが、これらに限定されない。
本発明の別の態様に従って、薬学的に許容される賦形剤を含む医薬組成物が提供される。薬学的に許容される賦形剤は、当業者に公知である。好適な剤形を提供するために、粘着防止剤、結合剤、コーティング、着色料、崩壊剤、香料、滑剤、潤滑剤、保存剤、吸着剤、甘味料および/または媒体を使用することが公知である。好適な医薬剤形には、錠剤、カプセル、溶液、凍結乾燥形態、坐剤、糖衣錠が含まれる。
別の態様に従って、本発明は、CASP8AP2アンタゴニストを特定する方法であって、
i)CASP8AP2タンパク質への結合について試験化合物をスクリーニングするステップと、
ii)場合により、がん細胞株において、ステップi)において特定した試験化合物によって誘導されたカスパーゼアポトーシス活性をin vitroで決定するステップであって、カスパーゼはカスパーゼ-3/7、カスパーゼ-8およびカスパーゼ-9から選択される、ステップと、
iii)試験化合物がCASP8AP2に結合し、場合により、試験化合物の非存在下におけるカスパーゼアポトーシス活性と比較して、カスパーゼ-3/7および/またはカスパーゼ-8および/またはカスパーゼ-9のアポトーシス活性を増加させる場合、試験化合物をCASP8AP2アンタゴニストとして選択するステップと
を含む方法を提供する。
i)CASP8AP2タンパク質への結合について試験化合物をスクリーニングするステップと、
ii)場合により、がん細胞株において、ステップi)において特定した試験化合物によって誘導されたカスパーゼアポトーシス活性をin vitroで決定するステップであって、カスパーゼはカスパーゼ-3/7、カスパーゼ-8およびカスパーゼ-9から選択される、ステップと、
iii)試験化合物がCASP8AP2に結合し、場合により、試験化合物の非存在下におけるカスパーゼアポトーシス活性と比較して、カスパーゼ-3/7および/またはカスパーゼ-8および/またはカスパーゼ-9のアポトーシス活性を増加させる場合、試験化合物をCASP8AP2アンタゴニストとして選択するステップと
を含む方法を提供する。
試験化合物は、小分子であり得る。好ましくは、小分子は、複雑な化学ライブラリー内にあるものである。CASP8AP2への結合についての、ステップi)において定義される試験化合物のスクリーニングは、上記に概略されている。スクリーニングは、当業者に公知のハイスループット技法を含み得る。アポトーシス活性を決定するためのステップii)は、市販の試験キット、例えばPromega社のCaspase-Glo 3/7を使用して行うことができる。アッセイプロトコールの詳細は、以下の実施例の節において概略される。
好適な参照細胞株は、肺腺癌細胞株、好ましくはNCI-H1975(ATCC CRL-5908)であり得る。
ステップii)の代替のステップは、市販の試験キット、例えばPromega社のCaspase-Glo 8を使用して、カスパーゼ3/7の代わりにカスパーゼ-8のアポトーシス活性が決定されるステップである。
ステップii)のさらなる代替のステップは、市販の試験キット、例えばPromega社のCaspase-Glo 9を使用して、カスパーゼ8の代わりにカスパーゼ-9のアポトーシス活性が決定されるステップである。好ましくは、カスパーゼアポトーシス活性は、カスパーゼ-8のアポトーシス活性である。
別の態様に従って、CASP8AP2アンタゴニストを特定するための方法であって、
i)CASP8AP2タンパク質への結合について試験化合物をスクリーニングするステップと、
ii)場合により、試験化合物の存在下におけるがん細胞の細胞生存率をin vitroで決定するステップと、
iii)試験化合物がCASP8AP2に結合し、場合により、試験化合物の非存在下における細胞生存率と比較して、がん細胞の細胞生存率を低減する場合、試験化合物をCASP8AP2アンタゴニストとして選択するステップと
を含む方法が提供される。
i)CASP8AP2タンパク質への結合について試験化合物をスクリーニングするステップと、
ii)場合により、試験化合物の存在下におけるがん細胞の細胞生存率をin vitroで決定するステップと、
iii)試験化合物がCASP8AP2に結合し、場合により、試験化合物の非存在下における細胞生存率と比較して、がん細胞の細胞生存率を低減する場合、試験化合物をCASP8AP2アンタゴニストとして選択するステップと
を含む方法が提供される。
ステップi)は、上記に概略されるように行われる。ステップii)は、古典的なトリパンブルー色素排除法を使用して行われ得る。あるいは、Promega社のCellTiter-Glo細胞生存率アッセイを、製造業者の使用説明書に従って使用してもよい。
好ましくは、がん細胞は、肺腺癌細胞株NCI-H1975(ATCC CRL-5908)である。
別の態様に従って、医薬組成物を調製するための方法であって、本発明の方法によってCASP8AP2アンタゴニストを特定するステップと、CASP8AP2アンタゴニストを薬学的に許容される賦形剤と混合するステップとを含む方法が、提供される。方法および薬学的賦形剤は、上記に説明される通りである。
本発明のさらなる好ましい実施形態は、以下の実施形態に関連する。
1.がんの予防または処置における使用のためのカスパーゼ-8関連タンパク質-2(CASP8AP2)アンタゴニスト。
2.CASP8AP2アンタゴニストは、がん細胞の生存率を低減する、実施形態1に記載の使用のためのCASP8AP2アンタゴニスト。
3.CASP8AP2アンタゴニストは、処置を受容する対象において正常細胞の生存率を有意に低減しない、実施形態1または2に記載の使用のためのCASP8AP2アンタゴニスト。
4.前記がんは胃がんおよび/または結腸がんではないことを条件とする、実施形態1~3のいずれか1つに記載の使用のためのCASP8AP2アンタゴニスト。
5.がんは肺がん、乳がん、膵がんまたは肝がんからなる群から選択される、実施形態1~4のいずれか1つに記載の使用のためのCASP8AP2アンタゴニスト。
6.がんは肺腺癌、肺扁平上皮がん、ER陽性/PR陽性乳がん、三種陰性乳がん、膵管腺癌または肝細胞癌であり、好ましくは、がんは肺腺癌である、実施形態1~5のいずれか1つに記載の使用のためのCASP8AP2。
7.CASP8AP2アンタゴニストは、CASP8AP2遺伝子の転写および/もしくは翻訳、ならびに/またはCASP8AP2 mRNAもしくはタンパク質の安定性を低減する、実施形態1~6のいずれかに記載の使用のためのCASP8AP2アンタゴニスト。
8.CASP8AP2アンタゴニストは、アンチセンスオリゴヌクレオチド、小分子干渉RNA(siRNA)、短鎖ヘアピンRNA(shRNA)、マイクロRNA(miRNA)またはCRISPR-ガイドRNA(sgRNA)から選択される、実施形態7に記載の使用のためのCASP8AP2アンタゴニスト。
9.アンチセンスオリゴヌクレオチドは、CASP8AP2遺伝子またはそれに近接した調節エレメントの領域に結合することができ、かつ/またはこの領域に少なくとも部分的に相補的であり、好ましくは、CASP8AP2遺伝子はヒトCASP8AP2遺伝子である、実施形態8に記載の使用のためのCASP8AP2アンタゴニスト。
10.siRNAはCASP8AP2遺伝子の遺伝子発現に干渉することができ、CASP8AP2遺伝子の15ヌクレオチドに少なくとも部分的に相補的なRNAの第1の鎖、および長さが15~30ヌクレオチドのRNAの第2の鎖を含み、第1の鎖および第2の鎖の少なくとも12ヌクレオチドは互いに相補的であり、siRNA二重鎖を形成する、実施形態8に記載の使用のためのCASP8AP2アンタゴニスト。
11.sgRNAはCASP8AP2遺伝子の15ヌクレオチドに少なくとも部分的に相補的であり、加えてエンドヌクレアーゼ活性を欠くCRISPRタンパク質は投与され、好ましくは、CRISPRタンパク質は少なくともKruppel関連ボックス(KRAB)タンパク質のドメインに融合されている、実施形態8に記載の使用のためのCASP8AP2アンタゴニスト。
12.CASP8AP2アンタゴニストは、CASP8AP2タンパク質に特異的に結合する抗体またはその結合性断片である、実施形態1~6のいずれか1つに記載の使用のためのCASP8AP2アンタゴニスト。
