JP5893078B2 - インビボでの神経膠芽腫細胞の浸潤を阻害するcd95活性の中和 - Google Patents

インビボでの神経膠芽腫細胞の浸潤を阻害するcd95活性の中和 Download PDF

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Description

本発明は、インビボで、CD95とそのリガンド、CD95Lとの結合を妨げる又は妨害することによって、高グレードの多型性神経膠芽腫を有する個体を治療する方法に関し、その際、CD95活性の中和は、対側半球を侵す細胞の遊走を劇的に低減する。
背景技術
分離腫瘍細胞による周囲脳組織の侵襲は、多型性神経膠芽腫(GBM)の有効治療に対する主要な障害の1つを示す。神経膠腫は、中枢神経系(CNS)において生じる多数の腫瘍を含む。成人において、最も一般の腫瘍は、星状膠細胞又は乏突起膠細胞に由来する高グレードの新生物である。世界保健機関は、これらの悪性腫瘍をそれらの退形成の程度によって、グレードII(び漫性星状細胞腫)、グレードIII(退形成性星状細胞腫)、及びグレードIV(GBM)に分類している1
神経膠腫は、全ての脳腫瘍の50%より多くを占めており、かつ成人において、群を抜いて一般の原発脳腫瘍である。新しい診断技術の開発にもかかわらず、生存率は極めて低い。3%のみが、診断の5年後にまだ生存している。悪性神経膠腫の臨床結果は、正常脳組織における分離腫瘍細胞の侵襲に依存する。遊走細胞は、腫瘍の外科的切除を逃れることができ、かつ従って、手術後の放射線治療及びアジュバント化学療法の主な標的である。化学療法剤及び放射線照射は、主にアポトーシスを誘発することによって作用する。しばしば、このアポトーシスの誘発は、CD95(Apo−1/Fas)死レセプター/リガンド系の活性化を含む。それにもかかわらず、最も悪性の神経膠腫細胞は、CD95で誘発されるアポトーシスに耐性がある。本明細書では、CD95のトリガーが、アポトーシス耐性のヒトの長期及び原発性神経膠腫培養物における遊走/侵襲を増加する。すなわち、トリガーCD95は、CD95又は組換えCD95Lに対するアゴニスト抗体を使用することによるCD95活性の開始を必要としてよい。
アポトーシスに関する遊走の原発性神経膠腫腫瘍の傾向は、悪性疾患の程度で増加する。CD95は、カスパーゼ非依存法におけるPI3K/ILK/GSK3−ベータ;/MMP経路によって遊走を媒介する。さらに、CD95の下流のリンカー分子を解決しようとした。可能な候補は、糖尿病において多く見られるリンタンパク質/星状細胞において多く見られるリンタンパク質−15kD(PED/PEA−15)であった。ノックダウン実験は、CD95/CD95L−系を介して媒介させた遊走のシグナル経路におけるリンカー分子としてPED/PEA−15を排除した。最も重要なのは、ガンマ−放射線照射も、CD95で誘発された死に対して耐性のある細胞の遊走を増加した。放射線照射媒介性遊走は、CD95Lの中和によって阻害されることができた。従って、CD95刺激に対する腫瘍の反応は、その後の治療選択を必然的に決めるべきである。Kleber,S.、"Gamma irradiation leads to CD95 dependent invasion in apoptosis resistant glioblastoma cells"、Ph.D. 命題、Deutsches Krebsforschungszentrum、University of Heidelberg、2006年1月3日(urn:nbn:de:bsz:16−opus−59926,available at www.ub.uni−heidelberg.de/archiv/5992/)を参照し、参照をもって本明細書に全て組み込まれたものとする。
主要なタイプの神経膠腫は、上衣細胞腫、星状細胞腫、及び乏突起細胞腫であるが、それらは、神経膠腫細胞状態の混合細胞形、例えば乏突起星状細胞腫も存在する。
細胞の特徴に加えて、神経膠腫腫瘍は、典型的に、当該技術分野によって"グレーディング(grading)"分類系と認識される、病理学及び細胞浸潤の深刻さによっても特徴付けられる。
最も一般的に使用されるグレーディング系は、星状細胞腫のための世界保健機関(WHO)グレーディング系である。WHOの系は、星状細胞腫のI〜IVのグレードを割り当て、その際、Iは、最も攻撃性が少なく、かつIVは、最も攻撃性がある。従って、毛様細胞性星状細胞腫はWHOグレードIの神経膠腫の例であり、び漫性星状細胞腫はWHOグレードIIの例であり、退形成性(悪性)星状細胞腫はWHOグレードIIIの例であり、かつ多型性神経膠芽腫はWHOグレードIVの例である。後半は、成人における最も一般の神経膠腫であり、かつ苦しめられた患者に残念ながら最も悪い予後を有する。
一般的に、"低グレード"の神経膠腫は、典型的に、優れて分化され、ゆっくりと成長し、生物学的に小さい侵略性であり、及び患者のためのより良好な予後の前兆であるが、"高グレード"の神経膠腫は、未分化又は退形成であり、早く成長し、そして隣接する組織を侵略することができ、かつ悪い予後をもたらす。高グレードの神経膠腫は、より高度な血管腫瘍であり、かつ組織を浸潤し、壊死及び低酸素を生じ、かつ腫瘍が位置する血管脳関門を破壊する傾向を有する。
主に子供において生じるテント下神経膠腫、及び成人においてテント上神経膠腫もある。テント下神経膠腫は、側頭葉及び後頭葉の底面より下の全ての内側の大脳領域に位置し、上部頸髄に伸長しており、かつ小脳を含む。テント上部領域は、小脳テントの上方に位置し、かつ前脳を含む。
腫瘍グレードは、重要な予後因子である。グレードIIIの星状細胞腫に関する生存中央値は、3〜4年であり、かつグレードIVの星状細胞腫に関しては、10〜12ヶ月である。最も頻繁な神経膠腫(65%)は、GBMである1。多発性のアポトーシス促進性刺激、及び正常な周囲脳組織中への遊走腫瘍細胞の侵襲に対する細胞の耐性は、有効治療に対する主な障害である。
悪性神経膠腫(グレードIII及びIV)の現在の治療は、外科手術、続いて放射線照射、及び化学療法を含む。化学療法剤及びγ−放射線照射は、主にアポトーシスを誘発することによって作用する。しばしば、アポトーシスの誘発は、CD95/CD95−リガンド(CD95L;Apo1L/FasL)死系の活性化を含む2,3。CD95レセプターによる三量体化CD95Lの結合は、死誘発シグナル複合体(DISC)5中へ、アダプタータンパク質FADD(Fas関連デスドメイン、MORT1)4、並びにカスパーゼ−8及び−10の漸増を導く。FADDは、デスドメイン(DD)及びデス−エフェクタードメイン(DED)を含む。そのDDによって、FADDは、CD95のDDに結合する6。DEDは、DED含有プロカスパーゼ−8をDISC中へ補充する7。DISCにあるプロカスパーゼ−8は、自己開裂によって活性化され、かつ下流のエフェクターカスパーゼの活性化によって細胞をアポトーシスする8
