JP5322639B2 - 全身性肥満細胞症処置用組成物 - Google Patents

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Description

発明の分野
本発明は、全身性肥満細胞症処置用薬剤の製造を目的とするチロシンキナーゼ阻害剤の使用に関するものである。本発明はまた、全身性肥満細胞症の処置方法に関するものである。
発明の背景
全身性肥満細胞症(SM)は、不活性SM(臓器機能障害の証拠がほとんどまたは全く無い)、侵襲性SM(臓器機能障害の存在)、造血系非肥満細胞疾患関連SM(SM−AHNMD)および肥満細胞性白血病に分類され得る。成人SMの場合に現れる臨床症状は様々であり、皮膚疾患(通常、色素性蕁麻疹)、肥満細胞メディエーター放出症状(頭痛、潮紅、ふらつき、失神、アナフィラキシーなど)、および直接的または間接的臓器損傷(溶解性骨病変による骨痛、オステオポローシスまたは骨折、肝脾腫大、骨髄関与による血球減少症)が含まれる。さらに、SM患者の20%前後は、顕著なそして時には孤立性の血中好酸球増加症を示し得る(Teffere および Pardanani 2004)。
一般に、肥満細胞性白血病は、生存期間が月単位であり、現在までのところ有効な治療法も無い末期的疾患である。不活性SMの自然史はそれよりかなり良好で、中央生存期間は10年単位であり、侵襲性SMおよびSM−AHNMDに進行することも稀である。SM−AHNMDでの結果は、関連したAHNMDにより測定され、AHNMDを伴わないSMよりも著しく悪い。AHNMDを伴わない不活性および侵襲性の両SMでは、骨髄肥満細胞および好酸球含有率の増加、血清アルカリ性ホスファターゼの上昇、貧血および肝脾腫大が予後の悪さに関連している(TefferiおよびPardanani 2004)。グリベック(Gleevec、登録商標)で処置したとき、FIP1L1−PDGFRα遺伝子融合関連SM患者において完全な組織学的および臨床的緩解が達成された(Pardanani 2003a、Pardanani 2003b)。
発明の概要
骨髄新生物に関する幾つかの新生治療概念は、重要なチロシンキナーゼ(TK)または下流シグナリング分子をターゲッティングする新規薬剤に基づいている1−5。全身性肥満細胞症(SM)は、大部分の患者では不活性骨髄増殖性疾患としての性質を示す造血系新生物であるが、侵襲性疾患(侵襲性SMを本明細書では「ASM」と称す)または白血病、例えば肥満細胞性白血病(本明細書では「MCL」と称す)としても現れ得る6−11。ASMおよびMCL患者においては、慣用的治療法に対する応答はほとんどの場合乏しく、予後は深刻なものである6−12。従って、新生物肥満細胞(MC)における新規治療標的を同定し、これらの患者についての新たな治療戦略を特定する若干の試みが為されてきた9−12
ASMまたはMCLを有するものとして診断された患者を含む全SM患者の大多数では、体細胞c−KIT点突然変異D816V(Asp816Val)が、新生物(肥満)細胞から検出され得る。この点突然変異は、KITのリガンド−非依存性リン酸化および活性化、および罹患細胞の自律的分化および増殖と関連している17,18。構成的チロシンキナーゼ(TK)活性とのこの関連性に基づくと、KITのD816V−突然変異型は、魅力のある治療標的である9−12、19
近年では、KIT D816VのTK活性を阻害する適切な薬剤を同定するための若干の努力が為されている9−12,19−24。臨床血液学で広範に使用されているTK阻害剤イマチニブ(STI571)は、野生型(wt)KITまたはKITの稀にしか存在しないF522C−突然変異型を呈する新生物MCの増殖を妨げることが見出された20−23。さらに、この薬剤は、クローン性好酸球増多症およびFIP1L1/PDGFRA融合遺伝子に伴うSM(慢性好酸球性白血病を伴うSM、本明細書では「SM−CEL」と称す)を呈する患者において新生物細胞の増殖を遮断することが見出された24−26。しかしながら、イマチニブでは、KIT D816Vを遮断する新規TK阻害剤についてのさらなる探求に対する明らかな必要性を示すc−KIT突然変異D816V20−22をもつ新生物MCの増殖、すなわちSMにおける新生物MCの増殖を阻害することができない。
新規TK−ターゲッティング薬剤PKC412およびAMN107は、D816V−KITのTK活性を打ち消し、KIT−D816Vのドキシサイクリン誘導性発現を伴う新生物ヒトMCおよびBa/F3細胞の増殖、一次新生物肥満細胞の増殖、およびこのc−KIT突然変異を含むヒトMCLラインHMC−1の増殖を阻害する。PKC412は、IC50値が50〜250nMであり、KIT−D816Vを呈するかまたはこれを欠くHMC−1細胞間で見られる差異を伴わない優れた薬剤であることが見出された。反対に、AMN107は、KIT−D816V陰性HMC−1細胞においてより強力な効果を呈する。野生型またはD816V−突然変異KITを呈するBa/F3細胞でも対応する結果が得られる。HMC−1に対するPKC412およびAMN107の増殖阻害作用は、アポトーシスの誘導およびCD2およびCD63のダウンレギュレーションに関連する。PKC412は、HMC−1に増殖阻害をもたらす場合にAMN107、イマチニブおよびクラドリビン(すなわち、2CdA)と協同することが見出された。我々はまた、PKC412が、HMC−1細胞に増殖阻害をもたらす場合にAMN107およびクラドリビン(2CdA)と相乗作用を示すことを証明した。以上のことから、PKC412およびAMN107は、SMの標的治療用の有望な新規薬剤を提供すると考えられる。
本発明は、SM、特に発癌性c−KIT突然変異D816Vに伴うSMに対して有効であるPKC412およびAMN107の併用処置に関するものである。本発明はまた、SM、特に侵襲性SM(ASM)および肥満細胞性白血病(MCL)を含む全身性肥満細胞症(SM)に対して有効であるPKC412およびTK−阻害剤の併用処置に関するものである。好ましい態様では、SM、ASMおよびMCLは、特にD816Vを含む、発癌性c−KIT突然変異と関連している。
図面の簡単な説明
図1A−Dは、新生物細胞におけるKITリン酸化に対するTK阻害の効果を示す。図1A、B:4時間、対照培地(対照)、イマチニブSTI571(1μM)、PKC412(1μM)、またはAMN107(1μM)でのインキュベーション後のHMC−1.1細胞(図1A)およびHMC−1.2細胞(KIT D816Vを呈する:図1B)におけるKITリン酸化。図1C、D:4時間、対照培地(対照)、イマチニブ(すなわちSTI571)(1μM)、PKC412(1μM)、またはAMN107(1μM)中でのインキュベーション後のTon.Kit.wt細胞(図1C)およびTon.Kit.D816V.27細胞(図1D)におけるKITリン酸化。薬剤暴露の前に、Ton.Kit.wt細胞およびTon.Kit.D816V.27細胞を、24時間ドキシサイクリン、1μg/ml中で保つことにより、KITの発現を誘導する。Ton.Kit.wtクローンの場合、同様に細胞をSCF(100ng/ml、4時間)に暴露することにより、KITリン酸化(p−KIT)を誘導する。全細胞で、抗−KIT mAb SR−1を用いることにより、免疫沈降を行う。p−KIT検出については抗−ホスホ−mAb 4G10および総KITタンパク質の検出については抗KIT mAb 1C1を用いて、ウエスタン・ブロッティングを実施する。
図2A−Dは、HMC−1細胞の増殖に対するPKC412、AMN107およびイマチニブの効果を示すグラフである。図2A:HMC−1.2細胞におけるH−チミジン取り込みに対するPKC412の時間依存的効果。HMC−1.2細胞を、示された様々な期間37℃および5%COで対照培地またはPKC412(300nM)とインキュベーションする。インキュベーション後、H−チミジン取り込みを分析する。結果は、対照(すなわち、各時点での対照培地におけるH−チミジン取り込み)のパーセントとして表されており、トリプリケイトの平均±S.D.を示す。図2B−D:HMC−1細胞におけるH−チミジン取り込みに対するTK阻害剤の用量依存的効果。HMC−1.1細胞(●−●)およびHMC−1.2細胞(■−■)を、37℃で48時間様々な濃度のPKC412(図2B)、AMN107(図2C)またはイマチニブ(図2D)の非存在下(0)または存在下において対照培地でインキュベーションする。インキュベーション後、H−チミジン取り込みを測定する。結果は、対照のパーセント(0、100%)として表され、少なくとも3独立実験からの平均±S.D.を示す。
図3A−Bは、Ton.Kit.細胞におけるH−チミジン取り込みに対するPKC412、AMN107およびイマチニブの効果を示すグラフである。図3A:Ton.Kit.wt細胞を、対照培地に保つ(白棒)か、またはドキシサイクリン(1μg/ml)およびSCFを加えることにより、活性化wtKITの発現を誘導する(黒棒)。両条件において、細胞を、48時間(37℃、5%CO)、対照培地(Co)または示されている様々な濃度のPKC412、AMN107またはイマチニブ(STI571)に暴露する。その後、テキスト記載の要領でH−チミジン取り込みを評価する。結果は、対照(Co)のパーセントとして表され、3独立実験からの平均±S.D.を示す。図3B:Ton.Kit.D816V.27細胞を、対照培地に保つ(白棒)か、またはドキシサイクリン(1μg/ml)を加えることにより、KIT D816Vの発現を誘導し(黒棒)、次いで48時間(37℃、5%CO)、対照培地(Co)または示されている様々な濃度のPKC412、AMN107、またはイマチニブ(STI571)に暴露する。その後、H−チミジン取り込みを測定する。結果は、対照(対照培地に暴露された細胞、本明細書では「Co」と称す)のパーセントとして表され、3独立実験からの平均±S.D.を示す。
図4は、D816Vを呈する一次新生物(肥満)細胞の増殖のPKC412ダウンレギュレーションを示すグラフである。KIT D816Vを発現する一次新生物骨髄細胞を、くすぶり型全身性肥満細胞症の患者から分離する。分離した細胞を、対照培地(Co)または示されている様々な濃度のPKC412、AMN107およびイマチニブとインキュベーションする。H−チミジン取り込みを測定することにより、細胞の増殖を定量する。結果は、対照(Coは100%に相当する)のパーセントとして表され、トリプリケイトの平均±S.D.を示す。正常骨髄細胞では、PKC412の効果は認められない(示されていない)。
図5A−Fは、HMC−1細胞のアポトーシスに対するTK阻害剤の効果を表すグラフである。HMC−1.1細胞(図5A、C、E)およびHMC−1.2細胞(図5B、D、F)を、37℃で24時間、示されている様々な濃度のPKC412(図5A、B)、AMN107(図5C、D)またはイマチニブ(図5E、F)の非存在下(Co)または存在下で培養する。その後、アポトーシス細胞のパーセンテージを光学顕微鏡により定量する。結果は、3独立実験の平均±S.D.を表す。
図6A−Dは、HMC−1細胞におけるPKC412−誘導アポトーシスの電子顕微鏡検査の結果を示す。HMC−1.2細胞を、37℃で24時間、対照培地(図6A)、PKC412、500nM(図6B)、またはPKC412、900nM(図6C、D)とインキュベーションする。次いで、細胞を採取し、アポトーシスの超微細構造的兆候について分析する。対照培地と共に保たれた培養物からは、アポトーシス細胞はほとんど見られず(図6A)、PKC412(図6B−D)中で培養されたHMC−1.2細胞は、細胞収縮、膜ラッフリング(波打ち運動)、液胞化、および核クロマチンの凝縮を含むアポトーシスの兆候を高頻度で示した。
図7は、37℃で24時間、対照培地(対照)、PKC412(1μM)、AMN107(1μM)またはイマチニブ(1μM)に暴露されたHMC−1.2細胞を示す。次いで、ヨウ化プロピジウム(PI)/アネキシンV−FITC二重染色法により生存能力およびアポトーシスについて細胞を調べる。
図8A−Hは、Tunel検定法により評価されたHMC−1細胞におけるアポトーシスを示す。HMC−1.1細胞(図8A−D)およびHCM−1.2細胞(図8E−H)を、37℃で24時間、対照培地(図8A、E)、PKC412、1μM(図8B、F)、AMN107、1μM(図8C、G)、またはイマチニブ、1μM(図8D、H)中でインキュベーションする。その後、細胞を採取し、Tunel検定にかける。見たところ、PKC412はほとんどのHMC−1.1およびHMC−1.2細胞でアポトーシスを誘発し、AMN107およびイマチニブは、HNC−1.1細胞でのみ強力なアポトーシス誘導効果を示したが(図8C、D)、KIT D816Vを呈するHMC−1.2細胞では示さなかった(図8G、H)。
図9A−Bは、HMC−1.2細胞における細胞表面抗原の発現に対するTK阻害剤の効果を表すグラフである。図9A:HMC−1.2細胞を、37℃で24時間、対照培地(Co、白棒)、PKC412、1μM(黒棒)、AMN107、(斜線入り棒)、またはイマチニブ(すなわち、STI571)、1μM(灰色棒)に暴露する。結果は対照のパーセントを示し、3独立実験の平均±S.D.を表す。図9B:HMC−1.2細胞におけるCD63の発現に対するPKC412の用量依存的効果。細胞を、37℃で24時間、示されている様々な濃度のPKC412とインキュベーションする。その後、細胞を採取し、フローサイトメトリーによりCD63の発現について調べる。この図は一実験からの典型的な結果を示す。見たところ、PKC412は、CD63の発現を用量依存的に減少させる。
図10A−Jは、HMC−1細胞の増殖に対する相乗的薬剤効果を表すグラフである。KIT D816Vを欠くHMC−1.1細胞(図10A−F)およびKIT 816Vを呈するHMC−1.2細胞(図10G−J)を、37℃で48時間、対照培地(0)または示されている様々な組み合わせの薬剤(一定比率で)とインキュベーションすることにより、協同的抗増殖効果を測定する。図10A、C、E、G、I:単一薬剤(図10A:PKC412、■−■;AMN107、●−●;図10C:STI571、■−■;AMN107、●−●;図10E:STI571、■−■;PKC412、●−●;図10G:PKC412、■−■;AMN107、●−●;図10I:PKC412、■−■;2CdA、●−●)または薬剤の組み合わせ(▲−▲)とのインキュベーション後、細胞を、H−チミジンの取り込みについて分析する。結果は、対照(培地対照、「0」または「100%」として示す)のパーセンテージとしてH−チミジン取り込みを示し、一典型実験からのトリプリケイトの平均±S.D.を表す(対応する結果は、各薬剤組み合わせについて少なくとも2つの他の実験で得られる)。右側の画像(図10B、D、F、H、J)は、CalcuSyn ソフトウェアを用いる Chou および Talalay の方法39に従って得られた各フラクションについて測定された組み合わせ指数値を示す。1.0の組み合わせ指数(CI)値は付加効果を示し、1.0より大きいCIは拮抗作用を示し、1.0未満のCIは相乗作用を示す。