13.CASP8AP2に特異的に結合する抗体は、カスパーゼ-3、カスパーゼ-7、カスパーゼ-8またはカスパーゼ-9から選択されるカスパーゼへのCASP8AP2の結合を少なくとも部分的に遮断し、好ましくは、カスパーゼはカスパーゼ-8である、実施形態12に記載の使用のためのCASP8AP2アンタゴニスト。
14.がんを予防または処置するための方法であって、実施形態1~13のいずれか1つにおいて定義されるCASP8AP2アンタゴニストを、それを必要とする患者へ投与するステップを含み、好ましくは、患者はヒトである、方法。
15.CASP8AP2アンタゴニストは、がん細胞の生存率を低減する、実施形態14に記載の方法。
16.CASP8AP2アンタゴニストは、処置を受容する対象において正常細胞の生存率を有意に低減しない、実施形態14または15に記載の方法。
17.前記がんは胃がんおよび/または結腸がんではないことを条件とする、実施形態14~16のいずれか1つに記載の方法。
18.がんは肺がん、乳がん、膵がんまたは肝がんからなる群から選択される、実施形態14~17のいずれか1つに記載の方法。
19.がんは肺腺癌、肺扁平上皮がん、ER陽性/PR陽性乳がん、三種陰性乳がん、膵管腺癌または肝細胞癌であり、好ましくは、がんは肺腺癌である、実施形態14~18のいずれか1つに記載の方法。
20.実施形態1~13のいずれか1つに定義されるCASP8AP2アンタゴニストおよび薬学的に許容される賦形剤を含む医薬組成物。
21.CASP8AP2アンタゴニストを特定するための方法であって、
i)CASP8AP2タンパク質への結合について試験化合物をスクリーニングするステップと、
ii)場合により、がん細胞株において、ステップi)において特定した試験化合物によって誘導されたカスパーゼ媒介性アポトーシス活性をin vitroで決定するステップであって、カスパーゼはカスパーゼ-3/7、カスパーゼ-8およびカスパーゼ-9から選択される、ステップと、
iii)試験化合物がCASP8AP2に結合し、場合により、試験化合物の非存在下におけるカスパーゼ媒介性アポトーシス活性と比較して、カスパーゼ-3/7および/またはカスパーゼ-8および/またはカスパーゼ-9のアポトーシス活性を増加させる場合、試験化合物をCASP8AP2アンタゴニストとして選択するステップと
を含む方法。
i)CASP8AP2タンパク質への結合について試験化合物をスクリーニングするステップと、
ii)場合により、がん細胞株において、ステップi)において特定した試験化合物によって誘導されたカスパーゼ媒介性アポトーシス活性をin vitroで決定するステップであって、カスパーゼはカスパーゼ-3/7、カスパーゼ-8およびカスパーゼ-9から選択される、ステップと、
iii)試験化合物がCASP8AP2に結合し、場合により、試験化合物の非存在下におけるカスパーゼ媒介性アポトーシス活性と比較して、カスパーゼ-3/7および/またはカスパーゼ-8および/またはカスパーゼ-9のアポトーシス活性を増加させる場合、試験化合物をCASP8AP2アンタゴニストとして選択するステップと
を含む方法。
22.選択した試験化合物は、試験化合物の非存在下におけるカスパーゼ媒介性アポトーシス活性と比較して、カスパーゼ媒介性アポトーシス活性を少なくとも10%、好ましくは少なくとも20%、より好ましくは少なくとも50%増加させる、実施形態21に記載の方法。
23.がん細胞は肺腺癌細胞株NCI-H1975(ATCC CRL-5908)から選択され、カスパーゼ媒介性アポトーシス活性はカスパーゼ-8のアポトーシス活性である、実施形態21または22に記載の方法。
24.CASP8AP2アンタゴニストを特定するための方法であって、
i)CASP8AP2タンパク質への結合について試験化合物をスクリーニングするステップと、
ii)場合により、ステップi)において特定した試験化合物によって誘導された、がん細胞の細胞生存率をin vitroで決定するステップと、
iii)試験化合物がCASP8AP2に結合し、場合により、試験化合物の非存在下におけるがん細胞の細胞生存率と比較して、がん細胞の細胞生存率を低減する場合、試験化合物をCASP8AP2アンタゴニストとして選択するステップと
を含む方法。
i)CASP8AP2タンパク質への結合について試験化合物をスクリーニングするステップと、
ii)場合により、ステップi)において特定した試験化合物によって誘導された、がん細胞の細胞生存率をin vitroで決定するステップと、
iii)試験化合物がCASP8AP2に結合し、場合により、試験化合物の非存在下におけるがん細胞の細胞生存率と比較して、がん細胞の細胞生存率を低減する場合、試験化合物をCASP8AP2アンタゴニストとして選択するステップと
を含む方法。
25.がん細胞はNCI-H1975(ATCC CRL-5908)である、実施形態24に記載の方法。
26.CASP8AP2アンタゴニストを含む医薬組成物を調製するための方法であって、実施形態21~25のいずれか1つに記載の方法によってCASP8AP2アンタゴニストを特定するステップと、CASP8AP2アンタゴニストを少なくとも1つの薬学的に許容される賦形剤と混合するステップとを含む方法。
本発明は、単に本発明の特定の実施形態を例示する目的のためであり、かつまたいかなるようにも本発明の範囲を限定すると解釈されるべきでない以下の実施例において、さらに説明される。
[実施例1]
CRISPRi-ドロップアウトスクリーニングは、CASP8AP2を肺腺癌(LUAD)細胞株についての必須生存因子として特定した。
材料および方法
A)CRISPRiスクリーニングワークフロー
TCGAおよびTANRICデータベースからの肺腺癌(LUAD)と正常肺患者試料との間で差次的に発現される2058個の遺伝子、ならびに30個の機能アノテーション付き陽性対照遺伝子および10個の公知のLUADドライバー遺伝子に対応する4633個の転写開始部位(TSS;単純化のために「転写物」とも称される)に対して、42000個のsgRNAを設計し、注文した。得られるsgRNAをコードするオリゴヌクレオチドライブラリー(Twist Bioscience)を、Gibsonアセンブリを使用してLentiCRISPRv2-dCas9-KRAB(iv)-puroベクターにクローニングし、クローニングステップ毎に高被覆率を維持した(sgRNA当たりの得られるコロニー形成単位(cfu)の数は2000超であった)。プラスミドライブラリーを、高被覆率レンチウイルスライブラリーを産生するためにパッケージングベクターpsPAXおよびエンベロープベクターpMD2.Gと共に、HEK293T細胞にトランスフェクトした。
CRISPRi-ドロップアウトスクリーニングは、CASP8AP2を肺腺癌(LUAD)細胞株についての必須生存因子として特定した。
材料および方法
A)CRISPRiスクリーニングワークフロー
TCGAおよびTANRICデータベースからの肺腺癌(LUAD)と正常肺患者試料との間で差次的に発現される2058個の遺伝子、ならびに30個の機能アノテーション付き陽性対照遺伝子および10個の公知のLUADドライバー遺伝子に対応する4633個の転写開始部位(TSS;単純化のために「転写物」とも称される)に対して、42000個のsgRNAを設計し、注文した。得られるsgRNAをコードするオリゴヌクレオチドライブラリー(Twist Bioscience)を、Gibsonアセンブリを使用してLentiCRISPRv2-dCas9-KRAB(iv)-puroベクターにクローニングし、クローニングステップ毎に高被覆率を維持した(sgRNA当たりの得られるコロニー形成単位(cfu)の数は2000超であった)。プラスミドライブラリーを、高被覆率レンチウイルスライブラリーを産生するためにパッケージングベクターpsPAXおよびエンベロープベクターpMD2.Gと共に、HEK293T細胞にトランスフェクトした。
各細胞に最高で1つのsgRNAが形質導入されることを確実にするために低い感染多重度(MOI約0.3)で、かつすべてのsgRNAの統計的検出力のある表示を確実にするために高被覆率(抗生物質選択後に1つのsgRNA当たり500または1000個の細胞)で、レンチウイルスライブラリーを8種のLUAD細胞株(Calu-6、PC-9、NCI-H1975、NCI-H838、NCI-H1650、NCI-H522、NCI-H3122およびHCC827)に形質導入した。形質導入後、細胞を48時間のピューロマイシン選択にかけた。得られる細胞プールを、形質導入後21日間培養で維持し、最低で500倍または1000倍の被覆率を得た。21日目(エンドポイント)に、細胞を回収し、ペレット化し、次のゲノムDNA(gDNA)単離のために瞬間冷凍した。各細胞株について2つの独立したスクリーニング反復を行った。