CD95/CD95L系は、悪性神経膠腫細胞によって、それらの侵襲応力を増加するために使用される。CD95は、PI3K/ILK/GSK3β経路によって細胞侵襲を、続いてメタロプロテイナーゼの発現を誘発する。増加されたCD95L発現は、外科的手術を逃れた放射線照射された神経膠腫細胞によって示される。放射線照射で誘発されたCD95活性は、神経膠腫細胞の遊走を増加した。頭蓋内GBMのネズミ同系モデルにおいて、CD95/CD95L発現は、周囲脳間質との相互作用に対して著しく上方制御させた。
CD95及びCD95L発現の程度は、明確に、腫瘍グレードと相互に関連する。本明細書では、CD95のトリガーが、より少ない悪性腫瘍(WHOI〜II)におけるアポトーシスを引き起こした一方で、グレードIVの腫瘍は、CD95で誘発されたアポトーシスに耐性があることを示す。それらのより高い悪性細胞において、CD95は、遊走/侵襲を媒介する。CD95LによるCD95の結合は、PI3K及びILKを活性化し、その結果、GSK3βの阻害、及びメタロプロテイナーゼの誘発を導く。アポトーシスに耐性がある細胞の放射線照射は、CD95及びCD95Lの発現を増加し、その結果としてメタロプロテイナーゼ発現、及び続く遊走/侵襲を増加した。頭蓋内神経膠腫の同系マウスモデルにおいて、CD95及びCD95L発現は、周囲間質との相互作用に対して上方制御された。CD95活性の中和は、劇的に、対側半球を侵す細胞数を低減した。
発明の要約
本発明は、CD95活性を高グレードの神経膠腫を有する個体に対して中和する薬剤を投与することを含む、高グレードの神経膠腫を有する個体を治療する方法に関する。
一実施態様において、CD95活性を中和する薬剤は、CD95をCD95Lとの結合から妨げ、又はCD95/CD95L複合体を妨害する化合物である。
一実施態様に置いて、該化合物は、CD95に結合し、又はCD95Lに結合し、又はCD95/CD95L複合体に結合する。
他の実施態様において、該化合物は、CD95に結合する抗体である。他の実施態様において、該化合物は、CD95Lに結合する抗体である。本発明による抗体は、モノクローナル、ポリクローナル、又はキメラであってよい。しかしながら、シグナル鎖抗体又は機能抗体の断片も、使用されてよい。一実施態様において、CD95に結合する抗体は、Nok1である。従って、本発明は、CD95もしくはCD95LもしくはCD95R(CD95レセプター)活性のあらゆる中和剤又は"阻害剤"を検討する。
本発明による抗体の製造のために、ヤギ、ウサギ、ラット、マウス、ヒト等を含む種々の宿主が、免疫原性を有する、タンパク質もしくはあらゆる断片、又はそれらのオリゴペプチドでの注入によって免疫化されてよい。宿主種に依存して、種々のアジュバントを使用して、免疫反応を増強してよい。抗体をタンパク質に誘導するために使用されるペプチド、断片、又はオリゴペプチドは、少なくとも5個のアミノ酸、及びより有利には少なくとも10個のアミノ酸からなるアミノ酸配列を有することが好ましい。タンパク質に対するモノクローナル抗体は、培養物中の連続継代性細胞系によって抗体分子の製造を提供するあらゆる技術を使用して製造されてよい。これらは、制限されない限り、ハイブリドーマ技術、ヒトB細胞ハイブリドーマ技術を含む。さらに、‘キメラ抗体’の製造のために開発された技術、適切な抗原特異性及び生物学的活性を有する分子を得るためにマウス抗体遺伝子とヒト抗体遺伝子とをスプライシングすることが、使用されうる。抗体は、修飾して、又は修飾無しに使用されてよく、かつそれらを、共有又は非共有的に、例えばレポーター分子と連結することによって標識されてよい。
種々のイムノアッセイは、スクリーニングを使用して、所望の特異性を有する抗体を識別させてよい。確立された特異性を有するポリクローナル又はモノクローナル抗体を使用する競合結合及びイムノラジオメトリックアッセイのための多数のプロトコルは、当業者によく知られている。典型的に、かかるイムノアッセイは、タンパク質と、すなわちCD95と、その特異性抗体との複合体形成の測定を含む。2つの部位、2つの非妨害タンパク質エピトープに対するモノクローナル抗体反応を使用するモノクローナルを基礎とするイムノアッセイが好ましいが、しかし競合結合アッセイも、使用されてよい。
1つの阻害剤は、CD95−リガンド(Fasリガンド;APO1リガンド)阻害剤であってよい。例えば、CD95−リガンド阻害剤は、(a)阻害性抗−CD95リガンド−抗体又はそれらの断片、(b)可溶性CD95レセプター分子又はそれらのCD95リガンド結合タンパク質、及び(c)FLINT、DcR3又はそれらの断片から選択されたFasリガンド阻害剤から選択されてよい。
阻害性抗−CD95L−抗体及びそれらの抗原結合断片、並びに可溶性CD95R分子又はそれらのCD95L結合部分も検討される。好適な阻害性抗−CD95L抗体の例は、EP−A−0 842 948号、WO 96/29350号、及びWO 95/13293号、並びにそれらから得られたキメラ又はヒト化抗体(例えばWO 98/10070号を参照)において開示されており、参照をもって本明細書に組み込まれたものとする。さらに、可溶性CD95レセプター分子、例えばEP−A−0 595 659号及びEP−A−0 965 637号において記載されているような膜内外ドメインを有さない可溶性CD95レセプター分子、又はWO 99/65935号において記載されているようなCD95Rペプチドが好ましく、参照をもって本明細書に組み込まれたものとする。
一実施態様において、CD95R分子の細胞外ドメイン、例えばUS特許番号第5,891,434号(参照をもって本明細書に組み込まれたものとする)による成熟CD95配列のアミノ酸1〜172(MLG...SRS)を含有するCD95L阻害剤は、異種ポリペプチドドメイン、特に、例えばヒトIgG1分子からのヒンジ領域を含有するFc免疫グロブリン分子に融合されてよい。1つの融合タンパク質は、細胞外CD95ドメインを含有し、ヒトFcドメインは、WO 95/27735号において記載されており、参照をもって本明細書に組み込まれたものとする。従って、好ましい一実施態様によって、CD95Lに結合した薬剤は、細胞外CD95ドメイン及びヒトFcドメインを含有する融合タンパク質である。特に好ましい一実施態様によって、CD95Lに結合する薬剤は、AGP101(CD95−FC、配列表番号1)である。AGP101は、ドメインCD95R−ECD(アミノ酸17〜172;ECD細胞外ドメイン)及びIgG1−Fc(アミノ酸173〜400)を含有する。