図11A−Dは、新生物細胞におけるKITリン酸化に対するダサチニブの効果を表す。図11A、Bは、4時間、対照培地または様々な濃度のダサチニブ中におけるインキュベーション後のHMC−1.1細胞(図11A)およびHMC−1.2細胞(KIT D816Vを呈する)(図11B)におけるKITのチロシンリン酸化を表す。図11C、Dは、4時間、対照培地(0)またはダサチニブ(10−3〜10nM)中におけるインキュベーション後のドキシサイクリン暴露Ton.Kit.wt細胞(図11C)およびTon.Kit.D816V.27細胞(図11D)におけるKIT−リン酸化を表す。薬剤暴露前、Ton.Kit.wt細胞およびTon.Kit.D816V.27細胞を、24時間、対照培地(対照)またはドキシサイクリン中で保つことにより、KITの発現を誘導した。Ton.Kit.wt細胞の場合はまた、細胞をSCF(100ng/ml、4時間)に暴露することにより、KITのリン酸化(p−KIT)を誘導した。全細胞において、抗KITmAb 1C1を用いて免疫沈降を実施した。p−KIT検出については抗−ホスホ−tyr−mAb 4G10および総KITタンパク質(KIT)の検出については抗−KIT− mAb 1C1を用いて、ウエスタン・ブロッティングを実施した。
図12A−Fは、HMC−1細胞の増殖およびBaF/3細胞の増殖およびクラスター形成に対するダサチニブの効果を表す図である。図12Aは、HMC−1.1細胞(■−■)およびHMC−1.2細胞(●−●)におけるH−チミジン取り込みに対するダサチニブの時間依存的効果を表す。37℃および5%COで示されている様々な期間、HMC−1.1細胞を10nMのダサチニブと、そしてHMC−1.2細胞を1μMのダサチニブとインキュベーションした。インキュベーション後、H−チミジン取り込みを測定した。結果は、対照(=対照培地で保たれた細胞におけるH−チミジン取り込み)のパーセントとして表され、3独立実験の平均±S.D.を示す。図12Bは、HMC−1.1細胞(■−■)およびHMC−1.2細胞(●−●)におけるH−チミジン取り込みに対するダサチニブの用量依存的効果を表す。37℃で48時間、様々な濃度のダサチニブの非存在下または存在下、対照培地において細胞をインキュベーションした。インキュベーション後、H−チミジン取り込みを測定した。結果は、対照のパーセントとして表され、3独立実験からの平均±S.D.を示す。(図12C)Ton.Kit.wt細胞の増殖に対するダサチニブの効果。細胞を、ダサチニブとのインキュベーションの前およびその間、IL−3含有培地で維持する(●−●)か、または24時間IL−3の存在下でドキシサイクリン(1μg/ml)とプレインキュベーションし、次いで、37℃で48時間、IL−3を含まず、ドキシサイクリンおよびSCF(100ng/ml)を含む培地中で様々な濃度のダサチニブとインキュベーションした(■−■)。インキュベーション後、細胞を採取し、H−チミジン取り込み実験にかけた。結果は、対照のパーセントとして表され、3独立実験の平均±S.D.を示す。(図12D)Ton.Kit.D816V細胞の増殖に対するダサチニブの効果。細胞を、48時間(37℃)、ドキシサイクリン(1μg/ml)の非存在下(●−●)または存在下(■−■)で、対照培地(+IL−3)および(示されている)様々な濃度のダサチニブ中においてインキュベーションした。その後、トリパンブルー排除試験により細胞の生存能力を測定した。結果は、対照(ダサチニブ無し=100%)と比較した生存し得る細胞のパーセント(トリパンブルー陽性細胞のパーセンテージから計算)として表され、3独立実験の平均±S.D.を示す。(図12E、F)Ton.Kit.D816V27.細胞におけるKIT−816V−誘導クラスター形成に対するダサチニブ(図12E)およびAMN107(図12F)の効果。細胞を、24時間、示されている様々な濃度のダサチニブまたはAMN107の非存在下または存在下において、ドキシサイクリン無し(Co)またはドキシサイクリン(1μg/ml)中でインキュベーションした。インキュベーション後、倒立顕微鏡下でクラスターの数を計数した。結果は、対照培地(Co)およびドキシサイクリン中で保たれた細胞(=100%)と比べたクラスター形成のパーセンテージとして表され、3独立実験の平均±S.D.を示す。
図13は、白血病を伴うKIT D816V−陽性SMを呈する患者においてダサチニブが一次新生物細胞の増殖をダウンレギュレーションすることを示している。一次新生物骨髄細胞を、AMLに伴うKIT D816V−陽性ASMを呈する患者から分離した。分離した細胞を、対照培地または示されている様々な濃度のダサチニブ(●−●)、PKC412(■−■)、AMN107(▲−▲)、またはイマチニブ(▼−▼)中でインキュベーションした。H−チミジン取り込みを測定することにより、細胞増殖を定量した。結果は、対照(対照培地で保たれた細胞=100%)のパーセントとして表され、トリプリケイトの平均±S.D.を示す。正常な骨髄細胞では、適用されたTK阻害剤の効果は全く認められなかった(示さず)。
図14A〜Cは、ダサチニブがHMC−1細胞においてアポトーシスを誘導することを示している。(図14A、B)HMC−1.1細胞(図14A)およびHMC−1.2細胞(図14B)を、24時間、示されている様々な濃度のダサチニブの非存在下(Co)または存在下で培養した。その後、アポトーシス細胞のパーセンテージを光学顕微鏡により定量した。結果は、3独立実験の平均±S.D.を示す。アステリスクは、p<0.05を示す。(図14C)HMC−1.1細胞およびHMC−1.2細胞におけるダサチニブ誘導アポトーシスの電子顕微鏡検査。HMC−1細胞を、24時間37℃で対照培地またはダサチニブ(1μM)とインキュベーションした。次いで、細胞を採取し、アポトーシスの超微細構造的兆候について分析した。アポトーシス細胞は、対照培地で保たれた培養物からはほとんど認められなかったが、ダサチニブで培養されたほとんどのHMC−1細胞は、細胞収縮、膜ラッフリング(波打ち運動)、液胞化、および核クロマチンの凝縮を含むアポトーシスの兆候を示した。(図14D、E)Tunel検定法により評価されたHMC−1細胞におけるダサチニブ誘導アポトーシス。HMC−1.1細胞(図14D)およびHMC−1.2細胞(図14E)を、37℃で24時間、対照培地、示されている様々な濃度のダサチニブ(示されている)、またはPKC412(100nMおよび1μM)中でインキュベーションした。その後、細胞を採取し、Tunel検定法にかけた。見たところ、ダサチニブは、HMC−1.1およびHMC−1.2細胞において用量依存的アポトーシスを誘発した。
図15A〜Fは、HMC−1細胞における細胞表面抗原の発現に対するダサチニブの効果を表す。(図15A)HMC−1.1細胞およびHMC−1.2細胞(図15B)を、37℃で24時間、対照培地または様々な濃度のダサチニブ(示されている)またはPKC412(1μM)に暴露した。インキュベーション後、CD特異的mAbを用いてフローサイトメトリーにより様々なCD抗原の発現について細胞を調べた。図15C〜Dは、対照(=100%)のパーセントとして平均蛍光強度(MFI)レベルを示す。結果は、3独立実験の平均±S.D.を表す。アステリスク:p<0.5。(図15E、F)37℃で24時間、対照培地、様々な濃度のダサチニブ、またはPKC412(1μM)中でのインキュベーション後のHMC−1.1細胞(図15E)およびHMC−1.2細胞(図15F)におけるCD63の発現。フローサイトメトリーをCD63 mAb CLB−gran12により実施した(黒線)。点線は、イソタイプ適合対照抗体を表す。
図16A〜Dは、HMC−1細胞の増殖に対する相乗的薬剤効果を表す。HMC−1.1細胞(図16A〜B)およびKIT D816Vを呈するHMC−1.2細胞(図16C〜D)を、37℃で48時間、単一薬剤または様々な薬剤の組み合わせ(一定比率)とインキュベーションした後、H−チミジンの取り込みを測定した。(図16A)HMC−1.1を、様々な濃度のダサチニブ(■−■)またはPKC412(●−●)、または両薬剤の組み合わせ(▲−▲)とインキュベーションした。(図16B)HMC−1.1を、様々な濃度のダサチニブ(●−●)またはイマチニブ(■−■)、または両薬剤の組み合わせ(▲−▲)とインキュベーションした。(図16C)HMC−1.2細胞を、様々な濃度のダサチニブ(■−■)またはPKC412(●−●)、または両薬剤の組み合わせ(▲−▲)とインキュベーションした。(図16D)HMC−1.2細胞を、様々な濃度のダサチニブ(■−■)または2CdA(●−●)、または両薬剤の組み合わせ(▲−▲)とインキュベーションした。結果は、一典型的実験からのトリプリケイトの平均±S.D.を表す。CalcuSyn プログラムにより評価したところによると、薬剤相互作用(図16A〜D)は、事実上相乗的であることが見出された。
図17は、37℃で48時間、培養培地または示されている様々な濃度のダサチニブとインキュベーションしたHMC−1.2細胞を表す。その後、H−チミジンの取り込みを測定した。結果は、対照(対照培地で保たれた細胞=100%)のパーセントとして表されており、3独立実験の平均±S.D.を示す。
詳細な記載
本発明により解決される問題は、全身性肥満細胞症、特に発癌性c−KIT突然変異D816Vに伴うSMの処置におけるPKC412およびAMN107の組み合わせの使用である。
侵襲性SMおよび肥満細胞性白血病(MCL)を含む、全身性肥満細胞症(SM)の全患者の大多数では、新生物細胞は、発癌性c−KIT突然変異D816Vを発現する。この突然変異により、KIT受容体のチロシンキナーゼ(TK)が活性化されるため、魅力のある治療標的が提供される。しかしながら、STI571(イマチニブ;Novartis Pharma AG)を含む利用可能なTK阻害剤の大部分は、薬理学的濃度ではKIT D816VのTK−活性を遮断し得ない。我々は、新規TK−ターゲッティング薬剤PKC412およびAMN107(Novartis)が、D816V−突然変異KITのTK活性を遮断し、KIT D816Vのドキシサイクリン誘導性発現を伴うBa/F3細胞の増殖およびこのc−KIT突然変異を発現するヒト肥満細胞白血病細胞株HMC−1の増殖を妨げる証拠を提供している。PKC412は、IC50値が50〜200nMであり、KIT D816Vを呈するかまたはこれを欠くHMC−1細胞間において差異が見られない、より強力な薬剤であることが見出された。反対に、AMN107は、HMC−1細胞においてKIT D816Vの非存在下でのみ強力な効果を呈した(KIT D816V−発現性HMC−1:IC501〜5μMと比べてIC505〜10nM)。対応する結果は、KITの野生型またはD816V−突然変異型を呈するBa/F3細胞の場合に得られる。
それに続いて、KIT D816Vを呈するSM患者の骨髄から得られた一次新生物MCに対するPKC412の効果を調べる。我々の細胞株データと同調することには、PKC412は、この患者における新生物MCにおいてH−チミジン取り込みを用量依存的に阻害したが(IC50:50nM)、AMN107(0.1〜3μM)およびイマチニブ(1μM)を用いた場合、有意な効果は見出されなかった。HMC−1細胞に対するPKC412およびAMN107の増殖阻害効果は、ホスホブロット実験におけるKITのTK阻害、および慣用的形態学および電子顕微鏡により評価されるアポトーシスの誘導に関連している。さらに、PKC412は、HMC−1細胞においてCD2およびCD63(2つの細胞表面抗原はSMでアップレギュレーションされている)の発現をダウンレギュレーションすることが見出された。コ−インキュベーション実験で、PKC412は、KIT D816VをもつHMC−1細胞およびKIT D816Vを欠くHMC−1細胞での増殖阻害の誘発においてAMN107、イマチニブおよびクラドリビン(2CdA)と相乗作用を示すことが見出された。要約すると、我々のデータは、PKC412およびAMN107を単独および組み合わせて用いることにより、KITのD816V−突然変異型を発現する新生物肥満細胞の増殖が妨げられることを示している。従って、両薬剤とも、侵襲性SMおよびMCL患者における標的治療についての有望な新規薬剤であるとみなされ得る。
従って、本発明は、全身性肥満細胞症の処置を目的とする、式(I):
Figure 0005322639
で示されるN−[(9S,10R,11R,13R)−2,3,10,11,12,13−ヘキサヒドロ−10−メトキシ−9−メチル−1−オキソ−9,13−エポキシ−1H,9H−ジインドロ[1,2,3−gh:3’,2’,1’−lm]ピロロ[3,4−j][1,7]ベンゾジアゾニン−11−イル]−N−メチルベンズアミド(以後:「PKC412」)と、式(II):
Figure 0005322639
で示される4−メチル−3−[[4−(3−ピリジニル)−2−ピリミジニル]アミノ]−N−[5−(4−メチル−1H−イミダゾール−1−イル)−3−(トリフルオロメチル)フェニル]ベンズアミド(以後:「AMN107」)、またはそれらのいずれか一方または両方の医薬上許容される塩の組み合わせの使用に関するものである。
本明細書で使用されている略語は、特に指示していない場合、本開示の状況の範囲内において、好ましくは以下の意味を有するものとする:
ASM 侵襲性全身性肥満細胞症
bm 骨髄
クラドリビン 2−クロロデオキシアデノシン
FCS 胎児ウシ血清
IFNα インターフェロン−アルファ
IP 免疫沈降
MCL 肥満細胞性白血病
PBS リン酸緩衝食塩水
PE フィコエリトリン
rh 組換えヒト
RT 室温
SCF 幹細胞因子
SM 全身性肥満細胞症
SSM くすぶり型全身性肥満細胞症
TK チロシンキナーゼ
wt 野生型
本願で使用されている語は、好ましくは本開示の明細書内では、特に指示していない場合、以下の意味を有するものとする:
複数形態が化合物、塩などに使用されている場合、これは、単一の化合物、塩なども包含するものとする。
不斉炭素原子は、(R)−、(S)−または(R,S)−立体配置、好ましくは(R)−または(S)−立体配置で存在し得る。すなわち、化合物は、異性体混合物または純粋異性体として、好ましくは純粋鏡像体−ジアステレオマーとして存在し得る。
本発明はまた、式(I)および式(II)で示される化合物の可能な互変異性体に関するものである。
塩は、特に式(I)および式(II)で示される化合物の医薬上許容される塩である。式(I)および式(II)で示される化合物は、連続的または同時に投与され得る。式(I)および式(II)で示される化合物は、単一製剤または別々の製剤中で組合され得る。
上記の塩は、塩基性窒素原子をもつ式(I)および/または式(II)で示される化合物から、例えば、好ましくは有機または無機酸との酸付加塩、特に医薬上許容される塩として形成される。適切な無機酸は、例えば、ハロゲン酸、例えば塩酸、硫酸、またはリン酸である。適切な有機酸は、例えば、カルボン酸、ホスホン酸、スルホン酸またはスルファミン酸、例えば酢酸、プロピオン酸、オクタン酸、デカン酸、ドデカン酸、グリコール酸、乳酸、フマル酸、コハク酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸、アミノ酸、例えばグルタミン酸またはアスパラギン酸、マレイン酸、ヒドロキシマレイン酸、メチルマレイン酸、シクロヘキサンカルボン酸、アダマンタンカルボン酸、安息香酸、サリチル酸、4−アミノサリチル酸、フタル酸、フェニル酢酸、マンデル酸、桂皮酸、メタン−またはエタン−スルホン酸、2−ヒドロキシエタンスルホン酸、エタン−1,2−ジスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、2−ナフタレンスルホン酸、1,5−ナフタレン−ジスルホン酸、ドデシル硫酸、2−,3−または4−メチルベンゼンスルホン酸、メチル硫酸、エチル硫酸、N−シクロヘキシルスルファミン酸、N−メチル−、N−エチル−またはN−プロピル−スルファミン酸、または他の有機プロトン酸、例えばアスコルビン酸である。
