JP5461201B2 - 抗がん剤感受性の判定方法 - Google Patents

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Description

本発明は、対象となる患者のがんが、使用しようとする抗がん剤に治療反応性を有するか否かを判定するために用いる抗がん剤感受性判定マーカー及びその応用に関する。
抗がん剤には、アルキル化剤、白金製剤、代謝拮抗剤、抗がん性抗生物質、抗がん性植物アルカロイド等の種類がある。そしてこれらの抗がん剤にはがんの種類によって効果を示す場合と効果を示さない場合がある。しかし、有効であると認められている種類のがんであっても、個々の患者によって効果を示す場合と効果を示さない場合があることが知られている。このような個々の患者のがんに対して抗がん剤が効果を示すか否かを抗がん剤感受性という。
オキサリプラチン(SP−4−2)−[(1R,2R)−cyclohexane−1,2−diamine−κN,κN’][ethanedioato(2−)−κO,κO]platinum(IUPAC)は第三世代白金錯体系抗悪性腫瘍薬である。作用機序は先行薬剤であるシスプラチン(CDDP)やカルボプラチン(CBCDA)と同様、DNA塩基との架橋形成によるDNA合成阻害、蛋白合成阻害と考えられているが、CDDPやCBCDAが無効な大腸癌に対してもオキサリプラチン(L−OHP)は抗腫瘍効果を示し、従来の白金錯体系抗悪性腫瘍薬とは異なる抗腫瘍スペクトルを示す。アメリカでは2004年1月にフルオロウラシル(5−FU)/レボホリナート(LV)との併用で転移性結腸・直腸癌のファーストライン治療として承認されており、日本においても2005年4月、治癒切除不能な進行・再発の結腸・直腸癌に対するレボホリナート及びフルオロウラシルの静脈内持続投与法との併用(FOLFOX4法)にて薬価収載された。進行再発大腸癌の治療は、1990年代前半まで行なわれていた5−FU/LV療法での生存率は10〜12ヶ月であったのに対し、オキサリプラチンを加えたFOLFOX療法での生存期間は19.5ヶ月とほぼ2倍にまで到達している。また、stageII/III症例を対象とした試験において、術後補助療法における5−FU/LV療法と比較したFOLFOX療法の有用性も報告されており、まだ未承認ながら今後の大腸癌術後補助療法への拡大と患者への有益性が期待できる薬剤である。
しかし、それでもなお進行再発大腸癌に対するFOLFOX療法の奏効率は50%程度であり、換言すれば治療を受けた患者の半数は効果が得られていないことを意味する。また、オキサリプラチンの使用により好中球減少症のほか高頻度の末梢神経障害を呈し、これは致死的副作用ではないものの治療継続を困難にする因子ともなっている。したがって、治療開始前に効果の期待できる患者(レスポンダー)と、効果の期待できない患者(ノンレスポンダー)を予測・診断できれば、有効性と安全性の高い化学療法が実現する。さらに、一般にがん化学療法の治療スケジュールは長期に渡るため、治療継続中における抗がん剤に対する感受性の経時的モニターは治療継続の是非の判定を可能とし、患者負担や副作用軽減につながるのみならず医療経済の観点からも有用であると考えられる。個々の患者における治療反応性を予測して適切な治療を選択する“Personalized Medicine”のための治療反応性予測バイオマーカーの確立は急務である。
オキサリプラチンの治療反応性に関連する因子としては、主に、
1)オキサリプラチンによりもたらされる損傷DNAの除去・修復能の亢進
2)細胞内におけるオキサリプラチン(活性化体)の不活化(解毒)
3)オキサリプラチンの細胞内蓄積量の低下
などが関与していると考えられており、大腸癌患者を対象にしたオキサリプラチン+5−FU併用療法における治療反応性や予後予測因子として1)〜3)と関連する臨床研究が行われている。
1)に関しては、ヌクレオチド除去修復(nucleotide excision repair:NER)に重要な役割を果たすExcision repair cross−complementing group 1(ERCC1)について、腫瘍内ERCC1遺伝子発現量が予後因子であるとする報告(非特許文献1)や、ERCC1の一塩基多型(SNP)の一つであるC118TについてC/Cホモ接合体を有する患者では、少なくとも1つ以上のTアレルを有する患者よりも良好な生存率が報告されている(非特許文献2)。Xeroderma pigmentosum D(XPD、ERCC2としても知られている)ではLys751Glnのアミノ酸変異を伴う遺伝多型が腫瘍縮小率や生存期間に関与するとの報告がなされている(非特許文献2、3)。塩基除去修復(base excision repair:BER)においては、アルキル化剤への曝露などにより形成されるDNA一本鎖切断の効率的な修復に関わると考えられているタンパク質をコードするX−ray repair cross−complementing group 1(XRCC1)のArg399Glnのアミノ酸変異を伴う遺伝多型と腫瘍縮小効果との関係が報告されたが(非特許文献4)、同じ患者を対象としたその後の解析により臨床予後には影響しないことが報告されている(非特許文献2)。シスプラチンへの感受性低下にはDNAミスマッチ修復(DNA mismatch repair:MMR)も関与していると考えられているが、in vitroの検討ではオキサリプラチンによるDNA損傷部位の修復にMMRは関与しないことが報告されている(非特許文献5)。
2)に関して、Glutathione−S−transferase(GST)は解毒・代謝の第II相反応を担う酵素の一つであり、DNA白金付加体とglutathioneとの抱合体形成を触媒することで、薬剤を不活化する。GSTサブタイプのうち、GSTP1は大腸癌での発現量が高く、Ile105Valのアミノ酸変異を伴う遺伝多型と生存期間が関連する(生存期間の中央値:Ile/Ile 7.9ヶ月、Ile/Val 13.3ヶ月、Val/Val 24.9ヶ月)ことが報告されている(非特許文献6)。
3)に関しては、培養細胞を用いた検討では、有機カチオントランスポーター(OCTs)がオキサリプラチンの細胞内への輸送と感受性に関与することが報告されている他(非特許文献7)、ATP7A、ATP7Bなどの銅や重金属の輸送に関与するトランスポーターと感受性との関連についても報告されている(非特許文献8、9)。ただし、これらの発現とオキサリプラチン治療反応性との関連について臨床的検討は行なわれていない。
FOLFOX療法を受けた進行大腸癌患者を対象とした最近の臨床研究においては、ERCC1の遺伝多型(Asn118Asn)とXPDの遺伝多型(Lys751Gln)が独立して無増悪期間(PFS)と関連することが報告されているが、GSTP1(Ile105Val)についてはPFSとの関連は見出されず、オキサリプラチン誘発神経毒性と関連する傾向が認められている(非特許文献10)。