sgRNA-挿入物を、gDNA(エンドポイント試料)およびプラスミドライブラリー(参照試料)からPCR増幅し、次世代シークエンシング(NGS)にかけた。参照試料およびエンドポイント試料中のsgRNA表示、枯渇したsgRNAおよび転写物の特定を、MAGeCKパイプラインにより行った(Li, W., Xu, H., Xiao, T. et al. MAGeCK enables robust identification of essential genes from genome-scale CRISPR/Cas9 knockout screens. Genome Biol 15, 554 (2014))。
結果
陰性対照転写物として演算集計した非標的化sgRNA(N=205)に対する、CASP8AP2、主要必須遺伝子転写物(N=289)、陽性対照遺伝子転写物(N=127)についての、すべてのエンドポイントと参照試料との間の、陰性選択についてのロバストランクアグリゲーション(RRA)スコアおよびsgRNA対応リードカウントにおける倍変化は、CASP8AP2を標的化するsgRNAは、スクリーニングエンドポイントにおいてプールから有意に枯渇されたことを実証し、このことは肺がん生存率におけるCASP8AP2の本質的な役割を示唆した(スチューデントt検定;3個のアステリスクはp<0.001を表す)。図1BおよびCを参照されたい。
陰性対照転写物として演算集計した非標的化sgRNA(N=205)に対する、CASP8AP2、主要必須遺伝子転写物(N=289)、陽性対照遺伝子転写物(N=127)についての、すべてのエンドポイントと参照試料との間の、陰性選択についてのロバストランクアグリゲーション(RRA)スコアおよびsgRNA対応リードカウントにおける倍変化は、CASP8AP2を標的化するsgRNAは、スクリーニングエンドポイントにおいてプールから有意に枯渇されたことを実証し、このことは肺がん生存率におけるCASP8AP2の本質的な役割を示唆した(スチューデントt検定;3個のアステリスクはp<0.001を表す)。図1BおよびCを参照されたい。
[実施例2]
3種の個々のsgRNAによるCASP8AP2のノックダウンは、LUAD細胞株Calu-6、NCI-H1975(H1975)およびNCI-H838(H838)の細胞生存率における有意な減少を実証した。
材料および方法
sgRNA選択、クローニングおよびレンチウイルス産生
CRISPRiスクリーニングにおいて使用される個々のsgRNAを、MAGeCKカウントパイプライン(Li et al.、上記に引用される)によって計算されるそれらの性能スコアによってランク付けし;すべてのスクリーニングした細胞株のすべての反復にわたり最も高い累積的性能スコアを有するCASP8AP2についての3種のsgRNA(ENST00000552401)を、スクリーニング結果の確証のために選択した。
3種の個々のsgRNAによるCASP8AP2のノックダウンは、LUAD細胞株Calu-6、NCI-H1975(H1975)およびNCI-H838(H838)の細胞生存率における有意な減少を実証した。
材料および方法
sgRNA選択、クローニングおよびレンチウイルス産生
CRISPRiスクリーニングにおいて使用される個々のsgRNAを、MAGeCKカウントパイプライン(Li et al.、上記に引用される)によって計算されるそれらの性能スコアによってランク付けし;すべてのスクリーニングした細胞株のすべての反復にわたり最も高い累積的性能スコアを有するCASP8AP2についての3種のsgRNA(ENST00000552401)を、スクリーニング結果の確証のために選択した。
sgRNA配列は、
sgNC_1(対照):GGGCGAGGAGCTGTTCACCG(配列番号1)
sgNC_2(対照):GAGCTGGACGGCGACGTAAA(配列番号2)
sgC8AP2_1:GATGCCAGGGAGACCTCGGT(配列番号3)
sgC8AP2_2:GCTGCCCGGCCCAAGACAACC(配列番号4)
sgC8AP2_3:GCGGTTCCTTTCTGCCCACCG(配列番号5)
であった。
sgNC_1(対照):GGGCGAGGAGCTGTTCACCG(配列番号1)
sgNC_2(対照):GAGCTGGACGGCGACGTAAA(配列番号2)
sgC8AP2_1:GATGCCAGGGAGACCTCGGT(配列番号3)
sgC8AP2_2:GCTGCCCGGCCCAAGACAACC(配列番号4)
sgC8AP2_3:GCGGTTCCTTTCTGCCCACCG(配列番号5)
であった。
個々のsgRNA構築物を、Sigma-AldrichによりEsp3I-互換性粘着性末端を有する脱塩オリゴヌクレオチドの形態で合成し、Esp3Iによるベクターの制限酵素消化および続くsgRNA-オリゴヌクレオチドとのライゲーションによって、LentiCRISPRv2-dCas9-KRAB(iv)-puroベクターへクローニングした。クローニングしたsgRNA含有構築物、パッケージングベクターpsPAX2およびエンベロープベクターpMD2.Gの、HEK293T細胞へのPEI媒介性トランスフェクションによって、レンチウイルスを産生した。
肺腺癌(LUAD)細胞株のレンチウイルス形質導入
Calu-6、NCI-H1975およびNCI-H838細胞株(各々ATCCから得た)を、10%FCS(Gibco)を補充したRPMI-1640培地においてルーチン培養した。形質導入のために、細胞を24ウェルプレートに播種し、24時間後、8μg/mLのポリブレンの存在下において各々のレンチウイルスストックを形質導入した。20時間後、レンチウイルス含有培地を除去し、細胞をPBSにより洗浄し、同じプレート上において1:3の比に分け;細胞懸濁液の残りの3分の2は、次のRNA単離のために6ウェルプレートに播種した。24時間後、形質導入に成功した細胞の選択のために、24および6ウェルプレートの両方の培地をピューロマイシン(Calu-6およびNCI-H838について0.5μg/mL、NCI-H1975について1μg/mL)を補充した培地に交換した。実験の終わりまでピューロマイシンを培地中で維持し、48時間毎に補充した。
Calu-6、NCI-H1975およびNCI-H838細胞株(各々ATCCから得た)を、10%FCS(Gibco)を補充したRPMI-1640培地においてルーチン培養した。形質導入のために、細胞を24ウェルプレートに播種し、24時間後、8μg/mLのポリブレンの存在下において各々のレンチウイルスストックを形質導入した。20時間後、レンチウイルス含有培地を除去し、細胞をPBSにより洗浄し、同じプレート上において1:3の比に分け;細胞懸濁液の残りの3分の2は、次のRNA単離のために6ウェルプレートに播種した。24時間後、形質導入に成功した細胞の選択のために、24および6ウェルプレートの両方の培地をピューロマイシン(Calu-6およびNCI-H838について0.5μg/mL、NCI-H1975について1μg/mL)を補充した培地に交換した。実験の終わりまでピューロマイシンを培地中で維持し、48時間毎に補充した。
ピューロマイシン添加の48時間後(非形質導入対照細胞の完全な死の時点)、6ウェルプレートに播種したCalu-6およびNCI-H838細胞を、Quick-RNA Mini/Microprepキット(Zymo Research)のRNA溶解緩衝液を使用して溶解した(全T=形質導入後4日間)。NCI-H1975細胞を、選択開始の72時間後にRNA単離のために溶解した(全T=形質導入後5日間)。Calu-6からのRNAを、Quick-RNA Miniprepキットを使用して単離し、NCI-H1975およびNCI-H838からのRNAを、Quick-RNA Microprepキット(Zymo Research)を使用して製造業者の使用説明書に従って、DNアーゼ処理は30分間に延長して単離した。