負に荷電した基、例えばカルボキシまたはスルホの存在下においては、塩はまた塩基により形成され、例えば金属またはアンモニウム塩、例えばアルカリ金属またはアルカリ土類金属塩、例えばナトリウム、カリウム、マグネシウムまたはカルシウム塩、またはアンモニアまたは適切な有機アミン、例えば第3級モノアミン、例えばトリエチルアミンまたはトリ(2−ヒドロキシエチル)アミン、または複素環塩基、例えばN−エチル−ピペリジンまたはN,N’−ジメチルピペラジンによるアンモニウム塩であり得る。
塩基性基および酸性基が同一分子中に存在するとき、式(I)および/または式(II)で示される化合物はまた内部塩を形成し得る。
分離または精製目的の場合、医薬上許容し得ない塩、例えばピクリン酸塩または過塩素酸塩を使用することも可能である。治療に使用する場合には、医薬上許容される塩または遊離化合物のみが使用され(医薬製剤形態で適用可能な場合)、従って、これらの方が好ましい。
新規化合物の遊離形態および、例えば新規化合物の精製または同定において中間体として使用され得る塩を含むそれらの塩形態間の密接な関係を考えると、本明細書における前記および後記で遊離化合物とある場合、適宜および便宜上、対応する塩も包含するものと理解すべきである。
特許出願または科学文献が引用されているそれぞれの場合において、最終生成物、医薬製剤および請求の範囲の対象について、本願ではこれらを出典明示することにより援用する。引用参考文献および本開示の主張間に矛盾があると思われる場合、本開示の主張が適用されるものとする。
コード番号、一般名または登録商標名により識別される有効成分の構造は、標準総目録“The Merck Index”の現行版またはデータベース、例えば Patents International(例、IMS World Publications)から入手され得る。その対応する内容については、出典明示により援用する。
驚くべきことに、AMN107およびPKC412の組み合わせは、治療特性を有することから、チロシンキナーゼ活性の阻害剤として、特に発癌性KIT−D816V−誘導疾患、例えば全身性肥満細胞症の処置および予防に、特に有用であることが見出された。
本明細書の前記および後記で使用されているKIT−D816Vは、c−Kit遺伝子の突然変異産物の名称であり、その産物ではKITポリペプチドの残基816のアスパラギン酸をコードする核酸について、バリンをコードするべく突然変異が導入されている。KIT−D816Vはまた、突然変異発癌性c−KIT遺伝子のポリペプチド生成物をいう。
従って、本発明は、発癌性c−KIT突然変異D816V誘導全身性肥満細胞症、または発癌性c−KIT突然変異D816Vまたはチロシンキナーゼを活性化する同様の突然変異に関連する他の疾患を処置する薬剤の製造を目的とするAMN107およびPKC412の組み合わせの使用に関するものである。
全身性肥満細胞症(SM)は、不活性SM、侵襲性SM、および造血系非肥満細胞疾患関連SMおよび肥満細胞性白血病を包含する。
本明細書で使用されている「肥満細胞症」の語は、全身性肥満細胞症、例えば肥満細胞腫、およびイヌ肥満細胞新生物に関するものである。肥満細胞症は、処置法の選択が制限された、一般的に予後の悪い骨髄増殖性疾患である。肥満細胞症の病因は、受容体チロシンキナーゼKITの構成的活性化に因るものと考えられている。肥満細胞症患者の大多数において、KITの異常なチロシンキナーゼ活性は、インビトロおよびインビボでイマチニブ、または米国ではGleevec(登録商標)、他国ではGlivec(登録商標)として市販されているメシル酸イマチニブに対する耐性を付与するタンパク質のコドン816内における突然変異(D816V)に起因する。
肥満細胞は、本明細書で挙げられているアレルギー疾患での一次エフェクター細胞としての重要な役割を演じる。肥満細胞の抗原特異的IgE伝達性脱顆粒により、それに続いて化学的伝達物質および多種サイトカインの放出およびロイコトリエン合成が誘導される。さらに、肥満細胞は、多発性硬化症の病因に関与している。
肥満細胞新生物は、ヒトおよび動物の両方で発現する。イヌの場合、肥満細胞新生物は肥満細胞腫と呼ばれ、よく見られる病気であり、イヌ腫瘍の7%〜21%を占める。通常一過性または不活性であるヒト肥満細胞症、および予測不能な経過をたどり、攻撃性および転移性であることも多いイヌ肥満細胞腫間については、明確な区別をしなければならない。例えば、ヒト孤立性肥満細胞腫はあまり転移しない。対照的に、938匹のイヌでの腫瘍に関して発表された46の報告の検討後におけるHottendorf および Nielsen(1969)の評価によると、イヌ肥満細胞腫の50%は悪性腫瘍の経過をたどる。
肥満細胞症の病因におけるKIT受容体の関与は、KITの構成的活性化を誘発する幾つかの突然変異が若干の肥満細胞系から検出されたという観察結果により示唆されている。例えば、ホスホトランスフェラーゼドメインにおけるAsp816のValによる置換および受容体自動活性化を誘発する、ヒトc−KITにおける点突然変異は、長期ヒト肥満細胞性白血病株(HMC−1)および2種のげっ歯動物肥満細胞系における対応するコドンで見られる。さらに、この活性化突然変異は、ヒト肥満細胞症の若干の症例においてin situで同定されている。2つの他の活性化突然変異がKITの細胞内膜近接領域から見出されており、それらはヒトHMC−1肥満細胞系におけるVal560Gly置換、およびFMA3と呼ばれるげっ歯動物肥満細胞系における7個のアミノ酸欠失(Thr573〜His579)である。
本発明は、さらに具体的には、全身性肥満細胞症処置用の薬剤の製造を目的とするAMN107およびPKC412の組み合わせの使用に関するものである。
別の実施態様では、本発明は、全身性肥満細胞症の処置方法であって、処置を必要とする哺乳類に、AMN107およびPKC412、またはそれらの医薬上許容される塩またはプロドラッグの組み合わせの治療有効量を投与することを含む方法を提供する。
好ましくは、本発明は、全身性肥満細胞症に罹患している哺乳類、特にヒトの処置方法であって、処置を必要とする哺乳類に、AMN107およびPKC412またはそれらの医薬上許容される塩類の組み合わせのKIT−D816V阻害量を投与することを含む方法を提供する。
本明細書において、「処置(または治療)」の語は、罹患の危険に瀕しているかまたは罹患した疑いがある患者および調子が悪い患者の処置を含む、予防的または防止的処置並びに治療的または疾病抑制的処置の両方を包含する。この語は、さらに疾病の進行を遅延させる処置も包含する。
本明細書で使用されている「治療的」の語は、全身性肥満細胞症を含む進行中の症状発現の処置において効力があることを意味する。
「予防的」の語は、全身性肥満細胞症を含む疾患の開始または再発の阻止を意味する。
本明細書で使用されている「進行の遅延」の語は、処置される疾患の前段階または早期にある患者への活性化合物の投与を意味し、上記患者においては、例えば対応する疾患の前形態であると診断されているか、または上記患者は例えば医療処置中の状態または対応する疾患が発現すると思われる、偶発症候から生じた状態にあるものとする。
この予知できない特性の範囲は、AMN107およびPKC412の組み合わせの使用が、全身性肥満細胞症処置用の医薬の製造にとって特に興味深いものであることを意味する。
この効果は、特に全身性肥満細胞症の患者にとって臨床的に直接関連したものであり得る。
AMN107およびPKC412の組み合わせが、良好な治療域(margin)および他の利点を伴う全身性肥満細胞症の処置に特に適したものであることを立証するため、臨床試験は当業者に周知の方法で実施され得る。
全身性肥満細胞症の阻止に使用されるAMN107およびPKC412の組み合わせの正確な用量は、宿主、処置されている状態の性質および重症度、投与方法を含む幾つかの因子により変動する。AMN107およびPKC412の組み合わせは、一緒に、または独立して、経口、非経口、例えば腹腔内、静脈内、筋肉内、皮下、腫瘍内、または直腸、または経腸経路を含むいずれかの経路により投与され得る。好ましくは、AMN107およびPKC412の組み合わせは、体重に基づき好ましくは1〜300mg/kgの1日用量で、またはほとんどの大型哺乳類については、50〜5000、好ましくは500〜3000mgの1日用量で経口投与される。好ましい経口1日用量は、体重に基づくと1〜75mg/kg、またはほとんどの大型霊長類については、10〜2000mgの1日用量であり、単一用量または多用量に分割、例えば1日2回の服用として投与される。
AMN107と組み合わせて投与されるPKC412の正確な用量は、宿主、処置されている状態の性質および重症度、投与方法を含む幾つかの因子により変動する。しかしながら、一般に、PKC412を、非経口、例えば腹腔内、静脈内、筋肉内、皮下、腫瘍内、または直腸、または経腸、例えば経口、好ましくは静脈内、または好ましくは経口、静脈内経路により、体重に基づき0.1〜10mg/kg、好ましくは1〜5mg/kgの1日用量で投与したとき、満足すべき結果が得られる。ヒトでの試験では、合計用量225mg/日が最大耐量(MTD)であると推定される。好ましい静脈内1日用量は、体重に基づいて0.1〜10mg/kg、またはほとんどの大型霊長類については、200〜300mgの1日用量である。典型的な静脈内用量は、週に3〜5回、3〜5mg/kgである。
最も好ましくは、PKC412は、例えばマイクロエマルション、ソフトゲルまたは固体分散液といった投薬形態による経口投与で、約250mg/日以下、特に225mg/日の用量で、1日1回、2回または3回投与される。
通常、少量が最初に投与され、処置されている宿主に最適な用量が決定されるまで投薬量は徐々に増やされる。投薬量の上限は、必然的に副作用により左右され、処置されている宿主についての試験により決定され得る。
AMN107およびPKC412の組み合わせは、独立して、または1種またはそれ以上の医薬上許容される担体および、所望により、1種またはそれ以上の他の慣用的医薬アジュバントと一緒に組み合わされ、経腸的、例えば錠剤、カプセル剤、キャプレッツなどの形態で経口的に、または滅菌注射可能溶液または懸濁液形態で非経口的、例えば腹腔内または静脈内経路により投与され得る。経腸および非経口組成物は、慣用的手段により製造され得る。
AMN107およびPKC412の組み合わせについては、単独使用するか、またはこれらの病状で使用される少なくとも1種の他の医薬活性化合物と組み合わせ得る。これらの活性化合物を、同一医薬製剤中で、または組合せのパートナーを、独立して、または特有な量の組合せパートナーとの種々の一定した組み合わせの使用により、すなわち同時または異なる時点で投薬し得るという意味で製剤の組み合わせ「複数パーツのキット」の形態として組み合わせ得る。次いで、複数パーツのキットのパーツを、例えば同時または時差的に、すなわち異なる時点で、複数パーツのキットのパーツについて均等または異なる時間間隔をおいて投与し得る。AMN107およびPKC412の組み合わせと併用するのに挙げられ得る化合物の非限定的な例は、細胞傷害性化学療法薬剤、例えばシトシンアラビノシド、ダウノルビシン、ドキソルビシン、シクロホスファミド、VP−16、またはイマチニブなどである。さらに、AMN107およびPKC412の組み合わせを、他のシグナル伝達阻害剤または他のオンコジーン標的薬剤と併用することも可能であり、著しい相乗効果をもたらすことが期待され得る。
さらに本発明は、本明細書記載の疾患および状態の処置を目的とするイマチニブとの本明細書記載のAMN107およびPKC412の組み合わせに関するものである。上記組み合わせの投与は、例えば一定の組み合わせの医薬組成物または製剤形態で同時に、または連続的または時差的に実施され得る。上記投薬形態のAMN107およびPKC412およびイマチニブの米国における GLEEVEC(登録商標)(ヨーロッパではGLIVEC(登録商標))の市販形態の組み合わせでこれらの投薬形態について認められた投薬量による投与が現時点では好ましい。
上記組み合わせによる全身性肥満細胞症の治療は、いわゆるファーストライン治療、すなわち化学療法などを先行させていない新たに診断された疾患の治療であり得るか、またはいわゆるセカンドライン治療、すなわち、疾患の重症度または段階および患者の全体的状態などにより、イマチニブまたはAMN107およびPKC412の組み合わせによる先行治療を実施した後における疾患の治療であり得る。
全身性肥満細胞症の治療についてのAMN107およびPKC412の組み合わせの効力を、下記実施例の結果により説明する。これらの実施例は、その範囲を限定することなく本発明を説明するものである。
実施例1:臨床試験
血液および/または骨髄から採取した悪性腫瘍細胞におけるc−KIT転写物レベルおよびc−kitの突然変異状態に対する化合物(II)の効果を評価する。SMは、キナーゼ活性の改変により生じ得る。c−Kit D816Vに伴うSMもまた、KIT遺伝子における活性化突然変異から生じ得る。c−KIT D816V転写物についてのQ−RT−PCR、ベースライン、サイクル1、15日目、サイクル1、2、3、28日目および3回ごとの後続サイクル、試験の最後。c−kitの突然変異解析:別々の3群、各々以下の患者集団を含む:SMエンドポイント:3ヶ月治療後の応答速度。
実施例2:AMN107およびPKC412の組み合わせ
最近の研究において、我々は、新規TK阻害剤PKC412およびAMN10727が、KIT D816Vを発現する新生物ヒトMCおよびBa/F3細胞の増殖を全く効果的に妨げることを示している。PKC412は、この点に関してさらに強力な化合物であると思われる。我々はまた、PKC412およびAMN107が、KIT D816Vを発現するかまたはこれを欠くHMC−1細胞における増殖阻害の誘発において相乗作用を呈することを示した。これらのデータは、PKC412およびAMN107が、肥満細胞症の処置について新規の有望な標的薬剤であり得ることを示している。
材料および方法
試薬