In vitroの検討では、白金錯体系の先行薬剤であるシスプラチンの耐性関連因子については数多くの報告がなされており、オキサリプラチンについてもFAS/FASL、Bcl−xLなどのアポトーシス関連因子との関連も報告されている(非特許文献11、12)。しかし、オキサリプラチンはシスプラチンとはがん種により異なる治療反応性を示すことに加え、オキサリプラチンの細胞障害活性を担う白金DNA付加体に対するがん細胞の細胞応答はほとんど解明されておらず、オキサリプラチンを用いた化学療法に対する治療反応性を予測し得る明確なバイオマーカーは未だ確立されていない。
先行技術文献
J.Clin.Oncol.19,4298−4304(2001) Br.J.Cancer 91,344−354(2004) Cancer Res 61,8654−8658(2001) Anticancer Res.21,3075−3079(2001) Cancer Res.56,4881−4886(1996) J.Natl.Cancer Inst.94,936−942(2002) Cancer Res.66,8847−8857(2006) Mol.Pharmacol.66,25−32(2004) Clin.Cancer Res.10,4661−4669(2004) J.Clin.Oncol.25,1247−1254(2007) Clin.Cancer Res.11,4770−4774(2005) J.Biol.Chem.279,46113−46121(2004)
本発明の目的は、個々の患者の治療反応性を判別できる抗がん剤感受性判定マーカー及びそれを利用する新たながん治療手段を提供することにある。
そこで本発明者らは、ヒトがん細胞株を培養し、それらの細胞内タンパク質について表面エンハンス型レーザー脱離イオン化飛行時間型質量分析計(SELDI−TOF MS)を用いて抗がん剤感受性判定マーカーの探索を行ったところ、抗がん剤に対する感受性の低下に伴い発現量が上昇するタンパク質を見出し、そのタンパク質が、質量分析計において、m/z 10,800〜11,400のピークとして検出される3種類のタンパク質であることを見出した。そして、さらに当該タンパク質について検討したところ、それらは、カルシウム結合EF−handモチーフをもつS100タンパク質ファミリーの一員として知られているカルシウム結合タンパク質S100A7、S100A8及びS100A10であることを見出した。
かかる知見に基づき、さらに検討した結果、がん患者由来の生体試料中の当該S100A7、S100A8又はS100A10の濃度を測定すれば、当該がん患者のがんが抗がん剤に対する感受性を有するか否かを判定できること、また、この物質の発現抑制を指標とすれば抗がん剤感受性亢進剤のスクリーニングが可能になること、さらに当該抗がん剤感受性亢進剤と感受性亢進の対象となる抗がん剤を併用すれば、当該抗がん剤の治療効果が飛躍的に向上することを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、カルシウム結合タンパク質S100A7、S100A8又はS100A10を含有する抗がん剤感受性判定マーカーを提供するものである。
また、本発明は、検体中の前記S100A7、S100A8又はS100A10を測定することを特徴とする抗がん剤感受性の判定方法を提供するものである。
また、本発明は、検体中の前記S100A7、S100A8又はS100A10を測定するためのプロトコールを含むことを特徴とする抗がん剤感受性の判定方法を実施するためのキットを提供するものである。
さらに本発明は、前記S100A7、S100A8又はS100A10の発現抑制を指標とする抗がん剤感受性亢進剤のスクリーニング方法を提供するものである。
さらにまた本発明は、上記のスクリーニング方法により得られた抗がん剤感受性亢進剤を提供するものである。
さらに本発明は、上記の抗がん剤感受性亢進剤と、感受性亢進の対象となる抗がん剤とを組み合せてなるがん治療用組成物を提供するものである。
さらに本発明は、上記の抗がん剤感受性亢進剤と、感受性亢進の対象となる抗がん剤との組み合せの、がん治療薬製造のための使用を提供するものである。
さらに本発明は、上記の抗がん剤感受性亢進剤と、感受性亢進の対象となる抗がん剤とを投与することを特徴とするがん治療方法を提供するものである。
本発明の抗がん剤感受性判定マーカーを用いれば、個々の患者の抗がん剤感受性を治療開始前に適確に判定できる結果、治療効果の高い抗がん剤の選択が可能となる。さらに効果が得られない抗がん剤の使用を回避できるため不必要な副作用を回避できる。また、抗がん剤を用いた治療スケジュールは長期に及ぶため、治療継続中においても治療サイクルごとに抗がん剤感受性を判定することにより、そのがんにおける抗がん剤に対する感受性の経時的評価が可能となり、治療を継続すべきか否かの判定ができる。その結果、治療効果の得られない抗がん剤の継続投与に伴うがんの進行、副作用の増大を防止でき、患者の負担軽減、医療費の削減にもつながる。
さらに、また、このマーカーを用いれば、抗がん剤感受性を亢進させる薬剤がスクリーニングでき、その対象となった抗がん剤と抗がん剤感受性亢進剤とを併用すれば、がん治療効果が飛躍的に向上する。
各がん細胞株におけるオキサリプラチン(L−OHP)感受性を示す図である。 各がん細胞株におけるオキサリプラチン(L−OHP)に対する感受性とタンパク質A1のピーク強度の変化を示す図である。 タンパク質A1のピーク強度と各がん細胞株におけるオキサリプラチン(L−OHP)感受性との相関を示す図である。 タンパク質A1のピーク強度と各がん細胞株におけるシスプラチン(CDDP)感受性との相関を示す図である。 タンパク質A1のピーク強度と各がん細胞株におけるシスプラチン(CDDP)感受性との関係を示す図である(シスプラチンに対するIC50値を、10μMをカットオフ値として2群に分類して比較)。 タンパク質A1のピーク強度と各がん細胞株におけるSN−38感受性との関係を示す図である(SN−38に対するIC50値を、20nMをカットオフ値として2群に分類して比較)。 プロテインチップアレイを用いたSELDI−TOF MS分析によるタンパク質A1の分子量を示す図である。 2種類の大腸癌細胞株HT−29(タンパク質A1が高発現)及びCOLO320(タンパク質A1が低発現)の2次元電気泳動展開図とLC/MS/MS分析のためのスポット選択を示す。 タンパク質A2のピーク強度と各がん細胞株におけるオキサリプラチン感受性との相関を示す図である。 タンパク質A3のピーク強度と各がん細胞株におけるオキサリプラチン感受性との関係を示す図である(オキサリプラチンに対するIC50値を、5.0μMをカットオフ値として2群に分類して比較)。 プロテインチップアレイを用いたSELDI−TOF MS分析によるタンパク質A2(Protein S100−A8、S100 calcium−binding protein A8)及びタンパク質A3(Protein S100−A7、S100 calcium−binding protein A7)を示す図である。 S100A9のピーク強度と各がん細胞株におけるオキサリプラチン感受性との関係を示す図である(オキサリプラチンに対するIC50値を、5.0μMをカットオフ値として2群に分類して比較)。 HT−29(S100A10が高発現)及びCOLO320(S100A10が低発現)における、ウエスタンブロット法を用いたS100A10の検出を示す図である。