ピューロマイシンの24ウェルプレートへの添加の24時間後、Calu-6細胞を、ピューロマイシンを補充した培地中の同じプレートで1:4の比に分けた。72時間後、細胞を、透明96ウェルプレートのピューロマイシンを補充した培地中に比例して播種して、異なる形質導入にわたる細胞数の比を維持した(24ウェルプレートの各ウェルからの細胞の12%は、96ウェルプレートの3つのウェル間で均等に分けられた)。48時間後、CellTiter-Gloアッセイ(Promega)を、Calu-6細胞について行った(全T=形質導入から8日間)。
ピューロマイシンの24ウェルプレートへの添加の96時間後、NCI-H1975細胞を、ピューロマイシンを補充した培地中の同じプレートで1:3の比に分けた。72時間後、形質導入したNCI-H1975細胞を、透明96ウェルプレートのピューロマイシンを補充した培地中に比例して播種した(24ウェルプレートの各ウェルからの細胞の12%は、96ウェルプレートの3つのウェル間で均等に分けられた)。96時間後、CellTiter-Gloアッセイを、NCI-H1975細胞について行った(全T=形質導入から13日間)。
ピューロマイシンの24ウェルプレートへの添加の48時間後、形質導入したNCI-H838細胞を、透明96ウェルプレートに比例して播種した(24ウェルプレートの各ウェルからの細胞の16%は、96ウェルプレートの3つのウェル間で均等に分けられた)。72時間後、CellTiter-Gloアッセイを、NCI-H838細胞について行った(全T=形質導入から7日間)。
CellTiter-Glo細胞生存率アッセイ
CellTiter-Glo細胞生存率アッセイ(Promega)を、96ウェルプレートにおいて製造業者のプロトコールに従って、PBS中に1:4希釈したCellTiter-Glo試薬を使用して行った。各生物学的反復を、技術的三連で行った。各生物学的反復について、データを、各々の陰性対照シグナルに対して正規化し、個々の値としてプロットした。バーの高さは平均値を表し、エラーバーは標準偏差(SD)を表す。対応のない両側スチューデントt検定およびウェルチの補正を使用して有意性検定を行い、***、p<0.001;**、p<0.01;*、p<0.05として表した。
CellTiter-Glo細胞生存率アッセイ(Promega)を、96ウェルプレートにおいて製造業者のプロトコールに従って、PBS中に1:4希釈したCellTiter-Glo試薬を使用して行った。各生物学的反復を、技術的三連で行った。各生物学的反復について、データを、各々の陰性対照シグナルに対して正規化し、個々の値としてプロットした。バーの高さは平均値を表し、エラーバーは標準偏差(SD)を表す。対応のない両側スチューデントt検定およびウェルチの補正を使用して有意性検定を行い、***、p<0.001;**、p<0.01;*、p<0.05として表した。
RT-qPCR
RevertAid Reverse Transcriptaseおよびランダムヘキサマープライマー(Thermo Fisher Scientific)を使用して製造業者の使用説明書に従って、RNAを逆転写した。2x Power SybrGreen Master Mix(Applied Biosystems)およびApplied Biosystems StepOnePlusサイクラーを使用して、リアルタイム定量的PCR(qPCR)を技術的三連で行った。GAPDHを、2-ddCt正規化のためのハウスキーピング遺伝子として使用した。プライマー配列は、以下の通りであった。
RevertAid Reverse Transcriptaseおよびランダムヘキサマープライマー(Thermo Fisher Scientific)を使用して製造業者の使用説明書に従って、RNAを逆転写した。2x Power SybrGreen Master Mix(Applied Biosystems)およびApplied Biosystems StepOnePlusサイクラーを使用して、リアルタイム定量的PCR(qPCR)を技術的三連で行った。GAPDHを、2-ddCt正規化のためのハウスキーピング遺伝子として使用した。プライマー配列は、以下の通りであった。
CASP8AP2-FW:ATCATGGCAGCAGATGATGA(配列番号6)
CASP8AP2-RV:CCCAGCGTATATGTCCAGTG(配列番号7)
GAPDH-FW:GTGAAGGTCGGAGTCAACG(配列番号8)
GAPDH-RV:TGAGGTCAATGAAGGGGTC(配列番号9)
CASP8AP2-RV:CCCAGCGTATATGTCCAGTG(配列番号7)
GAPDH-FW:GTGAAGGTCGGAGTCAACG(配列番号8)
GAPDH-RV:TGAGGTCAATGAAGGGGTC(配列番号9)
結果
A)CellTiter-Glo細胞生存率アッセイ(CTG)は、2種の陰性対照sgRNA(sgNC)と比較して、CASP8AP2に対するsgRNAを発現する3種の構築物(sgC8AP2)を独立的に形質導入したLUAD細胞において、発光シグナルにおける有意な減少を示した(スチューデントt検定;3個のアステリスクはp<0.001を表す;1条件当たりN=3);図2Aを参照されたい。
A)CellTiter-Glo細胞生存率アッセイ(CTG)は、2種の陰性対照sgRNA(sgNC)と比較して、CASP8AP2に対するsgRNAを発現する3種の構築物(sgC8AP2)を独立的に形質導入したLUAD細胞において、発光シグナルにおける有意な減少を示した(スチューデントt検定;3個のアステリスクはp<0.001を表す;1条件当たりN=3);図2Aを参照されたい。
B)RT-qPCRは、2種の陰性対照sgRNA(sgNC)と比較して、CASP8AP2に対する3種の独立したsgRNA(sgC8AP2)によるノックダウンに際して、CASP8AP2発現における有意な減少を確認した(スチューデントt検定;3個のアステリスクはp<0.001を表す;2個のアステリスクはp<0.01を表す;1条件当たりN=3);図2Bを参照されたい。
[実施例3]
siPOOLによるCASP8AP2のRNAi媒介性ノックダウン
材料および方法
siPOOLトランスフェクションおよびCellTiter-Glo細胞生存率アッセイ
正常(非形質転換)肺細胞株IMR-90およびWI-38細胞株(ATCCから得た)を、10%FCS(Gibco)を補充したMEMイーグル培地(Pan Biotech)中でルーチン培養した。すべてのLUAD細胞株を、10%FCS(Gibco)を補充したRPMI-1640培地中でルーチン培養した。
siPOOLによるCASP8AP2のRNAi媒介性ノックダウン
材料および方法
siPOOLトランスフェクションおよびCellTiter-Glo細胞生存率アッセイ
正常(非形質転換)肺細胞株IMR-90およびWI-38細胞株(ATCCから得た)を、10%FCS(Gibco)を補充したMEMイーグル培地(Pan Biotech)中でルーチン培養した。すべてのLUAD細胞株を、10%FCS(Gibco)を補充したRPMI-1640培地中でルーチン培養した。
各々のsiPOOL(siTOOLs Biotechにより設計および製造された;siPool1の30個のsiRNAのセンス鎖およびアンチセンス鎖をコードするDNA配列は、配列番号20~79に示す;siPool2の30個のsiRNAのセンス鎖およびアンチセンス鎖をコードするDNA配列は、配列番号80~139に示す)を、10nMの最終濃度において透明96ウェルプレートにて技術的三連で、Lipofectamine RNAiMax(Invitrogen)をトランスフェクション試薬として使用して、細胞に逆トランスフェクトした。トランスフェクション後72時間において、CellTiter-Glo細胞生存率アッセイ(Promega)を上記に説明されるプロトコールに従って行った。
RNA単離およびRT-qPCRのためのsiPOOLトランスフェクション