AGP101及びそれらの誘導体は、WO 95/27735号及びWO 2004/085478号において記載されており、参照をもって本明細書に組み込まれたものとする。
Fasリガンド阻害剤FLINTもしくはDcR3、又はそれらの断片、例えば可溶性断片、例えば、場合により異種ポリペプチドに融合させた細胞外ドメイン、特にFc免疫グロブリン分子は、WO 99/14330号又はWO 99/50413号において記載されており、参照をもって本明細書に組み込まれたものとする。FLINT及びDcR3は、CD95リガンドに結合することができるタンパク質である。
本発明の他の一実施態様において、阻害剤は、(a)阻害性抗CD95レセプター抗体又はそれらの断片、(b)阻害性CD95リガンド断片から選択されてよいCD95R阻害剤である。有利には、本発明による阻害性抗CD95レセプター抗体の断片は、対応する抗体が行うような同一のエピトープ結合部位を示す。本発明の他の実施態様において、阻害性抗CD95レセプター抗体の断片は、実質的に、対応する抗体のような同一のCD95R阻害活性を有する。有利には、阻害性CD95リガンド断片は、実質的に、対応する阻害性CD95リガンド断片が行うような同一の阻害活性を示す。
好適な阻害性抗CD95R抗体及び阻害性CD95L断片の例は、EP−A−0 842 948号及びEP−A−0 862 919号において記載されており、参照をもって本明細書に組み込まれたものとする。
本発明のさらに他の一実施態様において、該阻害剤は、核酸エフェクター分子である。該核酸エフェクター分子は、DNA、RNA、PNA又はDNA−RNA−ハイブリッドであってよい。該分子は、一本鎖又は二本鎖であってよい。レトロウィルス、アデノウィルス、ヘルペスもしくはワクチンウィルス、又は種々の細菌性プラスミド由来の発現ベクターは、ヌクレオチド配列の標的器官、組織又は細胞集団への送達のために使用されてよい。かかる構成体は、翻訳できないセンス配列又はアンセンス配列を細胞へ導入するために使用されてよい。さらにDNA中への統合欠如において、かかるベクターは、RNA分子を、内在性ヌクレアーゼによって不能にするまで、転写し続けてよい。一過性の発現は、非複製ベクターで1ヶ月以上の間続いてよく、及び適切な複製要素がベクター系の一部である場合でさえより長い。
前記核酸エフェクター分子は、特に、CD95R及び/又はCD95L遺伝子の発現を阻害することができる、アンチセンス分子、RNAi分子、及びリボザイムから選択されてよい。例えば、US 20060234968号を参照し、参照をもって本明細書に組み込まれたものとする。他の実施態様において、高グレード神経膠腫は、WHOグレードIII又はIVの神経膠腫である。好ましい一実施態様において、高グレード神経膠腫は、WHOグレードIVの神経膠腫である。
本発明の特に好ましい実施態様によって、CD95活性を中和する薬剤は、CD95とPI3Kのタンパク質p85との相互作用を阻害する。
本発明によって、CD95活性は、例えば実施例25又は実施例26において略述されたあらゆる種類の好適なアッセイによる当業者によって決定されうる。
本発明は、高グレード神経膠腫を有する個体に対してCD95活性を中和する少なくとも1つの薬剤を含有する、医薬品組成物も提供する。一実施態様において、該薬剤は、Nok1又はCD95−FC(AGP101)である。CD95−FCは、CD95Lに結合し、かつ従ってCD95LのCD95への結合を阻害する。
他の実施態様において、医薬品組成物は、CD95を結合する少なくとも1つの薬剤、及びCD95Lに結合する少なくとも1つの他の薬剤を含有する。本発明は、本明細書において検討された医薬品組成物の1つを投与することによって、神経膠腫を有する患者を治療する方法も提供する。一実施態様において、神経膠腫は、グレードIIIもしくはグレードIVのWHOで分類された神経膠腫、又は"高グレード"神経膠腫である。
他の実施態様において、前記医薬品組成物は、さらに、癌の治療のための、特に高グレード神経膠腫の治療のための活性剤を含有してよい。
該医薬品組成物は、単独で、又は、制限されることなく、食塩水、緩衝食塩水、デキストロース、及び水を含む、あらゆる滅菌の生体適合性医薬品キャリヤーにおいて投与されてよい、少なくとも1つの薬剤、例えば安定化化合物との組合せで投与されてよい。該組成物は、単独で、又は他の薬剤、薬物又はホルモンとの組合せで、患者に投与されてよい。本発明において使用される医薬品組成物は、制限されることなく、口内、血管内、筋内、動脈内、髄内、髄腔内、脳室内、経皮的、皮下、腹腔内、鼻腔内、腸内、局所的、舌下、又は直腸の方法を含むあらゆる数の経路によって投与されてよい。
活性成分に加えて、それらの医薬品組成物は、活性化合物の製剤学的に使用されうる配合物への加工を容易にする賦形剤及び助剤を含む、好適な製剤学的に認容性のキャリヤーを含んでよい。調合物及び投与のための技術に対する詳細は、RemingtonのPharmaceutical Sciences (Maack Publishing Co.,Easton,Pa.)の最新版において見出されてよい。
本発明における使用に好適な医薬品組成物は、活性成分を、使用目的を達成するための有効量で含有する組成物を含む。有効な投与量の投与は、十分に当業者の能力の範囲内である。あらゆる化合物のために、製剤学的に有効な投与量は、例えば前駆脂肪細胞系の細胞培養アッセイにおいて、又は動物モデル、大抵マウス、ウサギ、イヌ、もしくはブタにおいて、初めに確立されうる。該動物モデルは、適切な濃度範囲及び投与経路を決定するためにも使用されてよい。さらに、かかる情報は、ヒトにおける投与のための有用な投与量及び経路を決定するために使用されうる。治療的に有効な投与量は、特定の状態を治療するために十分な、活性成分、例えば核酸又は本発明のタンパク質又は抗体の量に関する。治療的有効性及び毒性は、細胞培養物又は実験動物における標準的な医薬品処置、例えばED50(集団の50%における治療学的に有効な投与量)及びLD50(集団の50%までの致命的な投与量)によって決定されてよい。治療効果と毒性効果との投与比は、治療指数であり、かつそれを、LD50/ED50の比として表すことができる。大きい治療指数を呈する医薬品組成物が好ましい。細胞培養アッセイ及び動物研究から得たデータは、ヒト使用のための投与量の範囲を考案するために使用される。かかる組成物において含有される投与量は、有利には、殆ど又は全く毒性を有さないED50を含む循環濃度の範囲内である。該投与量は、使用される投与量、患者の感受性、及び投与の経路に依存する範囲内で変動する。正確な投与量は、治療を必要とする被験者に関連する因子を考慮して、開業医によって決定される。投与量及び投与は、活性成分の十分なレベルを提供するために、又は所望の効果を維持するために調整される。考慮に入れられてよい因子は、病気状態の重さ、被験者の一般健康、被験者の年齢、体重、及び性別、食事、投与時間及び頻度、薬の組合せ、反応感受性、並びに治療に対する許容度/応答を含む。長時間作用の医薬品組成物は、特定の調合物の半減期及びクリアランス率に依存して、3〜4日毎に、1週間毎に、又は2週間毎に一度、投与されてよい。通常の投与量は、投与の経路に依存して、0.1〜100000マイクログラム、約1gの総投与量まで変動してよい。特定の投与量及び送達方法に関する誘導は、文献において提供され、かつ一般に当業者に入手できる。当業者は、タンパク質又はそれらの阻害剤よりもヌクレオチドのための種々の調合物を使用する。同様に、ポリヌクレオチド又はポリペプチドの送達は、特定の細胞、条件、位置等に固有である。