TK阻害剤イマチニブ(STI571)、AMN10727およびPKC412を、Novarits Pharma AG(バーゼル、スイス国)から入手する。AMN107およびPKC412のストック溶液を、ジメチルスルホキシド(DMSO)(Merck、ダルムシュタット、ドイツ国)に溶かすことにより調製する。組み換えヒト(rh)幹細胞因子(SCF)を、Strathmann Biotech(ハノーバー、ドイツ国)から、RPMI1640培地および胎児ウシ血清(FCS)をPAAラボラトリーズ(パッシング、オーストリア国)から、L−グルタミンおよびイスコフ改変ダルベッコ培地(IMDM)をGibco Life Technologies(ガイザーズバーグ、メリーランド)から、H−チミジンをAmersham(バッキンガムシャー、イギリス国)から、そしてヨウ化プロピジウムをSigma(セントルイス、ミズーリ)から購入する。インターフェロン・アルファ(IFNα)をRoche(バーゼル、スイス国)から、2−クロロデオキシアデノシン(クラドリビン、本明細書では「2CdA」と称す)をJanssen Cilag(タイタスビル、ニュージャージー)から、そしてrhインターロイキン−4(IL−4)をPeprotech(ロッキーヒル、ニュージャージー)から入手する。フィコエリトリン(PE)標識モノクローナル抗体(mAb)IVTO85(CD2)、WM15(CD13)、YB5.B8(CD117)、N6B6.2(CD164)、および97A6(CD203c)を、Becton Dickinson(サンホセ、カリフォルニア)から、そしてPE−コンジュゲートmAb CLB−gran12(CD63)をImmunotech(マルセイユ、フランス国)から購入する。
c−KITD816Vを発現するかまたはこれを欠くHMC−1細胞
肥満細胞性白血病患者から発生させたヒト肥満細胞系HMC−128は、Dr.J.H.Butterfield(Mayo Clinic、ロチェスター、ミネソタ)から恵与された。HMC−1の2種のサブクローン、すなわちc−KIT突然変異V560Gをもつが、c−KIT突然変異D816V20をもたないHMC−1.1、および第2サブクローン、c−KIT突然変異、すなわちV560GおよびD816V20の両方をもつHMC−1.2を使用する。HMC−1細胞を、37℃および5%COで、10%FCS、L−グルタミン、および抗生物質を補ったIMDM中において増殖させる。HMC−1細胞を、4〜8週間ごとに最初のストックから再解凍し、毎週継代する。「表現型安定性」の対照として、i)異調染色性顆粒の存在、ii)表面KITの発現、およびiii)KIT発現に対するIL−4(100U/ml、48時間)の下方制御効果について、HMC−1細胞を定期的にチェックする29。これらの対照実験を各実験セットの前に行い、最初のクローン29の特徴を全て呈するHMC−1細胞のみを使用する。
wt c−KITまたはc−KIT D816Vの誘導性発現を伴うBa/F3細胞
wt c−KIT(Ton.Kit.wt)またはc−KIT D816Vのドキシサイクリン誘導性発現を伴うBa/F3細胞については、他所で詳述している30。簡単に述べると、逆tet−トランス活性化因子31,32を発現するBa/F3細胞を、c−KIT D816V cDNA(またはwt c−KIT cDNA、両方とも米国ニューヨーク、コロンビア大学のDr.J.B.Longleyのご好意により提供された)を含むpTRE2ベクター(Clontech、パロアルト、カリフォルニア)およびpTK−Hyg(Clontech)により電気穿孔でコ−トランスフェクションする。電気穿孔後、安定してトランスフェクションされた細胞をハイグロマイシン中での増殖により選択し、制限希釈によりクローン化する。本研究においては、サブクローンTon.Kit.D816V.27を全実験で使用する。これらのTon.Kit.D816V細胞は、ドキシサイクリンに暴露すると低い増殖速度を呈する30。ウエスタン・ブロッティング、免疫細胞化学、PCRおよび制限断片長多型(RFLP)分析16で評価したところによると、KIT D816Vの発現は、ドキシサイクリン(1μg/ml)への暴露により12時間以内にTon.Kit.D816Vで誘導され得る30
一次新生物肥満細胞の分離
一次骨髄(bm)MCを、多様な造血系の関与およびMC−および非MC系骨髄細胞におけるc−KIT D816Vの検出を特徴とするSMの独特な亜変異型である、くすぶり型全身性肥満細胞症(SSM)の女性患者(54歳)から採取する34−36。対照目的については、病期分類を受けた悪性リンパ腫(bm関与無し)に罹患している患者から採取したbmを分析する。両患者からbm穿刺前にインフォームド・コンセントを得た。bm吸引液を後腸骨稜から得、保存料不含有のヘパリンを含む注射器に集める。細胞をFicoll に重層することにより、単核細胞(MNC)を分離する。MNCフラクションは、SSM患者では5%MCを含み、対照試料(正常bm)では1%未満のMCを含むことが見出された。細胞生存能力は90%より大である。SSM患者のbm MNCにおけるc−KIT突然変異D816Vの存在は、以前に報告された要領で実施されるRT−PCRおよびRFLP分析により確認される16
ウエスタン・ブロッティングによるKITリン酸化の分析
KIT(Ton.Kit.wt)またはKIT D816V(Ton.Kit.D816V.27)のいずれかを含むHMC−1細胞(10/ml)およびBa/F3細胞(10/ml)を、37℃で4時間、PKC412(1μM)、AMN107(1μM)、イマチニブ(1μM)または対照培地とインキュベーションする。阻害剤への暴露前、Ton.Kit.wt細胞およびTon.Kit.D816V.27細胞を、37℃で24時間、ドキシサイクリン(1μg/ml)とインキュベーションすることにより、KITの発現を誘導する。Ton.Kit.wt細胞の場合、rhSCF(100ng/ml)を添加することにより、KITリン酸化を誘導する。免疫沈降(IP)およびウエスタン・ブロッティングを記載された要領で実施する32。簡単に述べると、細胞を4℃で洗浄し、50mMのトリス、150mMの塩化ナトリウム(NaCl)、1%nonidet P40(NP−40)、0.25%デオキシコール酸、0.1%ドデシル硫酸ナトリウム(SDS)、1mMのエチレン−ジアミン−四酢酸(EDTA)、1mMのフッ化ナトリウム(NaF)、1mMのフェニルメチルスルホニルフルオリド(PMSF)および1mMのオルトバナジン酸ナトリウム(NaVO)から成るRIPA緩衝液(10細胞につき緩衝液1ml)に再懸濁する。4℃で30分間、プロテイナーゼ阻害剤カクテル(Roche)を補ったRIPA緩衝液中でインキュベーション後(5分ごとに激しく渦状に撹拌)、ライゼートを遠心分離にかけることにより、不溶性粒子を除去する。IPについては、1×10細胞からのライゼートを、4℃で一晩、IP緩衝液(50mMトリス−HCl、pH7.4、150mMのNaCl、100mMのNaF、および1%NP40)中において抗KIT抗体SR137(ワシントン、シアトル、ワシントン大学のDr.V.Broudyにより恵与)または抗KIT抗体1C138(ドイツ国チュービンゲン大学、Dr.H.-J.Buhringのご好意により提供された)およびプロテインG Sepharose ビーズ(Amersham)とインキュベーションする。次いで、ビーズをIP緩衝液中で3回洗浄する。次いで、7.5%SDS−ポリアクリルアミドゲル電気泳動により還元的条件下でライゼートおよび免疫沈澱物を分離し、4℃で25mMのトリス、192mMのグリシンおよび20%メタノールを含む緩衝液中のニトロセルロース膜(Protran、Schleicher & Schuell、キーン、ニューハンプシャー)へ移す。膜を5%遮断試薬(Roche)中で1時間遮断し、次いで、抗KIT抗体1C1またはチロシン−リン酸化タンパク質に対して指向させたモノクローナル抗体4G10(Upstate Biotechnology、レークプラシッド、ニューヨーク)と4℃で一晩インキュベーションする。抗体反応性を、ヒツジ抗マウスIgG抗体および Lumingen PS−3検出試薬(両方ともAmersham)、および CL-Xposure フィルム(Pierce Biotechnology、ロックフォード、イリノイ)により視覚化する。
H−チミジン取り込みの測定
増殖阻害薬剤効果を測定するため、SCF−活性化wt KIT(Ton.Kit.wt)またはKIT D816V(Ton.Kit.D816V.27)を含むHMC−1細胞およびBa/F3細胞を、5%CO中37℃で48時間、96ウェル培養プレート(PTT、トラザディンゲン、スイス国)において、様々な濃度のPKC412(100pM〜10μM)、AMN107(1nM〜100μM)、またはイマチニブ(3nM〜300μM)とインキュベーションする。経時変化実験では、HMC−1細胞を様々な期間(1、12、24、36および48時間)PKC412(300nM)に暴露する。選択実験では、HMC−1細胞(両サブクローン)を、様々な濃度のIFNα(0.1〜500000U/ml)または2CdA(0.005〜10μg/ml)とインキュベーションする。一次細胞(SSM患者からのbm細胞および対照bm細胞)を、阻害剤(PKC412、50〜500nM;AMN107、100nM〜30μM;イマチニブ、1μM)の存在または非存在下で48時間培養する。
インキュベーション後、1μCiのH−チミジンを各ウェルに加え、12時間(37℃)保つ。次いで、細胞を、Filtermate 196採取装置(Packard Bioscience)におけるフィルター膜(Packard Bioscience、メリデン、コネティカット)で採取する。フィルターを風乾し、結合した放射能をβ−カウンター(Top-Count NXT、Packard Bioscience)で計数する。
独立した一連の実験において、我々は、新生物MCの増殖に対する薬剤組み合わせの効果(付加的対相乗的)を測定した。この目的のため、HMC−1細胞(両サブクローン)を、一定割合の薬剤比率での薬剤(PKC412、AMN107、イマチニブ、IFNα、2CdA)の様々な組み合わせに暴露する。市販のソフトウェア(Calcusyn、Biosoft、ファーグソン、ミズーリ)を用いて組み合わせ指数値を計算することにより、薬剤相互作用(付加的対相乗的)を測定する39。実験は全てトリプリケイトで実施する。
慣用的形態学および電子顕微鏡によるアポトーシスの評価
HMC−1細胞におけるアポトーシスに対するTK−阻害剤の効果を、形態学的試験、フローサイトメトリー、および電子顕微鏡により分析する。典型的実験では、HMC−1細胞を、37℃で24時間、10%FCSを含むIMDM培地中の6ウェル培養プレート(PTT)において様々な濃度のPKC412(500nM〜1μM)、AMN107(50nM〜10μM)、イマチニブ(50nM〜10μM)または対照培地とインキュベーションする。アポトーシス細胞のパーセンテージを、ライト・ギムザ−染色サイトスピン標本で定量する。アポトーシスは、慣用的細胞形態学的基準(細胞収縮、クロマチン構造の凝縮)に従って定義される40
HMC−1細胞におけるアポトーシスを確認するため、24時間、25mlのプラスチック培養フラスコ(PTT)中でPKC412(500nM、900nM、または1μM)、AMN107(1μM)、イマチニブ(1μM)、または対照培地に暴露したHMC−1細胞(両サブクローン)を用いて、記載された要領41、42で電子顕微鏡検査を実施する。インキュベーション後、細胞を洗浄し、室温(RT)で60分間、0.1mol/Lカコジル酸ナトリウム緩衝液(pH7.4)で処理した2%パラホルムアルデヒド、2.5%グルタルアルデヒド、および0.025%のCaClに固定する。次いで、細胞を、0.1mol/Lカコジル酸ナトリウム緩衝液中で3回洗浄し、2%寒天に懸濁し、遠心分離にかける。ペレットを1.3%OsO(0.66mol/Lコリジン中で緩衝剤処理)で二次固定し、RTで2時間、2%酢酸ウラニルおよびマレイン酸ナトリウム緩衝液(pH4.4)で「一まとめにして」染色する。次いで、ペレットをすすぎ、アルコール系で脱水し、EPON812に埋封する。極薄片(85nM)を切断し、金グリッド上に置く。断片を酢酸ウラニルおよびクエン酸鉛で対比染色し、JEOL 1200 EX II 透過型電子顕微鏡(JEOL、東京、日本)で観察する。慣用的形態学的基準(上記参照)を用いてアポトーシス細胞の存在を測定する。
Tunel検定法およびフローサイトメトリーによるアポトーシスの評価
24時間PKC412(1μM)、AMN107(1μM)、またはイマチニブ(1μM)に暴露されたHMC−1細胞におけるアポトーシスを確認するため、Tunel(in situ ターミナルトランスフェラーゼを用いたdUTP蛍光ニックエンド−ラベリング)検定法を記載された要領で適用する43,44。簡単に述べると、細胞をまずリン酸緩衝食塩水(PBS)で洗浄し、15分間0℃でpH7.4の1%ホルムアルデヒドに固定する。次いで、細胞を70%エタノール(氷冷)で1時間処理し、PBS中で洗浄し、37℃で10分間、CoCl、DNAデオキシ−ヌクレオチジルエキソトランスフェラーゼ、およびビオチン−16−2’−デオキシ−ウリジン−5’−三リン酸を含むターミナルトランスフェラーゼ反応溶液(ドイツ国、製造会社Boehringer Mannheim の説明書に従って製造)中でインキュベーションする。インキュベーション後、細胞を洗浄し、次いで37℃で20分間ストレプトアビジンフルオレセイン(Boehringer Mannheim)(10μg/ml)とインキュベーションする。次いで、HMC−1細胞を洗浄し、Nikon Microphot-FXA 蛍光顕微鏡(東京、日本)で分析する。
アポトーシスおよび細胞生存能力のフローサイトメトリー測定を行うため、アネキシンV/ヨウ化プロピジウム併用染色を実施する。この目的のため、HMC−1細胞を、37℃で24時間、PKC412(0.5、1および2.5μM)、AMN107(0.5、1および2.5μM)、イマチニブ(0.5、1および2.5μM)または対照培地に暴露する。その後、細胞をPBS中で洗浄し、次いでHEPES(10mM、pH7.4)、NaCl(140mM)およびCaCl(2.5mM)を含む結合緩衝液中においてアネキシンV−APC(Alexix Biochemicals、ラウゼン、スイス国)とインキュベーションする。その後、ヨウ化プロピジウム(1μg/ml)を加える。次いで、細胞を洗浄し、FACSCalibur(Becton Dickinson)でのフローサイトメトリーにより分析する。
HMC−1細胞における活性化による表面抗原の発現の評価
KIT D816VをもつHMC−1細胞(HMC−1.2細胞)における細胞表面抗原の発現を、対照培地またはTK阻害剤(PKC412、1μM;AMN107、1μM;イマチニブ、1μM)含有培地中で短期(24時間)培養後、フローサイトメトリーにより測定する。選択実験では、様々な濃度のPKC412(50、100、250、500および1000nM)を適用する。薬剤とのインキュベーション後、HMC−1細胞を洗浄し、SMにおける新生物MCで過剰発現される(正常MCの場合と比べて)か、および/または肥満細胞発生の初期段階で発現されることが知られているMC抗原(CD2、CD13、CD63、CD117、CD164、CD203c)に対するPE−コンジュゲート抗体を用いる単色フローサイトメトリーにかける45〜47。記載された要領29で、FACSan(Becton Dickinson)においてフローサイトメトリーを実施する。
統計分析
阻害剤へのHMC−1細胞暴露後の増殖速度、アポトーシス、および表面発現レベル間の差異における有意性を測定するため、従属サンプルについてのスチューデントのt検定を適用する。pが0.05より小であるとき、結果は統計的に有意であると考えられる。
結果
D816V−突然変異KITのTK活性に対するPKC412およびAMN107の効果