発明を実施するための形態
本発明における抗がん剤感受性判定マーカーは、S100A7、S100A8又はS100A10を含むものである。これらのタンパク質は、表面エンハンス型レーザー脱離イオン化飛行時間型質量分析計(SELDI−TOF MS)において、m/z 10,800〜10,900(S100A8)、m/z 11,000〜11,100(S100A10)及びm/z 11,300〜11,400(S100A7)のピークとしてそれぞれ検出されるタンパク質である。
これらのタンパク質S100A7、S100A8及びS100A10(以下タンパク質Aともいう)は、後記実施例に示すように、培養がん細胞の細胞内タンパク質の発現をSELDI TOF MSを用いて検討した結果、オキサリプラチン感受性(IC50値)、シスプラチン感受性(IC50値)、イリノテカン感受性又はSN−38感受性(IC50値)と有意な相関性を有していた。すなわち、オキサリプラチン、シスプラチン、イリノテカン又はSN−38高感受性のがん細胞ではタンパク質Aの発現量は低く、オキサリプラチン、シスプラチン、イリノテカン又はSN−38低感受性のがん細胞ではタンパク質Aの発現量は高かった。従って、タンパク質Aは、抗がん剤感受性判定マーカー、さらに白金錯体系抗がん剤又は植物アルカロイド系抗がん剤の感受性判定マーカー、特にオキサリプラチン、シスプラチン、イリノテカン、SN−38又はそれらの塩の感受性判定マーカーとして有用である。
ここで、S100A8とS100A7は、S100A10と結合する可能性があることが知られている(Journal of Proteome Research 2005;4:1717−1721)ことから、抗がん剤感受性に対してこれらが何らかの相互作用を有する可能性もあり、また、これらの結合体も抗がん剤の感受性マーカーとして使用できる可能性がある。さらに、S100A10は、自身のダイマーと、アネキシンA2(Annexin−2、Annexin II、Lipocortin II、Calpactin I heavy chain、Chromobindin−8、p36、Protein I、Placental anticoagulant protein IV、PAP−IV)のダイマーによりヘテロテトラマーを形成することも知られていることから、アネキシンA2もS100A10と同様に、抗がん剤感受性の判定マーカーとして使用できる可能性がある。
本発明の抗がん剤感受性判定マーカーの対象となる抗がん剤としては特に限定されないが、例えばオキサリプラチン、シクロフォスファミド(cyclophosphamide)、イフォスファミド(ifosfamide)、チオテパ(thiotepa)、メルファラン(melphalan)、ブスルファン(busulfan)、ニムスチン(nimustine)、ラニムスチン(ranimustine)、ダカルバジン(dacarbazine)、プロカルバジン(procarbazine)、テモゾロミド(temozolomide)、シスプラチン(cisplatin)、カルボプラチン(carboplatin)、ネダプラチン(nedaplatin)、メトトレキサート(methotrexate)、ペメトレキセド(pemetrexed)、フルオロウラシル(fluorouracil)、テガフール/ウラシル(tegaful・uracil)、ドキシフルリジン(doxifluridine)、テガフール/ギメラシル/オテラシル(tegaful・gimeracil・oteracil)、カペシタビン(capecitabine)、シタラビン(cytarabine)、エノシタビン(enocitabine)、ゲムシタビン(gemcitabine)、6−メルカプトプリン(6−mercaptopurine)、フルダラビン(fuludarabin)、ペントスタチン(pentostatin)、クラドリビン(cladribine)、ヒドロキシウレア(hydroxyurea)、ドキソルビシン(doxorubicin)、エピルビシン(epirubicin)、ダウノルビシン(daunorubicin)、イダルビシン(idarubicine)、ピラルビシン(pirarubicin)、ミトキサントロン(mitoxantrone)、アムルビシン(amurubicin)、アクチノマイシンD(actinomycin D)、ブレオマイシン(bleomycine)、ペプレオマイシン(pepleomycin)、マイトマイシンC(mytomycin C)、アクラルビシン(aclarubicin)、ジノスタチン(zinostatin)、ビンクリスチン(vincristine)、ビンデシン(vindesine)、ビンブラスチン(vinblastine)、ビノレルビン(vinorelbine)、パクリタキセル(paclitaxel)、ドセタキセル(docetaxel)、イリノテカン(irinotecan)、イリノテカン活性代謝物(SN−38)、ノギテカン(nogitecan、topotecan)、エトポシド(etoposide)、プレドニゾロン(prednisolone)、デキサメタゾン(dexamethasone)、タモキシフェン(tamoxifen)、トレミフェン(toremifene)、メドロキシプロゲステロン(medroxyprogesterone)、アナストロゾール(anastrozole)、エキセメスタン(exemestane)、レトロゾール(letrozole)、リツキシマブ(rituximab)、イマチニブ(imatinib)、ゲフィチニブ(gefitinib)、ゲムツズマブ・オゾガマイシン(gemtuzumab ozogamicin)、ボルテゾミブ(bortezomib)、エルロチニブ(erlotinib)、セツキシマブ(cetuximab)、ベバシズマブ(bevacizumab)、スニチニブ(sunitinib)、ソラフェニブ(sorafenib)、ダサチニブ(dasatinib)、パニツムマブ(panitumumab)、アスパラギナーゼ(asparaginase)、トレチノイン(tretinoin)、三酸化ヒ素(arsenic trioxide)、又はそれらの塩、又はそれらの活性代謝物等が挙げられる。このうち白金錯体系抗がん剤及び植物アルカロイド系抗がん剤が好ましく、特にオキサリプラチン、シスプラチン、イリノテカン、SN−38又はそれらの塩が好ましい。