各々のsiPOOL(siTOOLs Biotechにより設計および製造された;siPool1の30個のsiRNAのセンス鎖およびアンチセンス鎖をコードするDNA配列は、配列番号20~79に示す;siPool2の30個のsiRNAのセンス鎖およびアンチセンス鎖をコードするDNA配列は、配列番号80~139に示す)を、10nMの最終濃度において6ウェルプレートにて、96ウェルフォーマットから比例してスケールアップした細胞数および試薬量を使用して、細胞に逆トランスフェクトした。トランスフェクション後48時間において、Quick-RNA Microprepキット(Zymo Research)のRNA溶解緩衝液により細胞を溶解した。次に、製造業者のプロトコールに従ってRNA単離を行った。RNAを逆転写し、上記に説明されるプロトコールに従ってRT-qPCRを行った。
各々のsiPOOL(siTOOLs Biotechにより設計および製造された;siPool1の30個のsiRNAのセンス鎖およびアンチセンス鎖をコードするDNA配列は、配列番号20~79に示す;siPool2の30個のsiRNAのセンス鎖およびアンチセンス鎖をコードするDNA配列は、配列番号80~139に示す)を、10nMの最終濃度において6ウェルプレートにて、96ウェルフォーマットから比例してスケールアップした細胞数および試薬量を使用して、細胞に逆トランスフェクトした。トランスフェクション後48時間において、Quick-RNA Microprepキット(Zymo Research)のRNA溶解緩衝液により細胞を溶解した。次に、製造業者のプロトコールに従ってRNA単離を行った。RNAを逆転写し、上記に説明されるプロトコールに従ってRT-qPCRを行った。
結果
siPOOLによるCASP8AP2のRNAi媒介性ノックダウンは、非形質転換肺細胞株IMR-90およびWI-38の生存率と比較して、肺腺癌(LUAD)細胞株Calu-6、PC-9、NCI-H1975(H1975)およびNCI-H838(H838)の細胞生存率における有意な減少を実証した。
siPOOLによるCASP8AP2のRNAi媒介性ノックダウンは、非形質転換肺細胞株IMR-90およびWI-38の生存率と比較して、肺腺癌(LUAD)細胞株Calu-6、PC-9、NCI-H1975(H1975)およびNCI-H838(H838)の細胞生存率における有意な減少を実証した。
A)CellTiter-Glo細胞生存率アッセイ(CTG)は、トランスフェクション後72時間において、陰性対照siPOOL(siNC)をトランスフェクトした各々の細胞株と比較して、CASP8AP2に対するsiPOOL(siC8AP2)をトランスフェクトしたすべての試験した肺/LUAD細胞株についての発光シグナルにおける有意な減少を示した(スチューデントt検定;3個のアステリスクはp<0.001を表す;2個のアステリスクはp<0.01を表す;1個のアステリスクはp<0.05を表す;1条件当たりN=3~4);図3Aを参照されたい。
B)RT-qPCRは、トランスフェクション後48時間において、siNCをトランスフェクトした各々の細胞株と比較して、siC8AP2をトランスフェクトしたすべての試験した肺およびLUAD細胞株における有意なsiPOOL媒介性CASP8AP2ノックダウンを確認した(スチューデントt検定;3個のアステリスクはp<0.001を表す;2個のアステリスクはp<0.01を表す;1条件当たりN=3);図3Bを参照されたい。
[実施例4]
Caspase-Glo発光アポトーシスアッセイ
材料および方法
siPOOLトランスフェクションおよびCaspase-Gloアポトーシスアッセイ
各々のsiPOOL(siTOOLs Biotechにより設計および製造された;siPool1の30個のsiRNAのセンス鎖およびアンチセンス鎖をコードするDNA配列は、配列番号20~79に示す;siPool2の30個のsiRNAのセンス鎖およびアンチセンス鎖をコードするDNA配列は、配列番号80~139に示す)を、10nMの最終濃度において白色96ウェルプレートにて技術的二連で、細胞に逆トランスフェクトした。バックグラウンドリードを得るために、培地の種類毎に2つのウェルを培地のみで満たした(トランスフェクション試薬を混合するために実験ウェルで使用したのと同体積のOptiMemと混合した)。
Caspase-Glo発光アポトーシスアッセイ
材料および方法
siPOOLトランスフェクションおよびCaspase-Gloアポトーシスアッセイ
各々のsiPOOL(siTOOLs Biotechにより設計および製造された;siPool1の30個のsiRNAのセンス鎖およびアンチセンス鎖をコードするDNA配列は、配列番号20~79に示す;siPool2の30個のsiRNAのセンス鎖およびアンチセンス鎖をコードするDNA配列は、配列番号80~139に示す)を、10nMの最終濃度において白色96ウェルプレートにて技術的二連で、細胞に逆トランスフェクトした。バックグラウンドリードを得るために、培地の種類毎に2つのウェルを培地のみで満たした(トランスフェクション試薬を混合するために実験ウェルで使用したのと同体積のOptiMemと混合した)。
トランスフェクション後48時間において、Caspase-Gloアッセイ(Caspase-Glo 3/7、Caspase-Glo 8およびCaspase-Glo 9、Promega)を製造業者の使用説明書に従って行った。簡潔に説明すると、Caspase-Glo試薬を、提供された基質および緩衝液(推奨される通りにCaspase-Glo 8およびCaspase-Glo 9についてMG-132を伴って供給した)と混合し、不透明管に分注し、-80℃において保存した。アッセイ前に試薬を室温になるまで1.5時間平衡化した。各アリコートは、凍結融解の反復によるシグナル損失を避けるために、1回のみ使用された。
プレートを室温まで30分間平衡化し、その後、等体積(100μL/ウェル)のCaspase-Glo試薬を添加した。その後、プレートを光から保護して、400rpmの軌道振盪器に2分間置いて細胞溶解を促進し、室温で1時間インキュベートして発光シグナルを安定化させ、その後リードアウトを行った。各々のバックグラウンドリードを、実験リードから差し引いた。アッセイプロトコールのさらなる詳細は、https://www.promega.de/-/media/files/resources/protocols/technical-bulletins/101/caspase-glo-3-7-assay-protocol.pdf?la=enにおいて見出すことができる。
結果
Caspase-Glo発光アポトーシスアッセイは、トランスフェクション後48時間において、陰性対照siPOOL(siNC)をトランスフェクトした各々の細胞株と比較して、CASP8AP2に対するsiPOOL(siC8AP2)をトランスフェクトした、LUAD細胞株NCI-H1975(H1975)およびNCI-H838(H838)におけるエフェクターカスパーゼ-3/7ならびに外因性(カスパーゼ-8)および内因性(カスパーゼ-9)カスパーゼカスケードの両方の有意な活性化を実証したが、正常肺細胞株IMR-90においては実証しなかった(スチューデントt検定;2個のアステリスクはp<0.01を表す;1個のアステリスクはp<0.05を表す;1条件当たりN=3);図4を参照されたい。
Caspase-Glo発光アポトーシスアッセイは、トランスフェクション後48時間において、陰性対照siPOOL(siNC)をトランスフェクトした各々の細胞株と比較して、CASP8AP2に対するsiPOOL(siC8AP2)をトランスフェクトした、LUAD細胞株NCI-H1975(H1975)およびNCI-H838(H838)におけるエフェクターカスパーゼ-3/7ならびに外因性(カスパーゼ-8)および内因性(カスパーゼ-9)カスパーゼカスケードの両方の有意な活性化を実証したが、正常肺細胞株IMR-90においては実証しなかった(スチューデントt検定;2個のアステリスクはp<0.01を表す;1個のアステリスクはp<0.05を表す;1条件当たりN=3);図4を参照されたい。
[実施例5]
フローサイトメトリーによるBrdU組込み/ヨウ化プロピジウム(PI)染色に基づく細胞周期解析
材料および方法
siPOOLトランスフェクションおよびBrdU組込み