IPおよびウエスタン・ブロッティングで評価したところ、PKC412(1μM)は、HMC−1.1細胞(c−KIT突然変異D816Vではなく、c−KIT突然変異V560Gを呈する)およびKITのV560G−突然変異体およびD816V−突然変異体をもつHMC−1.2細胞においてKITのリン酸化を減少させた(図1Aおよび1B)。新規TK阻害剤AMN107(1μM)は、HMC−1.1細胞においてKITリン酸化を強く低下させたが、1μMでHMC−1.2細胞においてはKITリン酸化に対して弱い効果しか示さなかった。同様に、イマチニブ(1μM)は、HMC−1.1細胞においてKITリン酸化を低下させたが、HMC−1.2細胞においてはKITリン酸化を阻害しなかった(図1Aおよび1B)。次の段階で、我々は、ドキシサイクリンへの暴露後にBa/F3のwt KITを呈する(Ton.Kit.wt)細胞またはKIT D816Vを呈する(Ton.Kit.D816V.27)細胞に対するTK阻害剤の効果を調べた。Ton.Kit.wt細胞において、KITは、SCFの存在下で(非存在下ではない)リン酸化されると思われ、Ton.Kit.D816V.27細胞において、KITは構成的にリン酸化されることが見出された(図1C)。図1Cから明らかなように、3種のTK阻害剤(PKC412、AMN107、イマチニブ、各々1μM)は全て、Ton.Kit.wt細胞においてKITのSCF−誘導リン酸化を減少させた。対照的に、PKC412および程度は劣るがAMN107のみ、Ton.Kit.D816V−27細胞においてKITのSCF−非依存的リン酸化を減少させた。イマチニブ(1μM)は、これらの細胞においてKITのリン酸化に対する検出可能な効果を示さなかった(図1D)。これらのデータは、PKC412が、wtKIT、KIT V560G、およびKIT D816VのTK活性の強力な新規阻害剤であること、およびAMN107が、wtKITおよびKIT V560Gの強力な新規阻害剤、およびKIT D816Vの(自動)リン酸化の弱い阻害剤であることを示している。
HMC−1細胞におけるH−チミジン取り込みに対するTK阻害剤の効果
経時変化実験において、HMC−1.1細胞およびHMC−1.2細胞の増殖に対するPKC412、AMN107、およびイマチニブの最大阻害効果は、36〜48時間後に観察される。図2Aは、HMC−1.2細胞の増殖に対するPKC412(300nM)の時間依存的効果を示す。図2Bおよび2Cで示されているところによると、PKC412およびAMN107は、用量依存的にHMC−1.1細胞およびHMC−1.2細胞においてH−チミジン取り込みを妨げることが見出された。興味深いことに、これら2種のサブクローンでのPKC412の効果についてのIC50は、同じ範囲(50〜250nM)にあると思われる(図2B)。対照的に、増殖に対するAMN107の効果についてのIC50値は、HMC−1.1細胞で見出される効果(3〜10nM)と比べてHMC−1.2細胞における方が著しく高い(1〜5μM)(図2C)。予想通り、イマチニブは、HMC−1.1細胞において薬理学的に関連性のある濃度で有効性を示すのみで(IC50:10〜30nM)、HMC−1.2細胞に対するイマチニブの抗増殖効果はあまり観察されない(図2D)ことから、以前のデータを確認する結果となった20〜22。興味深い観察結果は、(c−KIT突然変異D816Vではなく)c−KIT突然変異V560Gを呈するHMC−1.1細胞に対する上記3薬剤の増殖阻害効果を比較したとき、AMN107が最も強力な化合物(モルに基づいて)であったことである(図2B〜D)。
wt KITまたはKIT D816Vを発現するBa/F3細胞の増殖に対するTK阻害剤の効果
図3Aに示されているところによると、3種のTK阻害剤は全て、ドキシサイクリン暴露(KIT発現性)Ton.Kit.wt細胞のSCF−依存的増殖を用量依存的に阻害し、IC50値は、PKC412については3〜30nM、AMN107については30〜300nM、およびイマチニブについては3〜30nMであることが見出された。対照的に、Ton.Kit.D816V細胞では、PKC412(IC50:100〜300nM)、および程度は劣るがAMN107(IC50:1〜3μM)のみが、H−チミジン取り込みを阻害することが見出され、試験用量範囲でのイマチニブからは有意な効果は得られなかった(図3B)。使用されている3種の阻害剤はどれも、ドキシサイクリンの非存在下、すなわちKITの非存在下ではTon.Kit.wt細胞またはTon.Kit.D816V.27細胞の増殖を阻害しないことが見出された(図3Aおよび3B)。さらなる対照実験では、ドキシサイクリン(1μg/ml)もTK阻害剤(イマチニブ、PKC412、AMN107)も、対照(非トランスフェクション)Ba/F3細胞に対する増殖阻害効果を示さなかった(図示せず)。
PKC412およびAMN107は、KIT D816Vを発現する一次新生物(肥満)細胞の増殖を妨げる
全身性肥満細胞症におけるPKC412およびAMN107の抗増殖効果を再確認するため、我々は、ほとんどの骨髄細胞(MCおよび非MC系細胞)がKIT D816Vを呈するSMの特殊な亜変異型である、くすぶり型SMの患者における一次新生物骨髄(bm)MCの応答を調べた。事実、MCの純度は4%に過ぎないが、この試料中の骨髄細胞のほとんどはKIT D816Vを呈した。これらの新生物bm細胞において、PKC412およびAMN107は、用量依存的にH−チミジンの自然発生的取り込みを阻害することが見出されたが、イマチニブ(1μM)ではあまり効果が見られなかった(図4)。対照試料(正常bm、造血系疾患無し)では、PKC412は、H−チミジン取り込みに対する効果を示さなかった(図示せず)。
PKC412およびAMN107は、HMC−1細胞においてアポトーシスを誘導する
KIT D816Vを呈するかまたはこれを欠く新生物ヒトMCに対するPKC412およびAMN107の増殖阻害効果の根元にある機構を調べるため、我々は、薬剤暴露後のHMC−1.1細胞およびHMC−1.2細胞におけるアポトーシスの形態学的および生化学的兆候を分析した。これらの実験では、PKC412は、用量依存的に両HMC−1サブクローンにおいてアポトーシスを誘導することが見出された(図5Aおよび5B)。AMN107もまた、両HMC−1サブクローンにおいて用量依存的にアポトーシスを誘導することが見出されたが、この化合物については、HMC−1.2細胞の場合に見出される効果(図5D)と比べてHMC−1.1細胞で見られる効果の方が著しく高い(図5C)。同様に、イマチニブは、HMC−1.1細胞でアポトーシスを誘発することが見出されたが(図5E)、HMC−1.2細胞に対しては効果を示さなかった(図5F)。HMC−1細胞に対する薬剤のアポトーシス誘導効果は、電子顕微鏡により確認され得る。また、3薬剤(各々1μM)は全て、HMC−1.1細胞でアポトーシスを誘導することが見出されたが、HMC−1.2細胞では、PKC412および程度は劣るがAMN107のみが、HMC−1.2細胞においてアポトーシスを誘発することが見出された。図6は、HMC−1.2細胞に対するPKC412(1μM、24時間)のアポトーシス誘導効果を示す。見たところ、PKC412に暴露されたHMC−1細胞の多くは(図6B〜D)、対照培地で維持された細胞と比べてアポトーシスの典型的な超微細構造的兆候を呈していた(図6A)。最後に、我々は、アネキシンV/ヨウ化プロピジウム二重染色法およびフローサイトメトリー(図7)およびTunel検定法(図8)によりHMC−1細胞におけるPKC412およびAMN107のアポトーシス誘導効果を立証することができる。両検定法では、KC412(1μM)および程度は劣るがAMN107(1μM)は、HMC−1.2細胞においてアポトーシスを誘導することが見出され、イマチニブは、全く効果を示さなかった(図7および8E〜H)。対照的に、HMC−1.1細胞では、3化合物は全て、Tunel検定法により評価したところ、アポトーシスを誘導することが見出された(図8A〜D)。
これらのデータは、HMC−1細胞に対するPKC412およびAMN107の増殖阻害効果が、アポトーシスの誘導に関連していることの証拠を提供している。
PKC412は、HMC−1細胞における活性化誘導およびSM関連細胞表面抗原の発現をダウンレギュレーションする
典型的にはSMにおける新生物MCで(過剰)発現される幾つかの細胞表面抗原は、新生物細胞の増殖、活性化、または分布においてある一定の役割を演じ得る45、46。これらの分子の中には、KITのD816V突然変異体により直接アップレギュレーションされ得るものもある30。従って、我々は、PKC412、AMN107またはイマチニブが、HMC−1.2細胞における細胞表面抗原の発現に影響を及ぼすか否かを調べることにした。非刺激HMC−1.2細胞は、LFA−2(CD2)、アミノペプチダーゼ−N(CD13)、CD63、KIT(CD117)、CD164およびE−NPP3(CD203c)を発現することが見出されることから、以前のデータが確認された45〜47。PKC412とHMC−1.2細胞のインキュベーションにより、CD2、CD63およびCD164の発現の著しい減少がもたらされた(p<0.05)(図9A)。対照的に、CD13またはCD203cの発現に対するPKC412の効果はあまり見られなかった(図9A)。KITの場合、HMC−1.2細胞における発現の僅かな減少がPKC412への暴露後(およびAMN107またはイマチニブへの暴露後)に見出されたが、効果は有意なものではない(p<0.05)(図9A)。CD2およびCD63の発現に対するPKC412の効果は、用量依存的であることが見出された。図9Bは、HMC−1.2細胞でのCD63の発現に対する様々な濃度のPKC412の効果を示す。PKC412とは対照的に、HMC−1.2細胞におけるCD抗原の発現に対するAMN107またはイマチニブの有意な効果は認められなかった(図9A)。
PKC412は、HMC−1細胞における増殖阻害の誘発において他の標的−および慣用的薬剤と協同する
H−チミジン取り込みにより評価したところでは、PKC412は、HMC−1.1細胞およびHMC−1.2細胞での増殖阻害の誘発においてAMN107と協同することが見出された(図10、表1)。HMC−1.1細胞の場合、薬剤相互作用は明らかに相乗的であることが見出され、HMC−1.2細胞では、相互作用は相乗的ではなく付加的である(図10、表1)。さらに、PKC412および、侵襲性肥満細胞症の処置に効果的に使用される薬剤である2CdAは、HMC−1.1細胞の増殖を相乗的に阻害することが見出され、同じ相乗効果は、PKC412およびイマチニブの場合にも見られた(表1)。しかしながら、また、HMC−1.2細胞の増殖に対するPKC412および2CdAの明白な相乗効果は見られない。また、AMN107およびイマチニブは、KIT D816VをもつHMC−1.2細胞(表1)ではなく、HMC−1.1細胞でのみ相乗的阻害効果をもたらした(図10)。PKC412およびインターフェロン−アルファ(IFNα)またはAMN107およびIFNαを組み合わせても、HMC−1細胞の増殖に対する相乗的または付加的な効果は全く見られない(表1)。薬剤相互作用の要約を表1に示す。
Figure 0005322639
表1で示されているように、HMC−1.1細胞(上方右、白い四角)およびHMC−1.2細胞(下方左、灰色四角)の増殖に対する様々な薬剤組み合わせの効果を、H−チミジン取り込み検定法により測定する。少なくとも3つの独立した実験で各薬剤組み合わせを試験する。薬剤を一定割合で適用し、生じた効果(および薬剤相互作用のタイプ)を、calcusyn ソフトウェアにより測定する。スコア:+、相乗的増殖阻害効果;+/−、付加的効果;−、付加的ではない(拮抗的)効果。n.t.、試験せず。
検討
体細胞c−KIT突然変異D816Vは、(新生物)MCの増殖、従ってSMの病因に決定的に関与するKIT受容体のTKドメインの構成的活性化をまねく遺伝子欠損である13〜17。従って、最近の試みは、KITのD816V−突然変異体のTK活性を阻害し得ることにより、SM患者において新生物MCの増殖を阻害し得る薬理学的化合物の同定および開発に焦点を絞っている9〜12。我々は、本明細書において、TK阻害剤PKC412、および程度は劣るがAMN107が、KIT−D816VのTK活性およびこの特定c−KIT突然変異をもつ新生物ヒトMCの増殖を阻害することを報告している。さらに、我々は、両薬剤が、新生物MCにおいて増殖阻害を誘発する際、互いに、そして他の標的および慣用的薬剤とも協同することを立証している。
PKC412は、PKC、およびKDR、PDGFRA、FLT3およびKITを含む幾つかのTKの新規スタウロスポリン関連阻害剤である。最近の研究で、我々は、PKC412が、KITのD816V突然変異体を発現する新生物ヒトMCおよびBa/F3細胞の増殖を阻害することを立証した。Ba/F3細胞に関して、我々のデータは、Growney et al48の結果と一致している。興味深いことに、Ba/F3細胞に関して有効な用量範囲は、KIT D816VをもつHMC−1.2細胞で見出される範囲と同じであることが見出された。もう一つの興味深い観察結果は、(KIT D816Vを発現するかまたはこれを欠く)HMC−1の2種のサブクローンに対するPKC412の効果についてのIC50が同じ範囲にあると思われることである。最後に、我々は、KIT D816Vを発現する一次新生物ヒト(肥満)細胞についてのPKC412の増殖阻害効果を確認し得た。c−KIT突然変異D816Vが、病気のサブタイプとは関係の無い全SM患者の大多数から検出され得ることから13〜17、これらのデータはかなりの重要性を有する。事実、PKC412は、KIT wt発現性MCの場合と同様にしてKIT D816VをもつヒトMCの増殖を阻むと報告されている第一のTK阻害剤であると思われる。また、この点に関して、KIT D816V陽性細胞に対するPKC412の阻害効果が、AMN107およびイマチニブの抗増殖活性を明らかに凌ぐことは注目すべきことである。これらの観察結果に基づくと、PKC412は、(侵襲性)SMまたはMCL患者における臨床試験での使用が考えられる魅力的な新規標的薬剤であると思われる。
最近のデータは、AMN107が、BCR/ABL TK活性の最も強力な阻害剤であることを示唆している27。また、AMN107は、野生型KITのTK活性を阻害するとも報告されている27。本研究で、我々は、AMN107が、c−KIT突然変異V560GをもつHMC−1細胞に対しては強力な効果を発揮するが、KIT V560GおよびKIT D816Vの両方をもつHMC−1細胞に対しては弱い効果しか呈しないことを見出した。同様に、AMN107は、KITのD816V突然変異体を発現するBa/F3細胞の増殖に対して弱い効果しか示さなかった。これらのデータは、AMN107が依然としてイマチニブと比べてKIT D816V陽性HMC−1細胞に対し阻害効果を保持しているにせよ、c−KIT突然変異V560Gではなく、c−KIT突然変異D816Vが、AMN107に対して相対的耐性を付与することを示唆している。V560G−陽性細胞に対するAMN107の印象的な抗増殖効果はまた、この化合物が、胃腸管間質腫瘍(GIST)についての魅力的な筆頭候補薬剤であり得ることを示唆しており、c−KITのコドン560における突然変異については最近報告されている49