本発明の抗がん剤感受性判定マーカーを用いて抗がん剤感受性を判定するには、検体中のタンパク質Aを測定すればよい。ここで、検体としては、がんを有する被験者(がん患者)由来の生体試料、例えば血液、血清、血漿、がん組織生検検体、がん摘出手術標本、便、尿、腹水、胸水、脳脊髄液、喀痰等が挙げられるが、血清が特に好ましい。
また、本発明の対象となるがんとしては、咽頭がんを代表とする口唇、口腔及び咽頭がん、食道がん、胃がん、結腸・直腸がんなどを代表とする消化器がん、肺がんを代表とする呼吸器及び胸腔内臓器がん、骨及び関節軟骨がん、皮膚の悪性黒色腫、有棘細胞がん及びその他の皮膚のがん、中皮腫を代表とする中皮及び軟部組織がん、乳房がん、子宮がん、卵巣がんを代表とする女性性器がん、前立腺がんを代表とする男性性器がん、膀胱がんを代表とする尿路がん、脳腫瘍を代表とする眼、脳及び中枢神経系がん、甲状腺及びその他の内分泌腺がん、非ホジキンリンパ腫やリンパ性白血病を代表とするリンパ組織、造血組織及び関連組織がん、及びこれらを原発巣とする転移組織のがん等が挙げられるが、特に胃がんや結腸・直腸がんに対して好適に利用できる。
検体中のタンパク質Aの測定手段は、例えばSELDI−TOF MS、免疫学的測定法等により測定可能である。
ここでSELDI−TOF MSによる測定は後記実施例に記載の方法によって行うことができる。また、免疫学的測定法においては、抗タンパク質A抗体を用いる免疫学的測定法が好ましい。用いる抗タンパク質A抗体はモノクローナル抗体でもポリクローナル抗体でもよい。より具体的には、例えば、ラジオイムノアッセイ、エンザイムイムノアッセイ、蛍光イムノアッセイ、発光イムノアッセイ、免疫沈降法、免疫比濁法、ウエスタンブロット、免疫染色、免疫拡散法などを挙げることができるが、好ましくはウエスタンブロット又はエンザイムイムノアッセイであり、特に好ましいのはウエスタンブロット、酵素結合免疫吸着定量法(enzyme−linked immunosorbent assay:ELISA)(例えば、sandwich ELISA)である。
対象とする抗がん剤に対する感受性を判定するには、抗がん剤投与前のがん患者由来の生体試料中のタンパク質A濃度を測定し、タンパク質Aの濃度が所定の標準濃度より高いと判断される濃度を有する場合は、そのがんは対象とする抗がん剤に対して感受性ではないと判定できる。また、抗がん剤投与中のがん患者由来の生体試料中のタンパク質A濃度を治療サイクルごとに測定しモニタリングしていくことにより、そのがんにおける対象とする抗がん剤に対する感受性を経時的に評価できるため、治療を継続すべきか否かの判定マーカーとなる。
対象とする抗がん剤に対して感受性を有さない場合は、その薬効を期待することができず、抗がん剤による副作用のみが発現すると考えられるため、本発明における抗がん剤感受性判定マーカーは、不必要な副作用の発現もしくは無効な治療継続に伴うがんの進行や副作用の増大を回避するためのマーカーとしても使用できる。
また、タンパク質Aの濃度が所定の標準濃度より低いと判断される濃度を有する場合は、そのがんは対象とする抗がん剤に対して感受性を有すると判定できるため、治療効果を期待できる患者を積極的に選出するためのマーカーとしても使用できる。
さらに、タンパク質Aを指標とすれば、抗がん剤がスクリーニングできる。すなわち、in vitroでは、例えば、タンパク質Aの濃度が高い各種がん細胞株をある物質で曝露後に殺細胞効果が現れれば、その物質はオキサリプラチン等の白金錯体系抗がん剤、イリノテカン等の植物アルカロイド系抗がん剤や前記の既存の抗がん剤に対する感受性が低いがんに対しても有効な抗がん剤である。また、in vivoでは、例えば、担癌動物であってその生体試料中のタンパク質Aの濃度が高い動物にある物質を投与した後、腫瘍縮小効果が現れれば、その物質はオキサリプラチン等の白金錯体系抗がん剤、イリノテカン等の植物アルカロイド系抗がん剤や前記の既存の抗がん剤に対する感受性が低いがんに対しても有効な抗がん剤である。タンパク質Aが高濃度である各種がん細胞株や、担癌動物であってその生体試料中のタンパク質Aの濃度が高い動物を用いてタンパク質Aを指標としたスクリーニングを行なうことにより、当該物質が、オキサリプラチン等の白金錯体系抗がん剤、イリノテカン等の植物アルカロイド系抗がん剤や前記の既存の抗がん剤に対する感受性が低いがんに対しても抗腫瘍効果を示す抗がん剤として有用であるかどうかを判定することができる。抗がん剤開発に伴う労力や費用の削減という面からも大きな効果が期待できる。
本発明の抗がん剤感受性の判定方法を実施するには、検体中のタンパク質Aを測定するためのプロトコールを含むキットを用いるのが好ましい。当該キットには、タンパク質A測定試薬、測定試薬の使用方法、及び抗がん剤感受性の有無を判定するための基準等が含まれる。当該基準には、タンパク質Aの標準濃度、高いと判断される濃度、低いと判断される濃度、測定結果に影響を与える要因とその影響の程度等が含まれ、これらの濃度は対象とする抗がん剤ごとに設定することが可能である。当該基準を用いて、前記のように判定することができる。
タンパク質Aの発現抑制を指標とすれば、抗がん剤感受性亢進剤がスクリーニングできる。すなわち、in vitro又はin vivoにおいてタンパク質Aの発現を抑制する物質は、抗がん剤感受性を亢進する。例えば、in vitroでは、各種がん細胞株において抗がん剤の非存在下或いは存在下でタンパク質Aの濃度を低下させる物質は、当該抗がん剤の感受性を亢進する物質(抗がん剤感受性亢進剤)である。またin vivoでは、担癌動物における抗がん剤投与前、もしくは投与中において、タンパク質Aの濃度の低下を亢進させる物質は、当該抗がん剤の感受性を亢進する物質(抗がん剤感受性亢進剤)である。
かくして得られた抗がん剤感受性亢進剤と感受性亢進の対象となる抗がん剤とを併用すれば、当該抗がん剤の治療効果が飛躍的に向上する。抗がん剤感受性亢進剤と感受性亢進の対象となる抗がん剤とを組み合せた形態としては、それらの成分の両方を含む一の組成物であってもよく、それぞれ別個の製剤の組み合せであってもよい。また、それらの成分はそれぞれ別の投与経路であってもよい。