各々のsiPOOL(siTOOLs Biotechにより設計および製造された;siPool1の30個のsiRNAのセンス鎖およびアンチセンス鎖をコードするDNA配列は、配列番号20~79に示す;siPool2の30個のsiRNAのセンス鎖およびアンチセンス鎖をコードするDNA配列は、配列番号80~139に示す)を、10nMの最終濃度において10cmの細胞培養皿にて、96ウェルフォーマットから比例してスケールアップした細胞数および試薬量を使用して、細胞に逆トランスフェクトした。トランスフェクション後46時間において、BrdUを、10μMの最終濃度になるように細胞培養培地に添加した。2時間後(トランスフェクションの48時間後)、培地を除去し、細胞をPBSで洗浄し、トリプシン処理し、15mL管に収集し、ペレット化した。細胞ペレットをPBS中で2回洗浄し、1mLのPBS中に再懸濁し、ボルテックスしながら2.5mLの氷冷100%エタノールを添加することより固定し、続いて4℃で一晩インキュベートした。保存のために、細胞を-20℃に移した。
フローサイトメトリーによるBrdU組込み/ヨウ化プロピジウム(PI)染色に基づく細胞周期解析
材料および方法
siPOOLトランスフェクションおよびBrdU組込み
各々のsiPOOL(siTOOLs Biotechにより設計および製造された;siPool1の30個のsiRNAのセンス鎖およびアンチセンス鎖をコードするDNA配列は、配列番号20~79に示す;siPool2の30個のsiRNAのセンス鎖およびアンチセンス鎖をコードするDNA配列は、配列番号80~139に示す)を、10nMの最終濃度において10cmの細胞培養皿にて、96ウェルフォーマットから比例してスケールアップした細胞数および試薬量を使用して、細胞に逆トランスフェクトした。トランスフェクション後46時間において、BrdUを、10μMの最終濃度になるように細胞培養培地に添加した。2時間後(トランスフェクションの48時間後)、培地を除去し、細胞をPBSで洗浄し、トリプシン処理し、15mL管に収集し、ペレット化した。細胞ペレットをPBS中で2回洗浄し、1mLのPBS中に再懸濁し、ボルテックスしながら2.5mLの氷冷100%エタノールを添加することより固定し、続いて4℃で一晩インキュベートした。保存のために、細胞を-20℃に移した。
抗BrdU/PI染色およびフローサイトメトリー解析
固定した細胞をペレット化し、0.5%BSA(w/v)を補充したPBS中で洗浄し、2M HCl中において20分間インキュベートして、DNA加水分解を促進し、続いてさらに洗浄し、0.1Mテトラホウ酸ナトリウム緩衝液、pH8.5中において2分間インキュベートした。その後、細胞を再び洗浄し、ペレット化し、光から保護してFITC標識した抗BrdU抗体(364104番、Biolegend)と室温において1時間インキュベートした。その後、試料を洗浄し、ペレット化し、光から保護して100μg/mLのRNアーゼを補充した50ng/mLのヨウ化プロピジウム溶液と37℃において10分間インキュベートした。試料を氷上で維持し、光から保護し、即座にBD Fortessa FACSにおけるフローサイトメトリーによって解析した。一般的な細胞周期解析およびBrdU組込み解析のために、FSC-A/SSC-AおよびFSC-W/FSC-Hに基づく排除基準を使用して単一細胞について、得られたシグナルをゲーティングした。subG1解析のために、ゲーティングしていない全細胞集団を使用した。解析はFlowJoソフトウェアにおいて行った。
固定した細胞をペレット化し、0.5%BSA(w/v)を補充したPBS中で洗浄し、2M HCl中において20分間インキュベートして、DNA加水分解を促進し、続いてさらに洗浄し、0.1Mテトラホウ酸ナトリウム緩衝液、pH8.5中において2分間インキュベートした。その後、細胞を再び洗浄し、ペレット化し、光から保護してFITC標識した抗BrdU抗体(364104番、Biolegend)と室温において1時間インキュベートした。その後、試料を洗浄し、ペレット化し、光から保護して100μg/mLのRNアーゼを補充した50ng/mLのヨウ化プロピジウム溶液と37℃において10分間インキュベートした。試料を氷上で維持し、光から保護し、即座にBD Fortessa FACSにおけるフローサイトメトリーによって解析した。一般的な細胞周期解析およびBrdU組込み解析のために、FSC-A/SSC-AおよびFSC-W/FSC-Hに基づく排除基準を使用して単一細胞について、得られたシグナルをゲーティングした。subG1解析のために、ゲーティングしていない全細胞集団を使用した。解析はFlowJoソフトウェアにおいて行った。
結果
フローサイトメトリーによるBrdU組込み/ヨウ化プロピジウム(PI)染色に基づく細胞周期解析は、トランスフェクション後48時間におけるsiPOOL媒介性CASP8AP2ノックダウンに際して、S期のBrdU陰性画分を有する正常肺細胞株IMR-90における細胞周期進行(A)と、LUAD細胞株NCI-H1975(H1975、B)およびNCI-H838(H838、C)におけるS期のBrdU陽性画分の細胞周期進行との間の差を実証した。
フローサイトメトリーによるBrdU組込み/ヨウ化プロピジウム(PI)染色に基づく細胞周期解析は、トランスフェクション後48時間におけるsiPOOL媒介性CASP8AP2ノックダウンに際して、S期のBrdU陰性画分を有する正常肺細胞株IMR-90における細胞周期進行(A)と、LUAD細胞株NCI-H1975(H1975、B)およびNCI-H838(H838、C)におけるS期のBrdU陽性画分の細胞周期進行との間の差を実証した。
図5の上部のパネルは、陰性対照siPOOL(siNC)をトランスフェクトした細胞のPI染色およびBrdU組込みプロファイルを表す;図5の中央部のパネルは、CASP8AP2に対するsiPOOL(siC8AP2)をトランスフェクトした細胞を表す;図5の下部のパネルは、siC8AP2をトランスフェクトした細胞とsiNCをトランスフェクトした細胞との、アノテーション付きの細胞周期の定量およびそれらの調節解除の統計解析を表す(スチューデントt検定;3個のアステリスクはp<0.001を表す;2個のアステリスクはp<0.01を表す;1個のアステリスクはp<0.05を表す;N=3)。siPOOL媒介性CASP8AP2ノックダウンに際してのNCI-H1975細胞のsubG1期の画分の有意な増加は、アポトーシス率における増加を示唆した。NCI-H838細胞において同じ傾向が観察され、一方で、IMR-90細胞においてsubG1細胞の百分率の差は検出されなかった。
[実施例6]
正常肺細胞株IMR-90ならびにLUAD細胞株NCI-H1975(H1975)およびNCI-H838(H838)は、siPOOL媒介性CASP8AP2ノックダウンに際して、p21 mRNAレベルの増加およびヒストンmRNAレベルの調節(調節解除)の同様のパターンを示した。
材料および方法
siPOOLトランスフェクション、RNA単離およびRT-qPCR
上記に説明される通りに手技を行った。以下のプライマーを使用してRT-qPCRを行った。
CDKN1A_483FW:AGGTGGACCTGGAGACTCTCAG(配列番号10)
CDKN1A_577RV:TCCTCTTGGAGAAGATCAGCCG(配列番号11)
HIST1H2BE-202_704FW:GGCTCTTCGTGTGAGGATTC(配列番号12)
HIST1H2BE-202_817FW:CTGGGAGGTAGAGGTTGTAATGA(配列番号13)
HIST1H3A-201_252FW:TTTCCAGAGCTCCGCTGT(配列番号14)
HIST1H3A-201_322RV:TGTCCTCAAATAGCCCTACCA(配列番号15)
HIST1H2BK-201_274FW:TCCAGGGAGATCCAGACG(配列番号16)
HIST1H2BK-201_366RV:GTACTTGGTGACGGCCTTG(配列番号17)
HIST1H3D-201_67FW:ACCAAGGCTGCTCGAAAG(配列番号18)
HIST1H3D-201_127RV:GGTAACGGTGGGGCTTCT(配列番号19)
正常肺細胞株IMR-90ならびにLUAD細胞株NCI-H1975(H1975)およびNCI-H838(H838)は、siPOOL媒介性CASP8AP2ノックダウンに際して、p21 mRNAレベルの増加およびヒストンmRNAレベルの調節(調節解除)の同様のパターンを示した。
材料および方法
siPOOLトランスフェクション、RNA単離およびRT-qPCR
上記に説明される通りに手技を行った。以下のプライマーを使用してRT-qPCRを行った。