前腫瘍形成分子のTK活性をターゲッティングする若干の薬理学的阻害剤が、臨床血液学分野で開発されている5,12,19,27。(適切な標的を発現する)新生物細胞に対するこれらのTK阻害剤の増殖阻害効果は、通常TK活性の喪失およびそれに続くアポトーシスに関連している。本研究において、我々は、新生物ヒトMC(HMC−1)に対するPKC412の増殖阻害効果が、(突然変異)KITのTK阻害およびアポトーシスに関連していることを立証し得た。事実、我々は、PKC412が、(KIT D816Vではなく、KIT V560Gを発現する)HMC−1.1細胞および(KIT V560GおよびKIT D816Vを発現する)HMC−1.1細胞においてアポトーシスを誘導することを立証し得る。PKC412のアポトーシス誘導効果は、光学および電子顕微鏡およびフローサイトメトリーにより、さらにはTunel検定法で立証され得る。予想通り、AMN107およびイマチニブは、HMC−1.1細胞に対して著しいアポトーシス誘導効果を示したが、HMC−1.2細胞に対しては有意な効果を呈しなかった。
若干の細胞表面抗原は、典型的には新生物ヒトMCで(過剰)発現される。同様に、正常MCとは対照的に、SM患者における新生物MCは、CD2およびCD25を発現する45,46。さらに、SMにおける新生物MCで発現されるCD63およびCD203cのレベルは、正常MCの場合と比べて高い。例えばCD63などの幾つかの場合では、KITのD816V突然変異体は、直接表面発現の増強をまねき得る30。従って、我々は、PKC412によるHMC−1細胞でのD816V突然変異KITのターゲッティングが、「SM関連」表面CD抗原の発現の減少と関連しているか否かを知ることに興味を抱いている。我々の実験結果は、PKC412が、KIT D816Vを呈するHMC−1.2細胞におけるCD2、CD63、およびCD164の発現をダウンレギュレーションすることを示している。KIT発現に対するPKC412(およびAMN107)の重要ではないが軽微な効果も観察される。興味深い観察結果は、AMN107が、HMC−1.2細胞におけるCD2およびCD63の発現を抑制し得ないことである。これは、KIT D816VのTK活性に対するこの化合物の効果が、PKC412の効果と比べて弱いことに起因すると思われる。
若干の最近のデータは、TK阻害剤による骨髄新生物の単剤処置では、長期間にわたって病気を制御するのに不十分であり得ることを示唆している。これは、(進行性)CMLにおけるイマチニブの使用について詳細に記録されており50,51、ASMまたはMCLの患者にも当てはまり得る52。ASMまたはMCL患者の場合、突然変異D816Vが、イマチニブに対するKITの一次(相対的)耐性および、程度は劣るが、AMN107に対する相対耐性を付与するため、これは特別な問題である。耐性を克服するため、若干の異なる薬理学的戦略が構想され得る。一つの可能性は、薬剤組み合わせを適用することである。従って、我々は、PKC412およびAMN107が、HMC−1.1およびHMC−1.2細胞に対して相乗的抗増殖効果を呈するか否かを知ることに関心がある。実際に、我々のデータは、PKC412が、両HMC−1クローンにおいて増殖阻害を誘導する際にイマチニブおよびAMN107と協同することを示している。さらに、PKC412および2CdA、すなわち(侵襲性)SM患者においてインビボで新生物MCの増殖を阻害することが報告されている薬剤は、HMC−1.1およびHMC−1.2細胞の増殖に対して協同的阻害効果を示した。しかしながら、興味深いことに、薬剤相互作用は、HMC−1.2細胞においてではなく、HMC−1.1細胞に対してのみ相乗的であることが見出された。これは、HMC−1.1細胞に対する同薬剤の非常に優れた効果と比べて、KIT TK活性、従ってD816VをもつHMC−1.2細胞の増殖に対する併用適用薬剤の効果が相対的に弱い(AMN107)かまたはこれを欠いている(イマチニブ)ことにより説明され得る。AMN107またはPKC412とIFNαを組み合わせたとき、協同的な薬剤効果は全く見られなかった。PKC412および他の(標的化)薬剤から成る薬剤組み合わせがASMまたはMCL患者において臨床的に価値があるか否かは依然として未知である。
すなわち、これまでのところ、SM患者においてインビボで新生物MCに対する抗増殖効果をもつことが詳細に記録された薬剤は僅かしか提示されておらず、これらの薬剤の中でASMまたはMCL患者において永続的で完全な緩解をもたらすものは無い。PKC412がKITのD816V突然変異体をもつ新生物ヒトMCの極めて強力な新規増殖阻害剤であるという考えは、この点に関して特に興味深いものである。
要約すると、我々は、PKC412およびAMN107が、SMにおける野生型KITおよびKITの突然変異体をターゲッティングする有望な新規薬剤であることを証明した。2種の薬剤は各々KITの突然変異体に対して特有な効果をもつ独特な薬理学的プロフィールを呈し得ることから、非常に有効かつ有望な方法は、両薬剤を互いに、または臨床的に確立された薬剤2CdAと組み合わせて、将来的にASMまたはMCL患者を処置することであり得る。
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実施例2:ダサチニブとPKC412の組み合わせ
侵襲性SMおよび肥満細胞性白血病(MCL)を含む全身性肥満細胞症(SM)の全患者の大多数において、新生物細胞はKITのD816V突然変異体を示す。KIT−D816Vは、構成的チロシンキナーゼ(TK)活性を呈し、悪性腫瘍増殖に関与している。従って、KIT−D816Vターゲッティング薬剤を同定する幾つかの試みが行われてきた。我々は、TK阻害剤ダサチニブ(BMS−354825)が、ドキシサイクリン誘導性KIT発現を伴うBa/F3細胞において野生型(wt)KITおよびKIT−D816VのTK活性を打ち消すことを見出した。さらに、ダサチニブは、Ba/F3細胞におけるKIT D816V誘導クラスター形成および生存能並びにHMC−1.1細胞(KIT−D816V−陰性)およびHMC−1.2細胞(KIT−D816V−陽性)の増殖を阻害することが示されている。ダサチニブの効果は用量依存的であり、KIT−D816Vを欠く細胞の場合と比べてKIT−D816Vをもつ細胞での方がIC50値は100〜1000倍高い。HMC−1.1細胞におけるダサチニブの阻害効果は、アポトーシスおよびCD2−およびCD63−発現の減少に伴うことが見出された。さらに、ダサチニブは、増殖阻害を誘発する際、PKC412、AMN107、イマチニブおよび2CdAと協同することが見出された。HMC−1.1細胞において、適用された全薬剤相互作用は相乗的であることが見出された。対照的に、HMC−1.2細胞では、「ダサチニブ+PKC412」および「ダサチニブ+2CdA」の組み合わせのみが相乗効果をもたらす。すなわち、これらの薬剤組み合わせは、侵襲性SMまたはMCLの興味深い薬理学的治療法を提示し得る。
緒論
受容体チロシンキナーゼ、例えば血小板由来増殖因子受容体(PDGFR)または幹細胞因子受容体(SCFR、KIT)は、制御不能に陥ることが多く、造血系新生物患者において構成的チロシンキナーゼ(TK)活性を示す1〜5。すなわち、これらの分子は、薬物療法にとって魅力のある標的を提示する。事実、過去数年間、幾つかの新生治療概念は、新生物骨髄細胞において決定的TKをターゲッティングする新規薬剤に基づくものであった1〜5
全身性肥満細胞症(SM)は、一つまたはそれ以上の臓器における新生物肥満細胞(MC)の異常な増殖および蓄積を特徴とする骨髄新生物である。SMの不活性および侵襲性変異型についても報告されている6〜9。侵襲性SM(ASM)患者およびSMの白血病変異型、すなわち肥満細胞性白血病(MCL)に罹患している患者では、慣用的薬剤に対する応答が乏しく、予後は深刻なものである6〜12。従って、新生物MCにおける新たな治療標的を同定し、それぞれの治療概念を発展させるために若干の試みが為されている9〜12
ASMまたはMCL患者を含むSMに罹患したほとんどの患者では、KIT突然変異D816Vが検出され得る13〜17。この突然変異は、KITのリガンド非依存的リン酸化および細胞の自律的増殖と関連している17,18。この考えに基づき、KITのD816V−突然変異体は、主たる治療標的として認識されている9〜12,19。すなわち、KIT−D816Vのリン酸化および新生物MCの増殖を妨げるTK−阻害剤を同定すべく若干の努力が為されてきた9〜12、19〜24。BCR/ABLの強力な阻害剤である、イマチニブ(STI571)は、野生型(wt)KITまたはKITの稀にしか見られないF522C−突然変異体を呈する新生物MCの増殖を妨げることが最近報告された20〜23。さらに、この薬剤は、SMが共存する場合もしない場合も含め、FIP1L1/PDGFRA融合遺伝子をもつ慢性好酸球性白血病に罹患した患者において新生物細胞の増殖を遮断することが見出された24〜26。しかしながら、イマチニブは、KIT D816Vをもつ新生物MCの増殖を阻害し得なかった20〜22。さらに最近、我々および他の研究者は、PKC41227がKIT−D816VのTK活性を妨げることによって、新生物MCの増殖をダウンレギュレーションさせることを示した28〜30。また、新規TK阻害剤AMN10731は、相対的に高い薬剤濃度でKIT−D816Vを呈する新生物細胞の増殖を妨げることも報告された。しかしながら、これらの化合物の大部分は、少なくとも単剤としては、ASMまたはMCL患者において永続的で完全な緩解をもたらし得ない。さらに、上述したところによると、これらの薬剤の幾つかは、wt KITを呈するMCに対してのみ作用するが、KIT−D816VをもつMCの増殖を阻害することはない。従って、新規KIT−ターゲッティングTK阻害剤についてさらに探求し、協同的薬剤効果を調べることは重要である。薬剤組み合わせに関して、我々は、PKC412およびAMN107がHMC−1細胞において協同的増殖阻害効果を生じることを最近証明している30。しかしながら、この薬剤組み合わせは、KIT−D816Vを欠くHMC−1細胞では相乗的阻害効果を誘発するが、KIT−D816Vを発現するHMC−1.2細胞の場合相乗効果は全く観察されなかった30。他の薬剤組み合わせもまた、KIT−D816Vを呈する肥満細胞においては相乗的阻害効果を発揮し得なかった30
ダサチニブ(BMS−354825)は、srcキナーゼおよびKITを含む幾つかのTK(阻害剤)の新規阻害剤である33,34。また、ダサチニブは、KIT−D816Vのリン酸化および新生物MCの増殖を阻害することも報告されている34、35。最新の研究で、我々は、ダサチニブが、生存およびクラスター形成およびCD2およびCD63の発現を含む新生物細胞におけるKIT−D816V依存疾患関連機能の幾つかを遮断することを示している。さらに、我々のデータは、ダサチニブが、HMC−1.2細胞において増殖阻害を誘発する際にPKC412および2CdAと相乗的に作用することを示している。我々の知る限り、これが、KIT−D816VをもつMCに対して相乗的に作用することが報告されたTK阻害剤の第一の組み合わせである。我々のデータはまた、ダサチニブが単独または他の薬剤と組み合わされた形でASMまたはMCL患者の有望な治療薬であり得ることを示唆している。
材料および方法
試薬
ダサチニブ(BMS−354825)33は、Bristol-Myers Squibb(ニューブランスウィック、ニュージャージー)により、そしてイマチニブ(STI571)、AMN10731およびPKC41227は、Novartis Pharma AG(バーゼル、スイス国)により提供された。ダサチニブ、AMN107およびPKC412のストック溶液は、ジメチルスルホキシド(DMSO)(Merck、ダルムシュタット、ドイツ国)に溶解することにより製造された。組換えヒト(rh)幹細胞因子(SCF)は、Strathmann Biotech(ハノーヴァー、ドイツ国)から、RPMI1640培地および胎児牛血清(FCS)は、PAAラボラトリーズ(パッシング、オーストリア国)から、L−グルタミンおよびイスコフ改変ダルベッコ培地(IMDM)は、Gibco Life Technologies(ガイザーズバーグ、メリーランド)から、3HチミジンはAmersham(バッキンガムシャー、イギリス国)から、2−クロロ−デオキシアデノシン(クラドリビン=2CdA)はSigma(セントルイス、ミズーリ)から、rhインターロイキン−4(IL−4)は、Peprotech(ロッキーヒル、ニュージャージー)から購入した。PE−標識モノクローナル抗体(mAb)RPA−2.10(CD2)、WM15(CD13)、YB5.B8(CD117)、およびN6B6.2(CD164)およびMOPC−21(mIgG1)およびG155−178(mIgG2a)は、Becton Dickinson(サンホセ、カリフォルニア)から、PE−コンジュゲートmAb CLB−gran12(CD63)は、Immunotech(マルセイユ、フランス国)から購入した。PE−標識mAb VIM5(CD87)は、Dr. Otto Majdic(Institute of Immunology、Medical University of Vienna、オーストリア国)のご好意により提供された。
KIT D816Vを発現するかまたはこれを欠くHMC−1細胞
MCL患者から生成されたヒト肥満細胞系HMC−136は、Dr. J.H.Butterfield(Mayo Clinic、ロチェスター、ミネソタ)のご好意により提供された。HMC−1の2種のサブクローン、すなわち、KIT D816Vではなく、KIT突然変異V560GをもつHMC−1.120、および第二のサブクローン、両KIT突然変異、すなわち、V560GおよびD816VをもつHMC−1.220を使用した。HMC−1細胞を、37℃および5%COで、10%FCS、L−グルタミン、アルファ−チオグリセリン(Sigma)および抗生物質を補ったIMDM中において増殖させた。細胞を4〜8週間ごとに最初のストックから再解凍し、毎週継代した。i)異調染色性顆粒の存在、ii)KITの発現、およびiii)KIT−発現に対するIL−4(100U/ml、48時間)のダウン−モジュレーション効果について、HMC−1細胞を周期的にチェックした37
wt KITまたはKIT D816Vの誘導性発現を伴うBa/F3細胞
wt c−KIT(Ton.Kit.wt)またはc−KIT D816Vのドキシサイクリン誘導性発現を伴うBa/F3細胞の生成については、以前に報告されている39、40。簡単に述べると、逆tet−トランス活性化因子39、40を発現するBa/F3細胞を、KIT D816V cDNA(またはwt KIT cDNA、両方ともDr. J.B.Longley(Columbia University、ニューヨーク、米国)のご好意により提供された)を含むpTRE2ベクター(Clontech、パロアルト、カリフォルニア)およびpTK−Hyg(Clontech)で電気穿孔によりコ−トランスフェクションした。安定してトランスフェクションされた細胞を、ハイグロマイシン中で増殖させることにより選択し、制限希釈によりクローン化した。この研究では、サブクローンTon.Kit.D816V.2738を全実験で使用した。KIT−D816Vの発現は、ドキシサイクリン(1μg/ml)への暴露によりこれらの細胞において(12時間以内に)誘導され得る38