本発明の他の概要は、
(a)(i)CD95又はそれらの機能的断片、
(ii)候補薬剤
を含有する混合物を、CD95又はそれらの機能的断片が対照活性を有する条件下でインキュベートする工程、
(b)CD95又はそれらの機能的断片の活性を検出して、前記薬剤の存在下で活性を決定する工程、
(c)前記薬剤の存在下での活性と対照活性との相違を決定する工程
を含む、CD95の活性を調整する/CD95の活性に作用する、有利には中和する薬剤のためのスクリーニング法に関する。
かかるアッセイの好ましい一実施態様によって、遮蔽される薬剤は、CD95とPI3K、有利にはCD95とPI3Kのp85サブユニットとの相互作用を妨害する。
CD95で誘発される死に対する感受性及びCD95の発現を示す図。 CD95で誘発される死に体性のある細胞が、MMP−2及びMMP−9を上方制御することを示す図。 CD95で誘発される遊走が、ILK/AKTの活性化及びGSK3βの阻害によって媒介されることを示す図。 原発神経膠芽腫におけるCD95/CD95L系の発現を示す図。 アポトーシス耐性原発神経膠芽腫におけるCD95/CD95L系の機能を示す図。 T98G及び原発神経膠芽腫細胞におけるγ−放射線照射で誘発された遊走を示す図。 CD95及びCD95Lが、インビボでネズミの神経膠腫細胞に対して上方制御され、遊走を誘発することを示す図。 GSK3βの阻害が、カスパーゼに依存しないことを示す図。 原発神経膠芽腫におけるCD95/CD95L系の発現及び機能を示す図。 原発神経膠芽腫の遊走に対する放射線照射の影響を示す図。 MMPによるアポトーシス耐性細胞のCD95トリガー誘発を示す図。 MMPによる原発アポトーシス耐性神経膠腫細胞のCD95トリガー誘発を示す図。 CD95が、PI3K/AKT/GSK3β経路によって遊走を誘発することを示す図。 Src及びp85が、AKTを活性化するためのCD95に関連することを示す図。 適切な耐神経膠腫細胞における非効率的なDISC形成を示す図。 神経膠芽腫における侵襲のCD95シグナルのための模型図を示す図。 GBMの臨床試料におけるCD95L、Yes及びPhospho−Srcの発現を示す図。 CD95及びCD95Lが、インビボでネズミの神経膠腫細胞に対して上方制御され、遊走を誘発することを示す図。 CD95L−T4の発生を示す図。 原発神経膠芽腫における、CD95/CD95L系及びアポトーシスに対する感受性を示す図。 CD95で媒介されたPI3K活性化の修飾物質を示す図。 腫瘍患者からの臨床データの要約を示す図。
図1:CD95で誘発される死に対する感受性及びCD95の発現
(a)神経膠芽腫細胞系A172、T98G及びLN18を、LZ−CD95L(ng/ml)、スタウロスポリン(1μM)、又は未処理のまま(Co)の指示投与量でインキュベートした。24時間及び48時間後にDNAの断片化を、FACSによって分析した。(b)A172、T98G及びLN18におけるCD95表面発現のFACS分析。(c)スフェロイド培養を、コラーゲンマトリックス中へ包埋し、そしてLZ−CD95L(5ng/ml)で処理した。該マトリックス中への単細胞の侵襲を、24時間にわたって微速度顕微鏡で観察した。スフェロイドの境界への侵略細胞(スフェロイド毎にn=10、治療毎に3スフェロイド)の距離を、平均±標準誤差、*P<0.05のグラフで示した。(d)治療の0時間及び24時間後でのT98G及びLN18スフェロイドの代表的な位相図。結果は、3つの独立した実験を示す。
図2:CD95で誘発される死に耐性のある細胞は、MMP−2及びMMP−9を上方制御する
(a)T98G及びLN18細胞を、指示時間、α−Apo−1(1μg/ml)で処理した。MMP−2及びMMP−9の発現を、定量リアルタイムPCRによって測定した。データは、平均±標準誤差、*P<0.05、**P<0.01として、5回の独立した実験から得られる。
図3:CD95で誘発される遊走は、ILK/AKTの活性化及びGSK3βの阻害によって媒介される
(a)GSK3βを、リン酸化し、それによって、T89G及びLN18細胞中で、α−Apo−1(1μg/ml)での治療に対して阻害した。(b)T89G細胞を、空のレンチウィルスベクター(Co)又は構成的に活性GSK3β突然変異体(GSK S9A)で感染させた。T98G細胞を感染させたGSK S9Aは、36時間、α−Apo−1(2μg/ml)又はLZ−CD95L(CD95L、5ng/ml)での処理に対して、それらの空のベクターの対応品よりも極めて低く遊走した。CD95L(Nok1 10μg)に対する中和抗体は、ベクター及びGSK S9Aで感染された細胞のCD95Lで誘発された遊走を阻害した。(c)T98G細胞を感染させたGSK S9A及びそれぞれのコントロールを、LZ−CD95L(ng/ml)の指示投与量で48時間刺激し、そしてDNAの断片化をFACSによって分析した。(d)TG98G Co及びGSK S9Aの成長曲線を示す。(e)ILK阻害剤(KP−SD1、10μM)は、α−Apo−1(2μg/ml)及びLZ−CD95Lで誘発された(5ng/ml)T98G細胞の遊走を阻害した。(f)PIL3K阻害剤(LY 290059、25μM)は、α−Apo−1で誘発されたAKTの活性化、及びT98G細胞におけるGSK3βの阻害を阻害する。(g)活性β−カテニン(緑)を、α−Apo−1(1μg/ml)での刺激に対して核に転位し、ホスホ−GSK3β(赤)は、CD95刺激に対して変化しなかった。DAPI(青)を、T98G細胞における核を視覚化するために使用した。(h)T98G、LN18及びJurkat16(J16)におけるカスパーゼ−8の開裂を、ウェスタンブロット法によるCD95刺激に対して検出した。(i)ERK阻害剤(PD 98059、25μM)は、CD95で誘発された遊走を妨害しなかった。結果は、平均±標準誤差、*P<0.05、**P<0.01として示され、かつ2つの独立した実験を示す。P:リン酸化(phosphorylation)、T:合計(total)。