ここで用いられる対象となる抗がん剤としては、前記と同様であり、オキサリプラチン、シクロフォスファミド(cyclophosphamide)、イフォスファミド(ifosfamide)、チオテパ(thiotepa)、メルファラン(melphalan)、ブスルファン(busulfan)、ニムスチン(nimustine)、ラニムスチン(ranimustine)、ダカルバジン(dacarbazine)、プロカルバジン(procarbazine)、テモゾロミド(temozolomide)、シスプラチン(cisplatin)、カルボプラチン(carboplatin)、ネダプラチン(nedaplatin)、メトトレキサート(methotrexate)、ペメトレキセド(pemetrexed)、フルオロウラシル(fluorouracil)、テガフール/ウラシル(tegaful・uracil)、ドキシフルリジン(doxifluridine)、テガフール/ギメラシル/オテラシル(tegaful・gimeracil・oteracil)、カペシタビン(capecitabine)、シタラビン(cytarabine)、エノシタビン(enocitabine)、ゲムシタビン(gemcitabine)、6−メルカプトプリン(6−mercaptopurine)、フルダラビン(fuludarabin)、ペントスタチン(pentostatin)、クラドリビン(cladribine)、ヒドロキシウレア(hydroxyurea)、ドキソルビシン(doxorubicin)、エピルビシン(epirubicin)、ダウノルビシン(daunorubicin)、イダルビシン(idarubicine)、ピラルビシン(pirarubicin)、ミトキサントロン(mitoxantrone)、アムルビシン(amurubicin)、アクチノマイシンD(actinomycin D)、ブレオマイシン(bleomycine)、ペプレオマイシン(pepleomycin)、マイトマイシンC(mytomycin C)、アクラルビシン(aclarubicin)、ジノスタチン(zinostatin)、ビンクリスチン(vincristine)、ビンデシン(vindesine)、ビンブラスチン(vinblastine)、ビノレルビン(vinorelbine)、パクリタキセル(paclitaxel)、ドセタキセル(docetaxel)、イリノテカン(irinotecan)、イリノテカン活性代謝物(SN−38)、ノギテカン(nogitecan、topotecan)、エトポシド(etoposide)、プレドニゾロン(prednisolone)、デキサメタゾン(dexamethasone)、タモキシフェン(tamoxifen)、トレミフェン(toremifene)、メドロキシプロゲステロン(medroxyprogesterone)、アナストロゾール(anastrozole)、エキセメスタン(exemestane)、レトロゾール(letrozole)、リツキシマブ(rituximab)、イマチニブ(imatinib)、ゲフィチニブ(gefitinib)、ゲムツズマブ・オゾガマイシン(gemtuzumab ozogamicin)、ボルテゾミブ(bortezomib)、エルロチニブ(erlotinib)、セツキシマブ(cetuximab)、ベバシズマブ(bevacizumab)、スニチニブ(sunitinib)、ソラフェニブ(sorafenib)、ダサチニブ(dasatinib)、パニツムマブ(panitumumab)、アスパラギナーゼ(asparaginase)、トレチノイン(tretinoin)、三酸化ヒ素(arsenic trioxide)、又はそれらの塩、又はそれらの活性代謝物等が挙げられる。このうち、白金錯体系抗がん剤及び植物アルカロイド系抗がん剤が好ましく、特にオキサリプラチン、シスプラチン、イリノテカン、SN−38又はそれらの塩が好ましい。
次に実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明する。
実施例1
(1)方法
(a)使用細胞
ヒト大腸癌細胞株11種類(COLO201、COLO205、COLO320、DLD−1、HCT−15、HT−29、LS174T、SW480、SW620、SW1116、WiDR)は、以下(表1)より入手した。
培養は、接着細胞はφ100mm/Tissue Culture Dish(IWAKI)、浮遊細胞はφ100mm/Non−Treated Dish(IWAKI)にて、培地(RPMI 1640、2mM Glutamine、10% Fetal Bovine Serum)、37℃、5%COの条件下にて行なった。
(b)薬剤
オキサリプラチン(L−OHP)原末は、株式会社ヤクルト本社より入手した。
(c)オキサリプラチンに対する感受性の評価
各細胞において、オキサリプラチン0〜1000μmol/Lにて48時間曝露後の細胞生存率をMTS assay(CellTiter96TMAQueous One Solution Cell Proliferation Assay、Promega)にて評価し、IC50値(オキサリプラチン未処理wellに対して細胞数を50%抑制する濃度)を算出して各細胞におけるオキサリプラチン感受性とした。感受性の評価は異なる継代数の細胞にて4回行い、その平均値と標準偏差を算出した。
(d)細胞内タンパク質の抽出
接着細胞はdishより培地を除き氷冷PBSで3回洗浄後、ラバーポリスマンにて剥がしてかき集め、浮遊細胞は細胞浮遊液をPBSにて再懸濁して遠心する形で3回洗浄後の細胞懸濁液を1.5mLマイクロチューブに移した。4℃にて1,200×g、10分間遠心して細胞を集め、上清を除いた後に細胞溶解バッファー(9mol/L Urea、2% CHAPS、1mM DTT、プロテアーゼインヒビターカクテル(Sigma))400μLを加え、氷冷下で超音波破砕処理を行なった後、4℃にて16,000×g、20分間遠心し、上清を液体窒素にて急速凍結後、分析するまで−80℃にて保存した。上清の一部を用いてタンパク質定量(DC Protein Assay Kit、Bio−Rad)を行なった。
(e)タンパク質発現解析のためのサンプル調整及びプロテインチップの作成、細胞内タンパク質の発現解析
細胞溶解バッファー(プロテアーゼインヒビターを除く)にて5mg/mLに調整し、さらに、pH4.5の希釈/洗浄バッファー(50mM sodium acetate buffer)(以下、バッファー)にて1mg/mLに調整したサンプル100μLを、同バッファーにて前処理した陽イオン交換チップアレイ(CM10、Bio−Rad)のスポットにapplyし、1時間インキュベートして反応させた後、バッファーにて3回wash、milliQ水にて2回リンスした。風乾後、energy absorbing molecule(EAM:50% ACN/0.5% TFA溶液によるsinapinic acidの飽和溶液)を、1.0μLを0.5μLずつ2回に分けて各スポットにapplyし、スポット表面が乾いた後、プロテインチップアレイの分析を行なった。