CDKN1A_483FW:AGGTGGACCTGGAGACTCTCAG(配列番号10)
CDKN1A_577RV:TCCTCTTGGAGAAGATCAGCCG(配列番号11)
HIST1H2BE-202_704FW:GGCTCTTCGTGTGAGGATTC(配列番号12)
HIST1H2BE-202_817FW:CTGGGAGGTAGAGGTTGTAATGA(配列番号13)
HIST1H3A-201_252FW:TTTCCAGAGCTCCGCTGT(配列番号14)
HIST1H3A-201_322RV:TGTCCTCAAATAGCCCTACCA(配列番号15)
HIST1H2BK-201_274FW:TCCAGGGAGATCCAGACG(配列番号16)
HIST1H2BK-201_366RV:GTACTTGGTGACGGCCTTG(配列番号17)
HIST1H3D-201_67FW:ACCAAGGCTGCTCGAAAG(配列番号18)
HIST1H3D-201_127RV:GGTAACGGTGGGGCTTCT(配列番号19)
ウェスタンブロット
上記に説明される通りに6ウェルフォーマットにおいてsiPOOLを細胞にトランスフェクトし、トランスフェクション後48時間において冷PBSで洗浄し、ホスファターゼおよびプロテアーゼアンタゴニストを補充した冷RIPA緩衝液中において溶解した。氷上の細胞に緩衝液を添加し、細胞スクレーパーによりウェル全体に分配させ、氷上で30分間インキュベートした。溶解物を1.5mL管に収集し、卓上遠心分離機において最高速度にて4℃で15分間遠心分離して細胞屑を除去した。清浄化した溶解物を新しい管に移し、-80℃において保存した。
上記に説明される通りに6ウェルフォーマットにおいてsiPOOLを細胞にトランスフェクトし、トランスフェクション後48時間において冷PBSで洗浄し、ホスファターゼおよびプロテアーゼアンタゴニストを補充した冷RIPA緩衝液中において溶解した。氷上の細胞に緩衝液を添加し、細胞スクレーパーによりウェル全体に分配させ、氷上で30分間インキュベートした。溶解物を1.5mL管に収集し、卓上遠心分離機において最高速度にて4℃で15分間遠心分離して細胞屑を除去した。清浄化した溶解物を新しい管に移し、-80℃において保存した。
BCAアッセイを使用してタンパク質濃度を決定した。1試料当たり20または30μgのタンパク質を、SDS-PAGEによって分離し、45μm PVDF膜(Merck)上にブロットした。ヒストンH3に対する一次抗体(9715番、Cell Signaling Technology)およびアルファ/ベータ-チューブリンに対する一次抗体(2148番、Cell Signaling Technology)を、1:1000希釈で使用し;二次抗体(ペルオキシダーゼ-ヤギ抗ウサギ111-035-144番、Jackson ImmunoResearch)を1:10000希釈で使用した。膜をSuperSignal West Pico Plus化学発光基質(Thermo Fischer)を使用して現像し、シグナルをECL ChemoCam Imager(Intas)においてモニターした。ImageJソフトウェアを定量に使用した。
結果
正常肺細胞株IMR-90ならびにLUAD細胞株NCI-H1975(H1975)およびNCI-H838(H838)は、siPOOL媒介性CASP8AP2ノックダウンに際して、p21 mRNAレベルの増加およびヒストンmRNAレベルの調節(調節解除)の同様のパターンを示した。
正常肺細胞株IMR-90ならびにLUAD細胞株NCI-H1975(H1975)およびNCI-H838(H838)は、siPOOL媒介性CASP8AP2ノックダウンに際して、p21 mRNAレベルの増加およびヒストンmRNAレベルの調節(調節解除)の同様のパターンを示した。
A)CASP8AP2に対するsiPool(siC8AP2)または陰性対照siPool(siNC)によるトランスフェクション後48時間における、CDKN1AおよびHIST2H2BE mRNAレベルについてのRT-qPCRの結果。すべての試験した細胞株は、CDKN1A(p21)mRNAレベルおよびHIST2H2BE mRNAにおける有意な増加を実証した(スチューデントt検定;3個のアステリスクはp<0.001を表す;2個のアステリスクはp<0.01を表す;1個のアステリスクはp<0.05を表す:1条件当たりN=3);図6Aを参照されたい。
B)HIST1H3A、HIST1H2BKおよびHIST1H3DについてのRT-qPCRの結果。すべての試験した細胞株は、RT-qPCRにより測定すると、siC8AP2トランスフェクション後48時間に際して、HIST1H3A mRNAレベルにおける有意な減少を実証し、かつHIST1H2BK mRNAレベルにおける有意な変化を実証しなかった。正常肺細胞株IMR-90およびLUAD細胞株NCI-H1975は、HIST1H3D mRNAレベルにおける有意な減少を実証したが、一方で、LUAD細胞株NCI-H838において有意な変化は観察されなかった;図6Bを参照されたい。
siC8AP2をトランスフェクトした細胞およびsiNCをトランスフェクトした細胞における、C)ウェスタンブロット分析およびD)ヒストンH3発現の各々の定量。すべての試験した細胞株においてヒストンH3のタンパク質レベルにおける変化は観察されなかった(スチューデントt検定;N=3);図6CおよびDを参照されたい。
[実施例7]
CASP8AP2のsiPOOL媒介性ノックダウンは、非肺がん細胞株の細胞生存率に対する不均一な効果を実証した。
材料/方法および結果
A)6種の追加の非肺がん細胞株:HCT116(結腸がん)、MDA-MB-231(乳がん)、MCF-7(乳がん)、HepG2(肝がん)、Panc-1(膵がん)およびMKN-45(胃がん)について、CASP8AP2に対するsiPOOL(siC8AP2)または陰性対照siPOOL(siNC)によるトランスフェクション後48時間において、CellTiter-Glo細胞生存率アッセイ(CTG)を行った。siPOOLを、siTOOLs Biotechにより設計および製造した;siPool1の30個のsiRNAのセンス鎖およびアンチセンス鎖をコードするDNA配列は、配列番号20~79に示す;siPool2の30個のsiRNAのセンス鎖およびアンチセンス鎖をコードするDNA配列は、配列番号80~139に示す。HCT116細胞は、LUAD細胞において観察される平均的な減少に匹敵する、細胞生存率における強い減少を示した。MDA-MB-231細胞は、Calu-6 LUAD細胞株において観察される効果ほど明白でない効果を示した。また、3種の他の細胞株は、生存率における有意な減少を示した。MKN-45細胞は効果を示したが、これは統計的有意性に達しなかった(スチューデントt検定;3個のアステリスクはp<0.001を表す;2個のアステリスクはp<0.01を表す;1個のアステリスクはp<0.05を表す:1条件当たりN=3~4)。非LUADがん細胞株についての実験条件は、上記に説明されるLUAD実験の各々の条件を再現した;図7Aを参照されたい。
CASP8AP2のsiPOOL媒介性ノックダウンは、非肺がん細胞株の細胞生存率に対する不均一な効果を実証した。
材料/方法および結果
A)6種の追加の非肺がん細胞株:HCT116(結腸がん)、MDA-MB-231(乳がん)、MCF-7(乳がん)、HepG2(肝がん)、Panc-1(膵がん)およびMKN-45(胃がん)について、CASP8AP2に対するsiPOOL(siC8AP2)または陰性対照siPOOL(siNC)によるトランスフェクション後48時間において、CellTiter-Glo細胞生存率アッセイ(CTG)を行った。siPOOLを、siTOOLs Biotechにより設計および製造した;siPool1の30個のsiRNAのセンス鎖およびアンチセンス鎖をコードするDNA配列は、配列番号20~79に示す;siPool2の30個のsiRNAのセンス鎖およびアンチセンス鎖をコードするDNA配列は、配列番号80~139に示す。HCT116細胞は、LUAD細胞において観察される平均的な減少に匹敵する、細胞生存率における強い減少を示した。MDA-MB-231細胞は、Calu-6 LUAD細胞株において観察される効果ほど明白でない効果を示した。また、3種の他の細胞株は、生存率における有意な減少を示した。MKN-45細胞は効果を示したが、これは統計的有意性に達しなかった(スチューデントt検定;3個のアステリスクはp<0.001を表す;2個のアステリスクはp<0.01を表す;1個のアステリスクはp<0.05を表す:1条件当たりN=3~4)。非LUADがん細胞株についての実験条件は、上記に説明されるLUAD実験の各々の条件を再現した;図7Aを参照されたい。