図4:原発神経膠芽腫におけるCD95/CD95L系の発現
原発星状細胞腫、乏突起細胞腫及び神経膠芽腫の細胞系におけるCD95表面発現のFACS分析は、低い継代(≦4)を有する。DNAの断片化のために、細胞を、LZ−CD95L(CD95L)の指示投与量で、24時間及び48時間処理し、そしてFACSによって分析した。
図5:アポトーシス耐性原発神経膠芽腫におけるCD95/CD95L系の機能
(a)原発NCH(89、125及び270)神経膠芽腫の細胞系におけるCD95表面発現のFACS分析は、より高く継代した(≧50)。DNAの断片化のために、細胞を、LZ−CD95L(ng/ml)の指示投与量で、24時間及び48時間処理し、そしてFACSによって分析した。結果を、平均±標準誤差として示し、そして3つの独立した実験を示す。(b)NCH89、125及び270細胞は、定量リアルタイムPCRによって検出されたようなα−Apo−1(1μg/ml)処理の40時間後のMMP−2及びMMP−9のmRNAレベルの上方制御を示した。結果は、平均±標準誤差、*P<0.05、**P<0.01、***P<0.005として示され、かつ3つの独立した実験を示す。(c)NCH89、125及び270細胞のための遊走アッセイは、α−Apo−1(0.1μg/ml+タンパク質A)で処理した。結果は、平均±標準誤差、*P<0.05、**P<0.01として示され、かつ2つの独立した実験を示す。
図6:T98G及び原発神経膠芽腫細胞におけるγ−放射線照射で誘発された遊走
(a+b)T98G細胞を、指示投与量でγ−放射線照射し、そしてCD95及びCD95L(a)、並びにMMP−2及び−9(b)のmRNAレベルを、40時間後に定量リアルタイムPCRによって測定した。結果を、平均±標準誤差、*P<0.05、**P<0.01として示し、かつ3つの独立した実験を示す。(c+d)γ−放射線照射に対するT98G(c)及び原発NCH細胞(NCH125、270及び89)(d)における遊走の誘発。CD95Lに対する中和抗体(Nok1、10μg)は、γ−放射線照射で誘発される遊走を阻害した。結果は、平均±標準誤差、*P<0.05として示され、かつ2つの独立した実験を示す。(e)放射線治療後の9つの異なる再発性神経膠腫のCD95Lスコアリング。腫瘍に毎に3つの領域を分析し、そしてCD95L陽性細胞を数え、そしてスコアは、陽性細胞数によって割り当てた。分析された再発性腫瘍は、NCH 907、202、910、860、655、408、30、388及び715であった。(f)染色を、CD95L、CD95及びMMP9に関する続発の再発性腫瘍組織切片に対して、並びにGFAP(緑)及びCD95L(赤)に関して二重染色を実施した。
図7:CD95及びCD95Lは、インビボでネズミの神経膠腫細胞に対して上方制御され、遊走を誘発する
(a)原発GBMのCD95Lに関する免疫組織化学上の染色をした。(b−c)ネズミの神経膠腫細胞系SMA−560に対するCD95及びCD95Lの表面発現を、通常の細胞培養条件下で、スフェロイドの形成後又は頭蓋内移植後に、測定した。前記の条件下でのCD95(b)及びCD95L(c)(BD CellQuest ProからのGeoMean)の変化を、細胞培養条件下での発現レベルまで正常化させた。結果は、3つの独立した実験を示し、平均±標準誤差、*P<0.05として示される。(d)スフェロイド培養物を、コラーゲンマトリックス中で包埋し、そしてCD95(Jo2)に対する抗体、CD95L(MFL3)に対する中和抗体、又は適切なアイソタイプコントロール抗体で、指示濃度で処理した。細胞の遊走を、48時間にわたって観察し、そしてスフェロイドの境界までの細胞の距離を、示した(n=10(細胞)、治療毎に3スフェロイド)。(e)実験の構成。MFL3又は適切なアイソタイプコントロールで処理後のコラーゲン中への腫瘍外植体の遊走は、前記で記述されたように示される(n=10(細胞)、治療毎に3スフェロイド)。(f)MFL3又はアイソタイプコントロール抗体で処理されたVm/Dkマウスの対側半球におけるSMA−560細胞数を、計数し、そして腫瘍表面に対して中和した。示される結果は、2つの独立した実験を示し、平均±標準誤差、*P<0.05、**P<0.001として示される。
図8:GSK3βの阻害は、カスパーゼに依存しない
(a)GSK3βを、リン酸化し、そしてそれによって、T98G及びLN18細胞中でLZ−CD95L(5ng/ml)での処理に対して阻害する。(b)カスパーゼ阻害剤zVAD−fmk(40μg)でのプレインキュベーションは、α−Apo−1(2μg/ml)で誘発されたGSK3βの阻害を妨害しなかった。(c)siRNAでのPEDノックダウンは、ERKの活性を阻害するが、しかしα−Apo−1で誘発されたGSK3βの阻害を変化しなかった。結果は、2つの独立した実験を示す。
図9:原発神経膠芽腫におけるCD95/CD95L系の発現及び機能
(a−b)高い継代(≧50)を有する原発神経膠芽腫の細胞系(NCH82、37、125、149、89、156、270及び199)におけるCD95表面発現をFACS分析した。DNAの断片化のために、細胞を、LZ−CD95L(ng/ml)の指示投与量で、24時間及び48時間処理し、そしてFACSによって分析した。結果は、平均±標準誤差として示され、かつ2つの独立した実験を示す。(c)ヒトの腫瘍組織におけるCD95及びCD95LのmRANレベルは、定量リアルタイムPCRによって決定した。結果は、2つの独立した実験を示す。
図10:原発神経膠芽腫の遊走に対する放射線照射の影響
原発神経膠芽腫の細胞系(NCH342、354、357、378、417、419及び2421)におけるCD95表面発現のFACSを分析した。CD95Lに対する中和抗体(Nok1、10μg)によって阻害されうる、γ−放射線照射に対する、それら原発NCH細胞において、遊走を誘発した。結果は、平均±標準誤差、*P<0.05、**P<0.01、***P<0.005として示され、かつ2つの独立した実験を示す。
図11:MMPによるアポトーシス耐性細胞のCD95トリガー侵襲