一次新生物細胞の単離
一次骨髄(bm)細胞を、KIT D816V陽性ASMおよび関連するAMLの一患者およびbmが正常な一患者から得た。bm吸引試料を、保存料不含有のヘパリンを含む注射器に集めた。細胞を Ficoll上に重層することにより、単核細胞(MNC)を単離した。細胞生存能力は両場合とも90%より大であった。ASM−AML患者の場合、単離MNCは、90%を超える割合で芽細胞を含むことが見出された。両患者からは、bm穿刺または採血前に書面でインフォームド・コンセントを得た。この試験は、地元の治験審査委員会により是認され、ヘルシンキ宣言に従って実施された。
ウエスタン・ブロッティングによるKITリン酸化の分析
HMC−1細胞(10/ml)、およびwt KIT(Ton.Kit.wt)またはKIT D816V(Ton.Kit.D816V.27)を含むTon.Kit.D816V.27(10/ml)細胞を、ダサチニブ(1pM、1nM、10nM、100nM、1μM)、PKC412(1μM)、AMN107(1μM)、イマチニブ(1μM)または対照培地と37℃で4時間インキュベーションした。阻害剤への暴露前、Ton.Kit.wt細胞およびTon.Kit.D816V.27細胞を、37℃で24時間、ドキシサイクリン(1μg/ml)とインキュベーションすることにより、KITの発現を誘導した。Ton.Kit.wt細胞の場合、rhSCF(100ng/ml)を添加することにより、KITリン酸化を誘導した。免疫沈降(IP)およびウエスタン・ブロッティングを記載された要領で実施する30、40。簡単に述べると、細胞を4℃で洗浄し、50mMのトリス、150mMのNaCl、1%nonidet P40(NP−40)、0.25%デオキシコール酸、0.1%ドデシル硫酸ナトリウム(SDS)、1mMのエチレン−ジアミン−四酢酸(EDTA)、1mMのNaF、1mMのフェニルメチルスルホニルフルオリドおよび1mMのNaVOを含むRIPA緩衝液(10細胞につき緩衝液1ml)に再懸濁する。4℃で30分間、プロテイナーゼ阻害剤カクテル(Roche)を補ったRIPA緩衝液中でインキュベーション後、ライゼートを遠心分離にかけた。IPについては、10細胞からのライゼートを、4℃で一晩、IP緩衝液(50mMトリス−Cl、pH7.4、150mMのNaCl、100mMのNaF、および1%NP40)中において抗KIT抗体1C1(ドイツ国チュービンゲン大学、Dr.H.-J.Buhringにより恵与された)43およびプロテインG Sepharose ビーズ(Amersham)とインキュベーションした。次いで、ビーズをIP緩衝液中で3回洗浄した。7.5%SDS−ポリアクリルアミドゲル電気泳動により還元的条件下でライゼートおよび免疫沈澱物を分離し、4℃で25mMのトリス、192mMのグリシンおよび20%メタノールを含む緩衝液中のニトロセルロース膜(Protran、Schleicher & Schuell、キーン、ニューハンプシャー)へ移した。膜を5%遮断試薬(Roche)中で1時間遮断し、次いで、抗KIT抗体1C1または抗ホスホ−タンパク質mAb 4G10(Upstate Biotechnology、レークプラシッド、ニューヨーク)と4℃で一晩インキュベーションした。抗体反応性を、ヒツジ抗マウスIgG抗体および Lumingen PS−3検出試薬(両方ともAmersham)により、 CL-Xposure フィルム(Pierce Biotechnology、ロックフォード、イリノイ)で視覚化した。
Ton.Kit.D816V.27細胞の増殖および機能に対する薬剤効果の評価
Ton.Kit.D816V.27細胞を、37℃で24〜48時間、ドキシサイクリン(1μg/ml)および様々な濃度のダサチニブまたはAMN107とインキュベーションした。細胞生存能力を、トリパンブルー排除試験により測定した。倒立顕微鏡によりクラスター形成を分析した。以前の研究は、Ton.Kit.D816V.27におけるKIT−D816Vの発現が顕著なクラスター形成に伴うこと、およびイマチニブではなくPKC412が、Ton.Kit.D816V.27細胞においてクラスター形成をダウンレギュレーションすることを示している38。本研究では、Ton.Kit.D816V.27細胞のクラスター形成に対するダサチニブ(1pM〜1μM)およびAMN107の効果を分析した。対照目的については、PKC412およびイマチニブの効果も調べた。クラスター形成を光学顕微鏡により測定し(強拡大視野=HPFごとのクラスターとして計数した)、対照(薬剤無しでドキシサイクリン単独=100%)のパーセントとして表した。実験は全てトリプリケイトで実施した。
H−チミジン取り込みの測定
増殖阻害薬剤効果を測定するため、HMC−1細胞を、37℃で48時間、96ウェル培養プレート(TPP、トラザディンゲン、スイス国)において、様々な濃度のダサチニブ(100fM〜10μM)、PKC412(100pM〜10μM)、AMN107(1nM〜100μM)、またはイマチニブ(3nM〜300μM)とインキュベーションした。経時変化実験では、HMC−1細胞を、12、24、36または48時間ダサチニブ(HMC−1.1:10nM;HMC−1.2:1μM)に暴露した。選択実験では、HMC−1細胞を、様々な濃度の2CdA(0.005〜10μg/ml)とインキュベーションした。一次細胞(ASM−AML患者からのbm細胞;対照bm細胞)を、対照培地、ダサチニブ(100pM〜10μM)、PKC412(100pM〜10μM)、AMN107(100pM〜10μM)、またはイマチニブ(100pM〜10μM)中で48時間培養した。インキュベーション後、1μCiのH−チミジンを加えた(37℃、12時間)。次いで、細胞を、Filtermate 196採取装置(Packard Bioscience)におけるフィルター膜(Packard Bioscience、メリデン、コネティカット)で採取した。フィルターを風乾し、結合した放射能をβ−カウンター(Top-Count NXT、Packard Bioscience)で計数した。細胞増殖に対する潜在的な付加的または相乗的薬剤効果を測定するため、HMC−1細胞(両サブクローン)を、一定割合の薬剤濃度での薬剤(ダサチニブ、PKC412、AMN107、イマチニブ、2CdA)の様々な組み合わせに暴露した。Calcusyn ソフトウェア(Calcusyn、Biosoft、ファーグソン、ミズーリ)を用いて組み合わせ指数(CI)値を計算することにより、薬剤相互作用(付加的、相乗的)を測定した44。1のCI値は付加的効果を示し、1未満のCI値は薬剤効果の相乗作用を示している。実験は全てトリプリケイトで実施した。
慣用的形態学および電子顕微鏡によるアポトーシスの評価
アポトーシスに対するTK−阻害剤の効果を、形態学的試験、フローサイトメトリー、および電子顕微鏡により分析した。典型的実験では、HMC−1細胞を、37℃で24時間、10%FCSを含むIMDM中の6ウェル培養プレート(TPP)において様々な濃度のダサチニブ(1pM〜1μM)または対照培地とインキュベーションした。アポトーシス細胞のパーセンテージを、ライト・ギムザ−染色サイトスピン標本で定量した。アポトーシスは、慣用的細胞形態学的基準に従って定義された45。HMC−1細胞におけるアポトーシスを確認するため、24時間、ダサチニブ(1pM、1nM、10nM、100nM、1μM)、PKC412(1μM)、または対照培地に暴露したHMC−1細胞(両サブクローン)を用いて、記載された要領46、47で電子顕微鏡検査を実施した。インキュベーション後、細胞を洗浄し、1時間0.1mol/Lカコジル酸ナトリウム緩衝液(pH7.4)で処理した2%パラホルムアルデヒド、2.5%グルタルアルデヒド、および0.025%のCaClに固定した。次いで、細胞を、洗浄し、2%寒天に懸濁し、遠心分離にかけた。ペレットを1.3%OsO(0.66mol/Lコリジン中で緩衝剤処理)で二次固定し、2時間、2%酢酸ウラニルおよびマレイン酸ナトリウム緩衝液(pH4.4)中で「一まとめにして」染色した。次いで、ペレットをすすぎ、アルコール系で脱水し、EPON812に埋封した。極薄片を切断し、金グリッド上に置いた。断片を酢酸ウラニルおよびクエン酸鉛で対比染色し、JEOL 1200 EX II 透過型電子顕微鏡(JEOL、東京、日本)で観察した。
Tunel検定法によるアポトーシスの評価
ダサチニブ(1pM、1nM、10nM、100nM、1μM)またはPKC412(100nM、1μM)に暴露後のHMC−1細胞におけるアポトーシスを確認するため、Tunel(in situ ターミナルトランスフェラーゼを用いたdUTP蛍光ニックエンド−ラベリング)検定法を、製造者の使用説明書に従って“In Situ Cell Death Detection Kit Fluorescein”(Roche Diagnostics、マンハイム、ドイツ国)を用いて実施した。簡単に述べると、細胞を、サイトスピン上に置き、RTで60分間、pH7.4、PBS中の4%パラホルムアルデヒドに固定し、洗浄し、次いで0.1%の TritonX-100 および0.1%クエン酸ナトリウム中で透過性にした。その後、細胞を洗浄し、37℃で60分間、CoCl、末端デオキシ−ヌクレオチジルエキソトランスフェラーゼ、およびフルオレセイン標識dUTPを含むターミナルトランスフェラーゼ反応溶液中でインキュベーションした。次いで、細胞を洗浄し、Nikon Eclipse E 800 蛍光顕微鏡(東京、日本)で分析した。
HMC−1細胞における活性化による表面抗原の発現の評価
HMC−1細胞(両サブクローン)における細胞表面抗原の発現を、対照培地またはTK阻害剤(ダサチニブ、1pM〜5μM;PKC412、1μM)含有培地中において24時間37℃で培養後、フローサイトメトリーにより測定した。薬剤とのインキュベーション後、細胞を洗浄し、新生物MCで異常(選択的)発現されることが知られている決定基を含む幾つかのMC分化抗原に対するPE−コンジュゲート抗体を用いる単色フローサイトメトリーにかけた48〜51。分析したマーカーは、CD2、CD13、CD63、CD87、CD117およびCD164であった。記載された要領30、37、51で FACScan(Becton Dickinson)においてフローサイトメトリーを実施した。
統計分析
阻害剤へのHMC−1細胞暴露後の増殖速度、アポトーシス、および表面発現レベル間の差異における有意性を測定するため、従属サンプルについてのスチューデントのt検定を適用した。pが0.05より小であるとき、結果は統計的に有意であるとみなされた。
結果
KIT−D816VのTK活性に対するダサチニブの効果
IPおよびウエスタン・ブロッティングで評価したところ、ダサチニブ(1nM〜1μM)は、HMC−1.1細胞(KIT D816Vではなく、KIT−V560Gを発現する)においてKITのリン酸化を減少させた(図11A)。両突然変異(KIT−V560GおよびKIT−D816V)を含むHMC−1.2細胞において、ダサチニブは、1μMでKITのリン酸化を減少させたが、それより低濃度ではKITのリン酸化を妨げなかった(図11B)。次に、我々は、ドキシサイクリンへの暴露後にBa/F3のwt KITを発現する(Ton.Kit.wt)細胞またはKIT D816Vを発現する(Ton.Kit.D816V.27)細胞に対するダサチニブの効果を調べた。Ton.Kit.wt細胞において、KITは、SCFの存在下でリン酸化されると思われ、Ton.Kit.D816V.27細胞において、KITは構成的にリン酸化されることが見出された。図11Cから明らかなように、ダサチニブ(10nM〜1μM)は、Ton.Kit.wt細胞においてKITのSCF−誘導リン酸化を減少させた。対照的に、Ton.Kit.D816V.27細胞(ドキシサイクリンへの暴露後にKIT−D816Vを発現する)では、ダサチニブは、0.1および1μMでKITのリン酸化を減少させたが、それより低濃度ではKIT−リン酸化を減少させ得なかった(図11D)。
HMC−1細胞におけるH−チミジン取り込みに対するTK−阻害剤の効果
経時変化実験において、HMC−1.1細胞およびHMC−1.2細胞の増殖に対するダサチニブの最大阻害効果は、36〜48時間後に観察される。図12Aは、これらの細胞の増殖に対するダサチニブ(HMC−1.1細胞については10nM;HMC−1.2細胞については1μM)の時間依存的効果を示す。図12Bで示されているところによると、ダサチニブは、用量依存的にHMC−1.1細胞およびHMC−1.2細胞におけるH−チミジン取り込みを妨げることが見出された。興味深いことに、HMC−1.2細胞におけるダサチニブの効果についてのIC50(200〜500nM)は、HMC−1.1細胞について得られたIC50値(1nM)と比べてかなり高かった(図12B;図17)。それにもかかわらず、ダサチニブは、イマチニブ(並行して試験した)よりも、モルに基づいた場合非常に有効にHMC−1.2細胞の増殖を阻害することが見出された。表2は、HMC−1.1細胞およびHMC−1.2細胞で適用されたTK阻害剤の効果について得られたIC50値の要約を示す。イマチニブ、AMN107およびPKC412の効果に関して、これらのデータは以前の結果を確認するものであった30
Figure 0005322639
wt KITまたはKIT D816Vを発現する(Ton.Kit.D816V.27)Ba/F3細胞の増殖に対するTK−阻害剤の効果
ダサチニブは、用量依存的にドキシサイクリン暴露(KIT−発現性)Ton.Kit.wt細胞のSCF−依存的増殖を妨げることが見出された(IC50:1nM〜10nM)(図12C)。Ton.Kit.D816V.27細胞においても、ダサチニブは、増殖および細胞生存能力を阻害することが見出された(図12D)。ダサチニブは、ドキシサイクリンの非存在下、すなわちKITの非存在下においてTon.Kit.wt細胞の増殖を妨げなかった(図12C)。同様に、ダサチニブは、KIT D816V(−ドキシサイクリン)の非存在下ではTon.Kit.D816V.27細胞において大きな増殖阻害効果をもたらすことはなかった(図12D)。さらに、別の対照実験において、ドキシサイクリン(1μg/ml)は、非トランスフェクションBa/F3細胞に対して増殖阻害効果を示さなかった(示さず)。
Ton.Kit.D816V.27細胞におけるKIT−D816V−依存的クラスター形成に対するダサチニブおよびAMN107の効果
以前に、我々は、KIT−D816Vが、Ba/F3細胞において肥満細胞分化およびクラスター形成を誘導することを証明しており、肥満細胞のクラスター形成がSMにおける一次所見および主たる疾病判定基準であることから、これは特に興味深いことである38。また、PKC412が、Ton.Kit.D816V.27細胞においてドキシサイクリン/KIT−D816V−誘導クラスター形成をダウンレギュレーションすることも報告されている38。本研究では、我々は、ダサチニブ(100nM〜1μM)および程度は劣るがAMN107(200nM〜1μM)が、Ba/F3細胞においてKIT−D816V−依存的クラスター形成を用量依存的に妨げることを見出した(図12Eおよび12F)。
ダサチニブは、AMLを伴うKIT D816V−陽性SMの患者において一次新生物細胞の増殖を阻害する