B)RT-qPCRは、トランスフェクション後48時間において、siNCをトランスフェクトした各々の細胞株と比較して、siC8AP2をトランスフェクトしたすべての試験した細胞株において有意なsiPOOL媒介性CASP8AP2ノックダウンを確認した(スチューデントt検定;3個のアステリスクはp<0.001を表す;2個のアステリスクはp<0.01を表す;1個のアステリスクはp<0.05を表す;1条件当たりN=3);図7Bを参照されたい。
C)トランスフェクション後48時間における、非標的化陰性対照siPOOL(siNC、10nM)をトランスフェクトした各々の細胞株と比較した、siC8AP2をトランスフェクトしたすべての試験した細胞株におけるsiPOOL媒介性CASP8AP2ノックダウン(siC8AP2、10nM)を確認するためのRT-qPCR(n=3~6);図8Aを参照されたい。
D)トランスフェクション後72時間における、非標的化陰性対照siPOOL(siNC、10nM)をトランスフェクトした各々の細胞株と比較した、非形質転換肺線維芽細胞株IMR-90およびWI-38、NSCLC LUAD細胞株Calu-6、PC-9、NCI-H1975(H1975)、NCI-H838(H838)ならびにNSCLC LCLC細胞株NCI-H460(H460)およびNCI-H1299(H1299)に対するCASP8AP2 siPOOL媒介性ノックダウン(siC8AP2、10nM)の効果を評価するためのCellTiter-Glo細胞生存率アッセイ(CTG)(n=3~4);図8Bを参照されたい。
各生物学的反復について、データを、各々の陰性対照シグナルに対して正規化し、個々の値としてプロットした。バーの高さは平均値を表し、エラーバーは標準偏差(SD)を表す。対応のない両側スチューデントt検定およびウェルチの補正を使用して有意性検定を行い、***、p<0.001;**、p<0.01;*、p<0.05として表した。正常細胞株と、CASP8AP2サイレンシングに感受性のNSCLC細胞株との間での有意性検定を、対応のない両側スチューデントt検定およびウェルチの補正を使用して行った。
Claims (15)
- がんの予防または処置における使用のためのカスパーゼ-8関連タンパク質-2(CASP8AP2)アンタゴニストであって、但し、アミノ酸配列SMMPDELLTSL(配列番号140)を含むペプチドまたはアミノ酸配列KLDKNPNQV(配列番号141)を含むペプチドではないCASP8AP2アンタゴニスト。
- 前記CASP8AP2アンタゴニストは、がん細胞の生存率を低減する、請求項1に記載の使用のためのCASP8AP2アンタゴニスト。
- 前記CASP8AP2アンタゴニストは、前記処置を受容する対象において正常細胞の生存率を有意に低減しない、請求項1または2に記載の使用のためのCASP8AP2アンタゴニスト。
- 前記がんは胃がんおよび/または結腸がんおよび/または直腸がんではないことを条件とする、請求項1~3のいずれか一項に記載の使用のためのCASP8AP2アンタゴニスト。
- 前記がんは肺がん、乳がん、膵がんまたは肝がんからなる群から選択され;好ましくは、前記がんは肺腺癌、肺扁平上皮がん、ER陽性/PR陽性乳がん、三種陰性乳がん、膵管腺癌または肝細胞癌であり;より好ましくは、前記がんは肺腺癌である、請求項1~3のいずれか一項に記載の使用のためのCASP8AP2アンタゴニスト。
- 前記CASP8AP2アンタゴニストはCASP8AP2遺伝子の転写および/もしくは翻訳、ならびに/またはCASP8AP2 mRNAもしくはタンパク質の安定性を低減する、請求項1~5のいずれかに記載の使用のためのCASP8AP2アンタゴニスト。
- 前記CASP8AP2アンタゴニストは、アンチセンスオリゴヌクレオチド、小分子干渉RNA(siRNA)、短鎖ヘアピンRNA(shRNA)、マイクロRNA(miRNA)またはCRISPR-ガイドRNA(sgRNA)から選択される、請求項1~6のいずれか一項に記載の使用のためのCASP8AP2アンタゴニスト。
- 前記アンチセンスオリゴヌクレオチドは、CASP8AP2遺伝子またはそれに近接した調節エレメントの領域に結合することができ、かつ/またはこの領域に少なくとも部分的に相補的であり、好ましくは、前記CASP8AP2遺伝子はヒトCASP8AP2遺伝子である、請求項7に記載の使用のためのCASP8AP2アンタゴニスト。
- 前記siRNAは前記CASP8AP2遺伝子の遺伝子発現に干渉することができ、前記CASP8AP2遺伝子の15ヌクレオチドに少なくとも部分的に相補的なRNAの第1の鎖、および長さが15~30ヌクレオチドのRNAの第2の鎖を含み、前記第1の鎖および第2の鎖の少なくとも12ヌクレオチドは互いに相補的であり、siRNA二重鎖を形成する、請求項7に記載の使用のためのCASP8AP2アンタゴニスト。
- 前記sgRNAは前記CASP8AP2遺伝子の15ヌクレオチドに少なくとも部分的に相補的であり、加えてエンドヌクレアーゼ活性を欠くCRISPRタンパク質は投与され、好ましくは、前記CRISPRタンパク質は少なくともKruppel関連ボックス(KRAB)タンパク質のドメインに融合されている、請求項7に記載の使用のためのCASP8AP2アンタゴニスト。
- 前記CASP8AP2アンタゴニストは、CASP8AP2タンパク質に特異的に結合する抗体またはその結合性断片であり、好ましくは、CASP8AP2タンパク質に特異的に結合する前記抗体は、カスパーゼ-3、カスパーゼ-7、カスパーゼ-8またはカスパーゼ-9から選択されるカスパーゼへのCASP8AP2の結合を少なくとも部分的に遮断し、好ましくは、前記カスパーゼはカスパーゼ-8である、請求項1~6のいずれか一項に記載の使用のためのCASP8AP2アンタゴニスト。
- 請求項1~11のいずれか一項に記載のCASP8AP2アンタゴニストおよび薬学的に許容される賦形剤を含む医薬組成物。
- CASP8AP2アンタゴニストを特定するための方法であって、
i)CASP8AP2タンパク質への結合について試験化合物をスクリーニングするステップと、
ii)場合により、がん細胞株において、ステップi)において特定した試験化合物によって誘導されたカスパーゼ媒介性アポトーシス活性をin vitroで決定するステップであって、前記カスパーゼはカスパーゼ-3/7、カスパーゼ-8およびカスパーゼ-9から選択される、ステップと、
iii)前記試験化合物がCASP8AP2に結合し、場合により、前記試験化合物の非存在下におけるカスパーゼ媒介性アポトーシス活性と比較して、カスパーゼ-3/7および/またはカスパーゼ-8および/またはカスパーゼ-9のアポトーシス活性を増加させる場合、前記試験化合物をCASP8AP2アンタゴニストとして選択するステップと
を含む方法。 - CASP8AP2アンタゴニストを特定するための方法であって、
i)CASP8AP2タンパク質への結合について試験化合物をスクリーニングするステップと、
ii)場合により、ステップi)において特定した試験化合物によって誘導された、がん細胞の細胞生存率をin vitroで決定するステップと、
iii)前記試験化合物がCASP8AP2に結合し、場合により、前記試験化合物の非存在下におけるがん細胞の細胞生存率と比較して、がん細胞の細胞生存率を低減する場合、前記試験化合物をCASP8AP2アンタゴニストとして選択するステップと
を含む方法。 - CASP8AP2アンタゴニストを含む医薬組成物を調製するための方法であって、請求項13または14に記載の方法によってCASP8AP2アンタゴニストを特定するステップと、前記CASP8AP2アンタゴニストを少なくとも1つの薬学的に許容される賦形剤と混合するステップとを含む方法。
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