(A)神経膠芽腫の細胞系T98G及びLN18を、CD95L−T4、スタウロスポリン(St.、1μM)又は未処理のまま(Co)の指示濃度でインキュベートした。24時間後に、DNAの断片化を、FACSによって分析した(上のパネル)。T98G及びLN18におけるCD95表面発現をFACS分析した(下のパネル)。(B)T98G及びLN18細胞を、CD95L−T4で処理し、又は未処理のままで、8μmの孔サイズを有するボイデンチャンバーによって、単細胞の遊走を検出した。(C)T98G細胞を、CD95L−T4で、24時間処理し、又は未処理のままにした。その後、MMP−9活性を、ゲルザイモグラフィーによって評価した。(D及びE)T98G及びLN18を、α−Apo−1で48時間処理し、又は未処理のままにした。MMP−2及びMMP−9の発現を、定量リアルタイムPCRによって測定した。データは、平均±標準誤差、*P<0.05として、5回の独立した実験から得られる。(F)T98G細胞を、MMP−2及びMMP−9に対してsiRNAプール(shMMP)で、又はリポフェクタミンのみ(Lipo)で、形質移入した。形質移入の48時間後に、細胞を、CD95L−T4で処理し、その後48時間、遊走を、二次元遊走アッセイ中で測定した。(G)定量−RT−PCRによって測定されたMMP−2及びMMP−9の発現。結果は、平均±標準誤差、*P<0.05、**P<0.001、***P<0.0001として示され、かつ少なくとも2つの独立した実験を示す。
図12:MMPによる原発アポトーシス耐性神経膠腫細胞のCD95トリガー侵襲
(A)短期間培養した細胞系NCH89、125及び270を、CD95L−T4、スタウロスポリン(St.、1μM)又は未処理のまま(Co)の指示濃度でインキュベートした。24時間後に、DNAの断片化を、FACSによって分析した(上のパネル)。NCH89、125及び270におけるCD95表面発現のFACS分析(下のパネル)。(B)NCH細胞を、α−Apo−1で48時間処理し、又は未処理のままで、8μmの孔サイズを有するボイデンチャンバーによって、単細胞の遊走を検出した。結果は、平均±標準誤差、*P<0.01として示され、かつ3つの独立した実験を示す。(C及びD)NCH89、125及び270細胞を、α−Apo−1で、48時間処理した。MMP−2(C)及びMMP−9(D)の発現を、定量リアルタイムPCRによって測定した。(E)NCH125細胞を、MMP−2及びMMP−9に対してsiRNAプール(shMMP)で、又はリポフェクタミンのみ(Lipo)で、形質移入した。形質移入の48時間後に、細胞を、CD95L−T4で処理し、遊走を、48時間後に二次元遊走アッセイ中で測定した。(F)定量−RT−PCRによって測定されたMMP−2及びMMP−9の発現。結果は、平均±標準誤差、*P<0.005、**P<0.001、***P<0.0001として示され、かつ少なくとも2つの独立した実験を示す。
図13:CD95は、PI3K/AKT/GSK3β経路によって遊走を誘発する
(A)AKT及びERKのリン酸化を、CD95L−T4で指示時点での処理に対してT98G及びLN18細胞において示す。(B)NCH89中ではなく、T98G、LN18、並びにNCH125及び270細胞中で、AKTのリン酸化は、それぞれ、CD95L−T4での刺激後に、濃度依存の鐘形を呈した。(C)T98G細胞において、CD95L−T4(10ng/ml)及びα−Apo−1(1μg/ml)での処理は、GSK3βのリン酸化を誘発した。GSK3β阻害の速度論は、鐘形曲線を呈した。(D)T98G細胞を、空のレンチウィルスベクター(Co)又は構成的に活性GSK3β突然変異体(GSK S9A)で感染させた。36時間で、T98G細胞を感染させたGSK S9Aは、α−Apo−1又はCD95Lでの処理に対して、それらの空のベクターの対応品よりも極めて低く遊走した。CD95Lに対する中和抗体(Nok1)は、ベクター及びGSK S9Aで感染された細胞のCD95Lで誘発された遊走を阻害する。(E)b−カテニンは、CD95L−T4(10ng/ml)での処理の30分後に、T98G細胞の細胞質ゾル中で蓄積した。(F)活性b−カテニン(緑)は、α−Apo−1での刺激に対して、核中へ転位する。DAPI(青)及びP−GSK3β(赤)を、核及び細胞質ゾルを視覚化するために、それぞれT98G細胞中で使用した。(G及びH)b−カテニン/TCF転写レポーター(TOP−FLASH;G)を有するT98Gの一時的なトランスフェクションの24時間後に、コントロールプラスミド(FOP−FLASH;G)、又はNFkB−レセプター構成体(NFkB−Luc;H)細胞を、CD95L−T4(G及びH)、LiCl(G)で処理し、又は未処理のままにした(G及びH)。ルシフェラーゼ活性を、12時間(G)又は8時間(H)後にアッセイし、そしてウミシイタケルシフェラーゼ発現に対して中和した。結果は、平均±標準誤差、*P<0.05、**P<0.001、***P<0.0001として示され、かつ2つの独立した実験を示す。P:リン酸化、T:合計。
図14:Src及びp85はAKTを活性化するためのCD95に関連する
(A及びB)LN18及びT98G細胞を、指示時点及び濃度に関してCD95L−T4で刺激した。左のパネルに関して、CD95を免疫沈降し、その免疫沈降物を、抗p85、抗CD95、及び抗Src抗体でイムノブロットした。中央のパネルに関して、p85を免疫沈降し、そして、その免疫沈降物を、抗p85及び抗CD95抗体で調べた。タンパク質Aビーズを、ネガティブコントロールとして含む。抗p85、抗CD95及び抗Srcで調べられた全ての細胞溶解産物(WCL)を、右のパネルで示す。(C)T98G細胞を、指示時間及び濃度で、CD95L−T4で処理した。CD95を免疫沈降し、そして免疫沈降物を、抗Yes抗体でイムノブロットした。(D)T98G及びNCH125細胞を、YesもしくはFynに対してsiRNAで、又はリポ−フェクタミンのみ(Lipo)で形質移入した。形質移入の24時間後に、細胞を、CD95L−T4で処理し、その後72時間、遊走を、二次元遊走アッセイ中で測定した。(E)定量リアルタイムPCRによって測定されたようなYes−mRNAの発現、及びFACS分析によって評価されたようなYesタンパク質レベルを示す。(F)T98G及びNCH125細胞を、Yes、Yes過剰発現プラスミド(pCMV−Yes)又は双方に対してsiRNAで形質移入した。形質移入の72時間後に、細胞を、CD95L−T4で処理し、その後24時間、遊走を、二次元遊走アッセイ中で測定した。(G)Yes siRNA及びPI3K阻害剤(LY 290059)は、CD95で誘発されたAKTのリン酸化を阻害した。P:リン酸化、T:合計、*:特異的バンド、n.s.:非特異的バンド。
図15:適切な耐神経膠腫細胞における非効率的なDISC形成