タンパク質発現解析は、表面エンハンス型レーザー脱離イオン化飛行時間型質量分析計(surface−enhanced laser desorption/ionization time−of−flight mass spectrometry:SELDI−TOF MS)にて行なった。分析機器としては、ProteinChipTM Reader(Model PBSIIC、Bio−Rad)を用い、mass−to−charge ratio(m/z)のopitimization range 2,000〜30,000 Daltons、Laser intensity 220、Detector sensitivity 8、1サンプルあたり合計104 shotsの条件にて分析を行った。signal−to−noise ratio(S/N比)5以上のピークの抽出とタンパク質発現比較解析は、CiphergenExpressTM Data Manager 3.0を用いて行なった。
(f)タンパク質発現とオキサリプラチン感受性との相関分析
SELDI−TOF MSにより検出されたすべてのタンパク質ピークについて、各細胞のIC50値とピーク強度の関係について相関分析を行なった。IC50値の対数値とピーク強度の関係について線形回帰分析を行い、P値<0.05、決定係数(r;r,Pearson相関係数)>0.5を満たすピークをオキサリプラチン感受性関連候補タンパク質として選出した。相関分析及び線形回帰分析は、SPSS 15.0J for Windows(登録商標)(バージョン15.0.1)にて行なった。
(2)結果
(a)11種類のヒト大腸癌細胞株におけるオキサリプラチン感受性の評価
各細胞におけるIC50値は0.84±0.20〜29.7±13.6μMであり、その感受性には大きな幅が認められた(図1)。
(b)タンパク質発現解析
SELDI−TOF MSを用いた前述の分析条件による発現解析により、全部で42個のピークを検出した。
(c)タンパク質発現とオキサリプラチン感受性との相関分析
相関分析及び線形回帰分析により、m/zとして11,000〜11,100に検出されたピークがオキサリプラチン感受性(IC50値)と有意な相関性をもつことを見出した(図2、図3)。
実施例2
(1)方法
使用細胞はヒト大腸癌細胞株7種類(DLD−1、HCT−15、HT−29、LS174T、SW480、SW620、WiDR)、薬剤はシスプラチン(cis−Diammineplatinum(II)dichrolide、SIGMA)を使用し、0〜1000μmol/Lにて48時間曝露後の細胞生存率を実施例1と同様にMTS assayにて評価し、IC50値を算出した。細胞内タンパク質の抽出、タンパク質発現解析およびシスプラチン(CDDP)感受性との相関分析は実施例1と同様に行なった。
(2)結果
(a)7種類のヒト大腸癌細胞株におけるシスプラチン感受性の評価
各細胞におけるIC50値は3.33±0.80〜26.9±11.6μMであり、その感受性には大きな幅が認められた。
(b)タンパク質発現とシスプラチン感受性との相関分析
相関分析及び線形回帰分析により、m/zとして11,000〜11,100に検出されたピークがシスプラチン感受性(IC50値)と相関を示す傾向を認めた(図4)。さらに、シスプラチン投与時における総プラチナの薬物動態学的パラメータ(ブリプラチンTM注インタビューフォームより)にもとづくと、シスプラチン臨床使用における1回あたりの最高投与量(100mg/m)を投与した際のピーク血中濃度(Cmax)は、およそ9.5〜11.0μM(日本人の体表面積を1.50〜1.73mとして計算)と計算されることから、各がん細胞株のシスプラチンに対するIC50値について10μMをカットオフ値として、高感受性及び低感受性の2群に分類した。その結果、m/zとして11,000〜11,100に検出されたピークのピーク強度は低感受性群において有意な上昇を認めた(図5)。
実施例3
(1)方法
使用細胞はヒト大腸癌細胞株5種類(COLO320、HCT−15、HT−29、LS174T、HCT116(HCT116の入手元バンクはECACC))、薬剤はイリノテカン活性代謝物(SN−38、株式会社ヤクルト本社より入手)を使用し、0〜1000nmol/Lにて72時間曝露後の細胞生存率を実施例1と同様にMTS assayにて評価し、IC50値を算出した。細胞内タンパク質の抽出、サンプル調整およびプロテインチップの作成は実施例1と同様に行い、分析はProteinChipTM Reader(Model PCS4000 Personal Edition、Bio−Rad)を用い、Mass Range 0〜70,000 Daltons、Focus Mass 11,000 Dalton、Energy 3000 nJ、1サンプルあたり合計265shotsの条件にて分析を行なった。タンパク質発現比較解析は、CiphergenExpressTM Data Manager 3.0を用いて行なった。
(2)結果
(a)5種類のヒト大腸癌細胞株におけるSN−38感受性の評価
各細胞におけるIC50値は3.39〜33.7nMであり、その感受性には大きな幅が認められた。
(b)タンパク質発現とSN−38感受性との相関分析
SN−38の薬物動態学的パラメータ(カンプトTMインタビューフォームより)にもとづくと、大腸癌治療レジメン(180mg/m/日)によるイリノテカン投与1回目に得られるSN−38の血中濃度曲線下面積(AUCSN−38)は1449nmol.h/Lと計算され、本検討で用いた72時間薬剤曝露により同等の曝露量が得られるSN38の濃度は20nMと算出されることから、各がん細胞株のSN−38に対するIC50値について20nMをカットオフ値として、高感受性及び低感受性の2群に分類した。その結果、m/zとして11,000〜11,100に検出されたピークのピーク強度は低感受性群において有意な上昇を認めた(図6)。
実施例4
実施例1において、m/z 11,000〜11,100のピークとして検出されたタンパク質(タンパク質A1)の性質を調べるために、pHの変化に伴うピーク強度の変化、およびCM10チップアレイとは異なる化学修飾がチップ表面に施されたプロテインチップアレイにおける検出の有無について検討を行った。
(1)方法
(a)検討に用いたプロテインチップアレイとバッファー条件