SMにおけるダサチニブの抗増殖薬剤効果を確認するため、我々は、AMLに伴うKIT D816V−陽性ASMの患者における一次新生物細胞を調べた。この患者において、ダサチニブ(IC50:0.3〜1.0nM)およびPKC412(IC50:10〜30nM)は、用量依存的に白血病細胞の自然発生的増殖(H−チミジンの取り込み)を阻害することが見出された。AMN107もまた増殖阻害効果を示したが(100〜300nM)、イマチニブ(IC50>1.0μM)がこの患者において新生物細胞の増殖を阻害することはなかった(図13)。対照試料、すなわち正常bm細胞では、ダサチニブも他の試験阻害剤も、H−チミジン取り込みに対する効果を示さなかった(図示せず)。
ダサチニブは、HMC−1細胞においてアポトーシスを誘導する
ダサチニブの増殖阻害効果の根元にある機構を調べるため、我々は、薬剤暴露後のHMC−1細胞におけるアポトーシスの形態学的および生化学的兆候を分析した。光学顕微鏡で評価したところ、ダサチニブは、両HMC−1サブクローンにおいてアポトーシスを誘導する(すなわち、アポトーシス細胞の数を増加させる)ことが見出された(図14Aおよび14B)。PKC412は対照として適用され、これもまた、両HMC−1サブクローンにおいてアポトーシスを誘導することが見出されたが、イマチニブは、HMC−1.1細胞でアポトーシスを誘発することが見出されたが、HMC−1.2細胞に対しては全く効果を示さなかった(図示せず)。HMC−1細胞に対するダサチニブのアポトーシス誘導効果を電子顕微鏡により確認した。事実、ダサチニブは、1μMでHMC−1.1細胞およびHMC−1.2細胞の両方においてアポトーシスを誘導した(図14C)。最後に、我々は、Tunel検定法でHMC−1細胞におけるダサチニブのアポトーシス誘導効果を立証し得た(図14Dおよび14E)。この検定法で、ダサチニブは、1〜1000nM間でHMC−1.1細胞においてアポトーシスを誘導し、100〜1000nM間でHMC−1.2細胞においてアポトーシスを誘導することが見出された。PKC412(1μM)も対照として並行試験にかけたところ、これもまた両細胞株においてアポトーシスを誘導した(図14Dおよび14E)。対照的に、イマチニブ(1μM)は、HMC−1.1細胞でのみアポトーシスを誘導したが、HMC−1.2細胞に対しては全く効果を示さず(図示せず)、以前のデータが確認された30
ダサチニブは、HMC−1細胞における活性化による細胞表面抗原の発現をダウンレギュレーションする
幾つかの細胞表面抗原、例えばCD2またはCD63は、典型的にはSMにおける新生物MCで(過剰)発現される48〜50。興味深いことに、これらの分子の中には、KIT D816V−依存的に新生物MCで発現され得るか38、または/およびヒト肥満細胞発生の初期段階で発現されるものもある51。従って、我々は、ダサチニブが、HMC−1細胞におけるこれらの表面抗原の発現に影響を及ぼすか否かを調べることにした。非刺激HMC−1.1細胞は、CD13、CD63、CD87、CD117およびCD164を発現することが見出され、HMC−1.2細胞は、CD2、CD13、CD63、CD87、CD117およびCD164を発現することから、以前のデータが確認された30、38、50。ダサチニブとHMC−1.1細胞のインキュベーションにより、CD13、CD63、CD87、およびCD117の発現の著しい減少がもたらされた(p<0.05)(図15C)。HMC−1.2細胞では、ダサチニブは、CD2、CD63およびCD87の発現を著しく減少させたが(p<0.05)、CD13、CD117、またはCD164の発現の著しい減少をもたらすことはなかった(図15D)。フローサイトメトリー実験におけるダサチニブのダウンレギュレーション効果は、図15E(HMC−1.1)および図15D(HMC−1.2)でCD63に関して例証されている。
ダサチニブは、HMC−1細胞において増殖阻害を誘発する際に他のTK阻害剤および2CdAと協同する
H−チミジン取り込みにより評価したところ、ダサチニブは、HMC−1細胞での増殖阻害の誘発においてPKC412、AMN107、イマチニブおよび2CdAと協同することが見出された(表3、図16)。HMC−1.1細胞の場合、試験された薬剤相互作用は全て本質的に相乗的であることが見出された(図16Aおよび16B)。対照的に、HMC−1.2細胞では、「ダサチニブおよびPKC412」および「ダサチニブおよび2CdA」の組み合わせのみが、明白な相乗作用を生じ(図16Cおよび16D)、他の薬剤組み合わせは、細胞増殖に対して相乗的ではなく付加的増殖阻害効果を示した(表3)。表3に示されているところでは、HMC−1.2細胞(上方パネル、灰色)およびHMC−1.1細胞(下方パネル、濃灰色)の増殖に対する協同的薬剤効果を、H−チミジン取り込みを測定することにより測定した。協同的薬剤効果をcalcusynソフトウェアにより計算した。
Figure 0005322639
薬剤相互作用:+、相乗的効果;±、付加的効果;−、拮抗的効果。
検討
SM患者の場合、MCの因子非依存的自律的増殖および蓄積は、疾病変異型全てに共通した独特の特徴である。体細胞TK突然変異D816Vは、KITの構成的活性化および細胞の自律的増殖に関与すると考えられるSM関連欠損である13〜17。従って、最近では、KIT−D816VのTK活性、すなわち新生物細胞の増殖/蓄積を阻害する薬理学的化合物を同定する試みが為されている9〜12。我々は、新規TK阻害剤ダサチニブが、KIT−D816VのTK活性および新生物細胞における幾つかのKIT D816V依存的疾患関連機能を遮断することを報告した。さらに、我々は、ダサチニブが、新生物MCにおいて増殖阻害を誘発する際にPKC412および他の標的および慣用的薬剤と相乗作用することを証明している。
BMS−354825としても知られているダサチニブは、BCR/ABLおよびKITを含む幾つかのTKに対して優れた効果を発揮する新規TK阻害剤であり、幾つかのsrcキナーゼに対して重大な活性を示す33〜35。その「TK−ターゲッティング」活性に基づき、ダサチニブは、最近では様々な骨髄新生物における新生物細胞の増殖を阻害し得る抗新生物薬として考えられている33〜35。本研究で、我々は、ダサチニブが、SM関連腫瘍タンパク質KIT−D816VのTK活性を打ち消し、このKIT突然変異をもつヒトMCのインビトロ増殖を阻害することを見出しており、これは以前の発表を確認するものである34、35。さらに、我々は、ダサチニブが、Ba/F3細胞におけるKIT−D816V−依存的クラスター形成およびHMC−1.2細胞におけるCD2およびCD63の発現を妨げることを見出した。すなわち、ダサチニブは、新生物MCにおける幾つかの疾患(SM)関連およびKIT−D816V−依存的機能を遮断する。増殖阻害に関して、wt KITまたはKIT G560Vに対するダサチニブの効果が、KIT D816Vで見られる効果と比べてかなり優れていることは、興味深い観察結果であった。最近では、類似した観察結果がAMN107およびイマチニブについても報告されている30。しかしながら、KIT突然変異D816Vはイマチニブに対してほぼ完全な耐性を付与し、他の2種のTK阻害剤、すなわちAMN107およびダサチニブは、KIT D816Vに対して相当な活性を保持しており、モルに基づいてAMN107と比べた場合、ダサチニブについて得られたIC50値の方が低いが、このことは、種々の薬剤標的相互作用またはダサチニブがKITのTK活性だけでなく、可能性のある他の幾つかの標的、例えばsrcキナーゼも打ち消すという事実により説明され得る。HMC−1.2細胞に対するダサチニブの増殖阻害効果が薬理学的濃度で生じるということは、興味深い観察結果であり、以前の発表を確認するものであった34、35
ほとんどの場合、TK阻害剤は、後続のアポトーシスを伴うTK依存的細胞増殖を遮断することにより増殖阻害剤として作用する30、35。同様に、ダサチニブの場合、我々は、HMC−1細胞の増殖阻害が、TK活性の喪失に関連し、アポトーシスの兆候を伴うことを証明し得た。ダサチニブのアポトーシス誘導効果は、光学および電子顕微鏡により、およびTunel検定法で証明され得た。予想通り、ダサチニブは、HMC−1.2細胞よりもHMC−1.1細胞に対して強力なアポトーシス誘導効果を示しており、このことは、最近発表された結果と一致している35
SMにおける重大な特徴および主たるWHO判定基準は、内臓におけるMCのクラスター形成である41、42。最近、我々は、KIT D816Vが、Ba/F3細胞において肥満細胞分化およびクラスター形成を誘導することを立証した38。すなわち、MCクラスター形成は、SMの病因における最初の極めて重要な段階であり得る。本研究で、我々は、ダサチニブおよびAMN107が、Ba/F3細胞においてKIT D816V誘導クラスター形成を阻害することを立証し得た。この観察結果は、これらの薬剤の特異的作用および有効性についてのさらなる証拠を提供している。
幾つかの細胞表面膜抗原は、典型的には新生物MCで(過剰)発現される48〜50。同様に、正常MCとは対照的に、SMにおける新生物MCは、CD2およびCD25を発現する48〜50。さらに、幾つかの細胞表面分子、例えばCD63は、正常MCと比べた場合新生物MCの方で過剰発現される49。(CD63のように)場合によっては、CD分子の発現は、KIT−D816V依存的なものであり得る38。従って、我々は、ダサチニブによるKIT D816Vのターゲッティングが、これらのCD抗原の発現の減少に伴うか否かを調べることにした。我々の研究結果は、ダサチニブが、(KIT D816Vを呈する)HMC−1.2細胞においてCD2、CD63およびCD87の発現をダウンレギュレーションし、CD13、CD117=KIT、またはCD164の発現の有意な阻害は見出されなかったことを示している。反対に、HMC−1.1細胞の場合、ダサチニブは、CD13およびKITの発現をダウンレギュレーションすることが見出された。この矛盾に関する一つの説明は、ダサチニブに対する2種のHMC−1サブクローンの感受性(IC50)の違いである。別の可能性は、HMC−1.2細胞では、CD13およびKITが、薬剤誘導モジュレーションに対して一般に感受性を示さないことである。この仮説は、PKC412に関するIC50値は2種のHMC−1サブクローンにおいて同一であるが、CD13およびKITが同化合物とのインキュベーション後も同レベルで発現されたという観察結果により裏付けられる。
多くの最近のデータは、TK阻害剤による骨髄新生物の単剤処置では、長期間にわたって病気を制御するのに不十分であり得ることを示唆している。これは、イマチニブおよび進行性CMLについて詳細に記録されており51、52、ASMまたはMCL患者にも当てはまり得る29。すなわち、これらの患者の多くからは薬剤耐性が見出される。耐性を克服するために、若干の薬理学的戦略が構想され得る。妥当な一方法は、薬剤の組み合わせを適用することであり得る。
以前の研究で、我々は、PKC412、AMN107、および2CdAが、HMC−1細胞において強力な協同的薬剤効果を呈すること見出した30。しかしながら、KIT D816Vを欠くHMC−1.1細胞ではほとんどの薬剤組み合わせにより相乗効果が見られるが、KIT D816VをもつHMC−1.2細胞の場合、(付加的なものに過ぎず)相乗的薬剤相互作用は全く見られなかった。従って、我々は、単剤としてKIT D816Vをもつ肥満細胞において強力な効果を呈するダサチニブが、KIT D816Vの他の強力な阻害剤と組み合わせたとき、これらの細胞に対して相乗効果をもたらすか否かを知ることに非常に関心があった。実際、我々の結果は、ダサチニブおよびPKC412並びにダサチニブおよび2CdA、すなわちASMおよびMCLの処置に使用される薬剤54が、HMC−1.2細胞の増殖を相乗的に阻害することを示している。我々の知る限り、これは、KIT D816Vをもつ新生物MCの増殖に対して相乗効果を生じさせるTK阻害剤の第一の組み合わせである。
要約すると、我々は、ダサチニブおよびPKC412が、ASMおよびMCLの処置にとって最も有望な標的薬剤であることを証明した。我々のデータに基づくと、ASMまたはMCLの患者における治療を改良するためにこれらの薬剤の組み合わせまたはこれらの薬剤および2CdA間の組み合わせの適用を考えることは妥当であると思われる。
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図1A−Dは、新生物細胞におけるKITリン酸化に対するTK阻害の効果を示す。 図2A−Dは、HMC−1細胞の増殖に対するPKC412、AMN107およびイマチニブの効果を示すグラフである。 図3A−Bは、Ton.Kit.細胞におけるH−チミジン取り込みに対するPKC412、AMN107およびイマチニブの効果を示すグラフである。 図4は、D816Vを呈する一次新生物(肥満)細胞の増殖のPKC412ダウンレギュレーションを示すグラフである。 図5A−Fは、HMC−1細胞のアポトーシスに対するTK阻害剤の効果を表すグラフである。 図6A−Dは、HMC−1細胞におけるPKC412−誘導アポトーシスの電子顕微鏡検査の結果を示す。 図7は、37℃で24時間、対照培地(対照)、PKC412(1μM)、AMN107(1μM)またはイマチニブ(1μM)に暴露されたHMC−1.2細胞を示す。 図8A−Hは、Tunel検定法により評価されたHMC−1細胞におけるアポトーシスを示す。 図9A−Bは、HMC−1.2細胞における細胞表面抗原の発現に対するTK阻害剤の効果を表すグラフである。 図10A−Jは、HMC−1細胞の増殖に対する相乗的薬剤効果を表すグラフである。 図11A−Dは、新生物細胞におけるKITリン酸化に対するダサチニブの効果を表す。 図12A−Fは、HMC−1細胞の増殖およびBaF/3細胞の増殖およびクラスター形成に対するダサチニブの効果を表す図である。 図13は、白血病を伴うKIT D816V−陽性SMを呈する患者においてダサチニブが一次新生物細胞の増殖をダウンレギュレーションすることを示している。 図14A〜Cは、ダサチニブがHMC−1細胞においてアポトーシスを誘導することを示している。 図15A〜Fは、HMC−1細胞における細胞表面抗原の発現に対するダサチニブの効果を表す。 図16A〜Dは、HMC−1細胞の増殖に対する相乗的薬剤効果を表す。 図17は、37℃で48時間、培養培地または示されている様々な濃度のダサチニブとインキュベーションしたHMC−1.2細胞を表す。

Claims (3)

  1. 発癌性KIT−V560またはKIT−D816V突然変異に関連する全身性肥満細胞症の処置または予防用医薬であって、式(I):
    Figure 0005322639
    で示される化合物またはその医薬上許容される塩と、式(II):
    Figure 0005322639
    で示される化合物またはその医薬上許容される塩を組み合わせ含む、医薬。
  2. 全身性肥満細胞症がイマチニブに耐性を示すものである、請求項1記載の医薬。
  3. 全身性肥満細胞症が、発癌性KIT−D816V突然変異に関連するものである、請求項1記載の医薬。
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