(A)HAPTEN(PTEN)又は空のベクター(Mock)でのT98G及びNCH125の一時的な形質移入の48時間後に、細胞をCD95L−T4(500ng/ml)で処理した。PTEN−過剰発現細胞における細胞死の検出のために、HAタグに対して細胞内FACS染色を実施した。その後、前方側面散乱分析を、HA正細胞中で実施した。結果は、平均±標準誤差として示され、かつ2つの独立した実験を示す。(B)T98G細胞を、1時間、α−Apo−1、zVAD−fmk、zVAD−fmkとα−Apo−1との組合せで処理し、又は未処理のまま(Co)にした。GSK3βのリン酸化を、ウェスタンブロットで分析した。(C)T98G、LN18及びJurkat16(J16)におけるカスパーゼ−8の開裂を、CD95刺激の5分後に、ウェスタンブロット分析によって検出した。(D)CD95L−T4で5分間処理したT98G及びLN18細胞において、CD95(上のパネル)又はカスパーゼ−8(下のパネル)を、免疫沈降した。その免疫沈降物を、抗FADD抗体と抗CD95(上のパネル)とで、及び抗CD95と抗カスパーゼ−8(下のパネル)とでイムノブロットした。Jurkat細胞を、ポジティブコントロールとして含んだ。(E)T98G細胞を、Yes shRNA、又はネガティブコントロールとして非標的shRNAで形質移入した。72時間後に、細胞をCD95L−T4で処理し、又は未処理のままにし、そしてCD95の免疫沈降を実施し、そしてその免疫沈降物を、抗FADD抗体でイムノブロットし、IgG重鎖を、ローディングコントロールとして提供した。右に関しては、定量RTPCRによって分析されたノックダウンの効率を示す。(F)T98G及びLN18細胞におけるFADD、Yes及びFynの量的発現を、FACS分析によって測定した。結果は、平均±標準誤差、*P<0.05として示され、かつ3つの独立した実験を示す。MFI:平均蛍光強度(mean fluorescence intensity)、P:リン酸化、T:合計。
図16:神経膠芽腫における侵襲のCD95シグナルのための模型図
CD95Lは、SrcファミリーメンバーのYes、及びPI3Kのp85サブユニット(その2つのサブユニットp85及びp110によって本明細書に示される)の漸増を、CD95に誘発し、それによってAKTを活性化する。活性化AKTは、GSK3βをリン酸化及び不活性化し、核中へβ−カテニンの転位を可能にし、その際、それはMMPの転写を誘発する。このシグナル経路を、Yesに対してsiRNA、もしくはMMP−2及び−9、PI3K特異性阻害剤(Ly290059)によって、又はGSK3βの優性活性変異体(S9A)でのレンチウィルス感染によって阻害することができた。
図17:GBMの臨床試料におけるCD95L、Yes及びPhospho−Srcの発現
(A)原発ヒトGBMにおけるCD95L(赤)の典型的な免疫組織化学的染色。より充実性の腫瘍領域(A.a*)又は脳実質(A.c)と比較して、腫瘍/宿主の境界面(A.b)でCD95Lの増加された発現に注目する。(B)リン酸化Scrファミリー酵素(p−Src;B.a、e、f)及びYes(B.b、d、g、h)の免疫組織化学的染色。B.a−dは、腫瘍浸潤領域の概要であり、Srcの激しいリン酸化、並びに腫瘍/宿主境界(左)、及び充実性腫瘍領域において低減された又は全くないp−Src(右*)の領域におけるYesの発現を示す。Yes発現は、腫瘍/宿主の境界面(B.b、d及びg)で、及び散乱充実性腫瘍領域(B.h)において見出された。充実性腫瘍領域(B.f)及び浸潤領域(B.e)における腫瘍細胞におけるSrcの強リン酸化。
図18:CD95及びCD95Lは、インビボでネズミの神経膠腫細胞に対して上方制御され、遊走を誘発する
(A及びB)ネズミの神経膠腫細胞系SMA−560に対するCD95及びCD95Lの表面発現を、通常の細胞培養条件下で、スフェロイドの形成後又は頭蓋内移植後に、測定した。変化を、細胞培養条件のレベルまで中和した。結果は、3つの独立した実験を示し、平均±標準誤差、*P<0.05として示される。(C)スフェロイド培養物を、コラーゲンマトリックス中で包埋し、そしてCD95に対する抗体(Jo2)、CD95Lに対する中和抗体(MFL3)、又は適切なアイソタイプコントロール抗体で、指示濃度で処理した。細胞の遊走を、48時間にわたって観察し、そしてスフェロイドの境界までの細胞の距離を、示した(n=10(細胞)、治療毎に3スフェロイド)。(D)実験の構成。MFL3又は適切なアイソタイプコントロールで処理後のコラーゲン中への腫瘍外植の遊走を、前記で記載したように示す(n=10、治療毎に3スフェロイド)。(E)GFP−免疫染色されたアイソタイプ−又はMFL3−で処理されたSMA腫瘍の典型的な図。腫瘍支持面(同側)及び対側半球を示す。MFL3又はイソタイプコントロール抗体で処理されたVm/Dkマウスの対側半球におけるSMA−560細胞(GFPポジティブ)数を、計数し、そして腫瘍領域に対して中和した。示される結果は、2つの独立した実験を示し、平均±標準誤差、*P<0.05、**P<0.001として示される。尺度バー:100μm。
図19:CD95L−T4の発生
逆平行β−ストランドを形成する、TRAIL−RBD内でのN−及びC−末端のアミノ酸の局在化。(A)TRAIL−RBD−構造(N末端:緑、C末端:赤)の腫脹。(B)TRAIL−RBDの構造内でのN−及びC−末端の位置。上の列:TRAIL−RBDの重心軸の側面図。下の列:TRAIL−RBDの重心軸の上面図。左から右:一量体、二量体及び三量体。(C)CD95L−T4のアミノ酸配列。シグナルペプチドは、下線(Met1〜Gly20)である。CD95L−RBDのN末端(緑の矢印)及びC末端のアミノ酸(赤の矢印)が、逆平行β−ストランドを形成することを提案される。T4フォルドン(Foldon)配列を、青で印字する(イタリック体)。(D)TRAIL−T4−DR5複合体の模型。上の列:TRAIL−RBD(濃青)の上方に配置させたT4−フォルドン(淡青)を有するTRAIL−DR5共複合体の側面図。そのDR5鎖を、濃赤で色付けする。TRAIL−RBDのN末端及びT4−フォルドンのアミノ酸を、緑で色付けし、C末端のアミノ酸を、赤で色付けする。上の列:TRAIL−RBDの重心軸の側面図。下の列:TRAIL−RBDの重心軸の上面図。左:リボン模型。右:表面模型。(E)CD95L−T4のアフィニティー精製。CD95L−T4を含有する一時的に形質移入させたHek293T細胞からの上清を、ストレプタクチン セファロースを使用して、アフィニティー精製した。その後、特にデスチオビオチンによって溶出されたタンパク質を、SDS−PAGE及び銀染色によって分析した。CD95L−T4の位置を、矢印によって示す。CD95L−T4は、約30kDaの見かけの分子量を示す。23kDaの理論上の分子量に対する差は、おそらくグリコシル化による。(F)サイズ排除クロマトグラフィー(SEC)による精製されたCD95L−T4の分析。天然の見かけの分子量の決定のために、CD95L−T4を、SECによって、Superdex200カラムを使用して分離した。そのグラフは、ストレプタクチン精製されたCD95L−T4の溶出分布(OD280nm)を示す。SEC(Bを参照)から採取された画分B3〜C2を、SDS−PAGE及び銀染色によって分析した。(G)見かけの分子量の決定。指示タンパク質の保持用量に基づく、Superdex200カラムの較正曲線。CD95L−T4の見かけの天然の分子量は、90.3kDaであり、安定な三量体タンパク質を示す。APG101は、Jurkat細胞においてCD95L−T4の活性を誘発するアポトーシスを弱める。(H)CD95L−T4は、カスパーゼ3/7活性における増加によって示されるような、投与量依存の方法で、Jurkat細胞におけるアポトーシスを誘発する。CD95L−T4三量体を架橋する抗体の抗StrepMAB10μg/mlの添加は、アポトーシスの程度を増大する。(I)Jurkat細胞におけるCD95L−T4の250ng/mlの活性を誘発するアポトーシスを、投与量依存方法でAPG101によって弱める。