陽イオン交換チップアレイ(CM10、Bio−Rad)及び陰イオン交換チップアレイ(Q10、Bio−Rad)に対しては、pH3.0(50mM Glycine−HCl buffer)、pH3.5(50mM sodium acetate buffer)、pH4.0(50mM sodium acetate buffer)、pH4.5(50mM sodium acetate buffer)、pH5.0(50mM sodium acetate buffer)、pH5.5(50mM sodium acetate buffer)、pH6.0(50mM phosphate buffer)、pH6.5(50mM phosphate buffer)、pH7.0(50mM phosphate buffer)、pH7.5(50mM phosphate buffer)、pH8.0(50mM Tris−HCl buffer)、pH8.5(50mM Tris−HCl buffer)、pH9.0(50mM Glycine−NaOH buffer)、pH9.5(50mM Glycine−NaOH buffer)、pH10.0(50mM Glycine−NaOH buffer)の15種類のバッファーを用い、金属修飾(Immobilized Metal Affinity Capture)チップアレイ(IMAC30、Bio−Rad)に対してはphosphate buffered saline(PBS)を用いた。
(b)CM10及びQ10チップアレイを用いた分析のためのサンプル調整及びプロテインチップの作成と分析条件
CM10及びQ10チップアレイを用いた分析のためのサンプル調整及びプロテインチップの作成は、(a)の各バッファーを用いて実施例1の(1)方法前記(e)に準じて実施した。ただし分析機器としては、ProteinChipTM Reader(Model PCS4000 Personal Edition、Bio−Rad)を用い、Mass Range 0〜70,000 Daltons、Focus Mass 11,000 Dalton、Energy 3000 nJ、1サンプルあたり合計265shots の条件にて分析を行なった。
(c)IMAC30チップアレイを用いた分析のためのサンプル調整及びプロテインチップの作成と分析条件
IMAC30チップアレイは50mM NiSOにてスポット表面の活性化を行い、milliQ水により1回リンスした後、PBSにて前処理を行った。サンプル調整及びチップへのサンプルapply以降の作業は、バッファーとして上記(a)のPBSを用い、実施例1の(1)方法前記(e)に準じて実施した。ただし分析機器としては、ProteinChipTM Reader(Model PCS4000 Personal Edition、Bio−Rad)を用い、Mass Range 0〜70,000 Daltons、Focus Mass 11,000 Dalton、Energy 6000nJ、1サンプルあたり合計265shots の条件にて分析を行なった。
(2)結果
実施例1で、CM10チップアレイを用いたpH4.5の分析条件においてm/z 11,000〜11,100のピークとして検出された上記候補タンパク質は、CM10チップアレイ及びQ10チップアレイいずれにおいてもpH7.0〜7.5において顕著なピークの低下を認め、この候補タンパク質の等電点(pI)は、pI 7.0〜7.5と推定された。また、チップ表面をNiSOにより活性化したIMAC30チップアレイにても検出が確認された。
実施例5(候補タンパク質A1の同定)
(1)候補タンパク質A1の分子量の推定
細胞内タンパク質抽出サンプルについて、分子量既知のbovine insulin(5733.51Da)及びequine Cytochrome c(12360.96Da)をCalibrantとして用い、SELDI−TOF MSを用いてタンパク質発現解析時と同じ分析条件(CM10チップアレイ及び50mM sodium acetate buffer,pH4.5)にてInternal Calibrationを行なった。その結果、候補タンパク質A1ピークの分子量は11072Daと推定された(図7)。
(2)候補タンパク質A1の精製と同定
(精製)
候補タンパク質A1の精製及び同定を目的として、タンパク質発現解析において候補タンパク質が高発現を示した細胞株HT−29及び低発現を示した細胞株COLO320の2細胞株より発現解析時と同様の方法により細胞内タンパク質を抽出した。タンパク質定量の結果にもとづき両サンプルより等量を分取し、TCA沈殿を行なった後、回収した沈殿を冷エタノール/エーテル溶媒にて洗浄し室温にて乾燥した。この沈殿にIEF lysis buffer(6M urea,2M thiourea,3% CHAPS,1% Triton X−100,DeStreak reagent、GEヘルスケア バイオサイエンス)を加え、室温で攪拌及び超音波処理を行なった。
調整したIEFサンプル溶液を遠心し、上清をImmobiline DryStrip gel(pH3〜10 non−linear,13cm,GEヘルスケア バイオサイエンス)にapplyし、ゲルの膨潤を行なった後、等電点電気泳動を行なった(5000V,15hr)。
等電点電気泳動終了後、Immobiline DryStrip gelを二次元電気泳動用のsample buffer(6M urea,20% glycerol,2% DTT,2% SDS,100mM Tris−HCl pH8.8)中で平衡化し、平衡化の終了したImmobiline DryStrip gelを25mAの定電流にて電気泳動を行なった。ゲルは10〜18%、16×16cmポリアクリルアミドグラジェントゲル(バイオクラフト)を用い、電気泳動後のゲルはCBB G−250により染色後、5%酢酸にて脱色を行なった。
二次元電気泳動の画像取得にはGS−800 calibrated Imaging Densitometer(Bio−Rad)、画像解析はPDQuestソフトウェア(Bio−Rad)を用い比較解析を行った。
(同定)
プロテインチップを用いたSELDI−TOF MS分析により得られた候補タンパク質A1に関する情報(分子量 11072、pI 7.0〜7.5)に基づき、2次元電気泳動にて展開したゲル上の分子量10〜15kDa及び、およそpI 6.5〜8.0の範囲(中性付近)に分離されたスポットを対象とし、これらの中からCOLO320と比較してHT−29において高い発現を示していた4スポットを選択した(図8)。これらのスポットを切り出し、公知の方法に従ってタンパク質のゲル内トリプシン消化を行った後、LCMS−IT−TOF(液体クロマトグラフ質量分析計、Shimadzu)を用いて分析(MS/MS測定)を行い、得られた結果についてMASCOTデータベース検索を行なった。
分析を行なった4スポットのうち、図8に示すスポット4にて同定されたタンパク質A1(分子量11,072、pI 7.3)は、プロテインチップアレイを用いたSELDI−TOF MS分析により得られた結果(分子量 11072、pI 7.0〜7.5)と一致した。これにより、オキサリプラチン感受性と相関を示したm/z 11,000〜11,100のピークとして検出された候補タンパク質A1は、S100A10(S100 calcium−binding protein A10、Calpactin−1 light chain、Calpactin I light chain、p10 protein、p11、Cellular ligand of annexin II)と同定された。
実施例6(S100A7及びS100A8)
がん細胞株の細胞内タンパク質抽出サンプルを、CM10プロテインチップアレイ、50mM Tris−HCl buffer(pH8.0)を用いて、実施例1の(1)方法前記(e)と同様の条件にて分析した結果、オキサリプラチン感受性との関連を示す2つのタンパク質ピーク、タンパク質A2及びタンパク質A3を見出した。
タンパク質A2のピーク強度は各がん細胞株のオキサリプラチン(L−OHP)感受性(IC50値)と有意な相関性を示した(図9)。
また、各がん細胞株のオキサリプラチンに対するIC50値にもとづき、オキサリプラチン臨床使用時のピーク血中濃度にほぼ相当する5.0μMをカットオフ値としてがん細胞株を高感受性及び低感受性の2群に分類すると、タンパク質A3のピーク強度は低感受性群において有意な上昇を認めた(図10)。なお、細胞株LS174Tは、S/N比が5未満であったため、解析対象から除外した。
タンパク質A2及びタンパク質A3のピークはS100A10の近傍に存在しており、Calibrantとしてbovine insulin(5733.51Da)及びequine Cytochrome c(12360.96Da)を用いてCalibrationを行った結果、タンパク質A2は10835Da、タンパク質A3は11340Daと推定された。
さらに実施例2と同様に、CM10チップアレイ及びQ10チップアレイ各々に対してpH3.0〜pH10.0の15種類のバッファーを用い、各ピーク強度の変化をSELDI−TOF MSにより分析した結果、10835Daを示すピークはpH6.5〜7.0において顕著なピークの低下を、11340Daを示すピークはpH6.0〜6.5にかけて急激なピークの上昇を認めたことから、各々pIは6.5〜7.0、6.0〜6.5と推定された。
これらの結果にもとづきデータベース(Expasy TagIdent tool:http://www.expasy.ch/tools/tagident.html)検索した結果、10835Daで示されるピークはS100A8(S100 calcium−binding protein A8、Calgranulin−A、Migration inhibitory factor−related protein 8、MRP−8、p8など)、11340Daで示されるピークはS100A7(S100 calcium−binding protein A7、Psoriasin)であることが示された(図11)。
比較例1
実施例6と同様にして、SELDI−TOF MSにより分子量13,242のS100A9と推定されるピークについて、オキサリプラチン感受性との関連について検討した。その結果、S100A9発現量とオキサリプラチン感受性との間に有意な関連は認められなかった(図12)。従って、S100A9には抗がん剤感受性との間に関連性はないことが判明した。
実施例7
1)方法
m/zとして11,000〜11,100に検出されたピークの高発現細胞HT−29、および低発現細胞COLO320を用いて、実施例1と同様の方法により細胞内タンパク質を抽出後、16.5%ポリアクリルアミドゲルに1レーンあたりタンパク量10μgをapplyし、100V定電圧にてSDS−PAGEを行なった。泳動後、ドライブロッティングシステム(iBlotTM、invitrogen)を用いてPVDF膜にタンパク質をブロットし、ブロッキングを行なった後、S100A10に対しては抗S100A10モノクローナル抗体(Purified Mouse Anti−Annexin II light chain monoclonal antibody、BD Transduction Laboratories)を、内在性タンパク質については抗GAPDHモノクローナル抗体(anti−GAPDH monoclonal antibody、Ambion)を用いて一次抗体反応を行なった。アルカリホスファターゼ標識抗マウスIgG抗体と二次抗体反応をさせた後、反応基質としてCDP−StarTM chemiluminescent substrateを添加して発光させ、ルミノ・イメージアナライザー(LAS−4000mini、FUJIFILM)により検出した。ブロッキング試薬、二次抗体および反応基質はChemiluminescent Western Blot Immunodetection Kit(WesternBreezeTM、invitrogen)を用いた。
(2)結果
プロテインチップアレイを用いたタンパク質発現解析(実施例1)において、m/zとして11,000〜11,100に検出されたピークの高発現細胞HT−29、および低発現細胞COLO320におけるS100A10の発現は、抗S100A10モノクローナル抗体を用いたウエスタンブロット法によって確認された(図13)。

Claims (6)

  1. カルシウム結合タンパク質S100A7、S100A8又はS100A10を含有するオキサリプラチン、イリノテカン、SN−38及びそれらの塩から選ばれる抗がん剤の大腸がん感受性判定マーカーであって、
    マーカーがS100A7又はS100A8の場合は抗がん剤がオキサリプラチン及びその塩から選ばれるものであり、S100A10の場合は抗がん剤がオキサリプラチン、イリノテカン、SN−38及びそれらの塩から選ばれるものである大腸がん感受性判定マーカー。
  2. オキサリプラチン、イリノテカン、SN−38及びそれらの塩から選ばれる抗がん剤の大腸がん感受性を判定する目的で、検体中のカルシウム結合タンパク質S100A7、S100A8又はS100A10を測定する方法であって、
    測定対象がS100A7又はS100A8の場合は抗がん剤がオキサリプラチン及びその塩から選ばれるものであり、S100A10の場合は抗がん剤がオキサリプラチン、イリノテカン、SN−38及びそれらの塩から選ばれるものである測定対象を測定する方法。
  3. 検体が、大腸がんを有する被験者由来の生体試料であることを特徴とする請求項2記載の測定方法。
  4. 検体が、オキサリプラチン、イリノテカン、SN−38及びそれらの塩から選ばれる抗がん剤を投与された、大腸がんを有する被験者由来の生体試料である請求項2又は3記載の測定方法。
  5. 検体中のカルシウム結合性タンパク質S100A7、S100A8又はS100A10を測定するためのプロトコールを含むことを特徴とする請求項2〜4のいずれか1項記載の測定方法を実施するためのキット。
  6. 請求項1記載の抗がん剤の大腸がん感受性判定マーカーの発現抑制を指標とするオキサリプラチン、イリノテカン、SN−38及びそれらの塩から選ばれる抗がん剤の大腸がん感受性亢進剤のスクリーニング方法。
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