図20:CD95/CD95L系及び原発神経膠芽腫におけるアポトーシスに対する感受性
(A及びB)高い継代(≧50)を有する原発神経膠芽腫の細胞系(NCH82、37、125、149、89、156、270及び199)におけるCD95表面発現のFACS分析。DNAの断片化のために、細胞を、CD95L(ng/ml)の指示投与量で、24時間及び48時間処理し、そしてFACSによって分析した。結果は、平均±標準偏差として示され、かつ2つの独立した実験を示す。(C)定量リアルタイムPCRによって決定された、ヒト腫瘍組織におけるCD95及びCD95LのmRNAレベル。結果は、2つの独立した実験を示す。
図21:CD95で媒介されたPI3K活性の修飾物質
(A)LN18細胞を、CD95Lに対する中和抗体(Nok1)を有する、又は有さない、CD95L−T4、α−Apo−1、スタウロスポリン(St.、1μM)、又は未処理のまま(Co)の指示濃度でインキュベートした。24時間及び48時間後に、DNAの断片化を、FACSによって分析した。(B)T98G及び短期間で培養された細胞系、NCH89及び125を、α−Apo−1、スタウロスポリン(St.、1μM)、又は未処理のまま(Co)の指示濃度でインキュベートした。24時間及び48時間後に、DNAの断片化を、FACSによって分析した。(C)NCH125及びNCH270細胞を、48時間CD95L−T4で処理し、又は未処理のままで、8μmの孔サイズを有するボイデンチャンバーによって、単細胞の遊走を検出した。(D)T98G細胞におけるGSKのリン酸化は、細胞内FACS染色によって測定した。(E)GSK S9Aで感染させたT98G細胞及びそれぞれのコントロールを、CD95L(ng/ml)の指示投与量で48時間刺激し、そしてDNAの断片化を、FACSによって分析した。T98G Co及びGSK S9Aの成長曲線を示す。(F)T98G及びNCH125細胞を、YesもしくはFynに対してsiRNAで、又はリポ−フェクタミンのみ(Lipo)で形質移入した。定量−RT−PCRによって測定されたFynの発現を示す。結果を、平均±標準偏差、*P<0.05、**P<0.001、***P<0.0001として示す。
図22:表1
詳細な説明
CD95/CD95L複合体が、アポトーシスを誘発することが、一般的に評価されている18。しかしながら、CD95が、アポトーシス非依存法、例えば増殖、血管形成、線維化、及び炎症を媒介することができることが、成長の証拠である19,20。ルイス肺癌腫細胞におけるCD95の過剰発現は、インビボでの腫瘍細胞の生存の利点をもたらす21。同様の点で、CD95のトリガーは、神経膠腫細胞における細胞循環のプログレッションを動因することが報告されている22。悪性星状細胞腫において、CD95結紮は、炎症促進性ケモカインの発現及び血管形成を促進した23-25。本明細書で、神経膠芽腫におけるCD95のトリガーが、最終的に侵襲性を増加することを導くシグナル伝達現象のカスケードを誘導することを報告している。CD95で誘発される遊走を、培養された尿細管細胞中で最初に観察し26、そして卵巣、乳房、肺及び腎臓の腫瘍細胞に関して最近報告している13。後者の研究において、血清勾配を、細胞遊走を起こしかつ方向付けるために、CD95刺激に加えた13。一方、神経膠芽腫細胞は、それらの侵襲する傾向のある表現型によって特徴付けられ、かつ付加刺激の不在下で遊走する。
従って、本発明は、インビトロ、エクスビボ及びインビボで、CD95活性の独占的な中和によるより高い侵襲性神経膠芽腫の挙動を阻害する方法に関する。本発明は、例えば、CD95に結合する抗体を使用することによって、又はCD95遺伝子発現もしくはCD95mRNA転写翻訳を低下調節することもしくは阻害することによって、CD95活性を中和する、又はそうではなく阻害するための、あらゆる方法又は機構を熟考する。
周囲正常脳中へ侵略する及び広がるために、腫瘍細胞は、フィブロネクチン、ラミニン、及びIV型コラーゲンを含む細胞外マトリックスの消化構成成分を要求する。ECM劣化酵素の最も特徴付けられたファミリーは、MMPファミリーである。MMP9不足の神経膠芽腫は、インビトロ及びインビボでより低い侵襲性である27。神経膠芽腫は、低グレード神経膠腫及び正常脳組織よりも、極めて高いレベルのMMP9をもたらす27。MMP9のレベルは、ヌードマウスにおいて頭蓋内に移植させた神経膠芽腫細胞の成長中に増加した28。それらのプロテアーゼは、腫瘍細胞の生存を促進する微小環境を確立し維持する役割も有する。従って、MMPは、腫瘍血管形成、及び内胚葉細胞と神経膠腫細胞との混合培養物における毛細管様構造を低減させたMMP9の阻害を調整する27。同様の特徴は、CD95L発現に適用する:(i)レベルが悪性度の程度に正に関連する23,29,30、(ii)レベルが頭蓋内接種後に増加する、(iii)GBMのヒト献体において、その選択的局在化の1つは腫瘍血管である。
本明細書で、本発明は、CD95のトリガーが、確立された神経膠芽腫細胞系及び原発性培養物におけるMMP9及びMMP2のmRNA発現並びにMMP2のノックダウンを増加し、かつMMP2は、CD95で誘発される遊走を阻害することを論証する。
MMP9のプロモーター領域は、AP−1、NFκB、Sp1及びAP−2のための推定結合部位を含有する31。AP−1転写複合体は、MMP9の刺激転写の本質的な役割を果たす31,32。神経膠芽腫細胞においてMMP9の転写をもたらすAP−1は、PI3K/ILK/GSK経路の下流であり9,10、又は代わりにERK及びJNK活性を要求してよい33ことを以前に報告している。
AP−1転写複合体の推定構成要素のc−Junは、最も高く誘発されるTCF/β−カテニンの標的遺伝子の1つとして識別されている36,37。本明細書で報告されているようなGSK3βの阻害は、非リン酸化β−カテニンを核中へ蓄積及び転位することを可能にし、その際それは、TCF/Lefファミリーの転写因子のためのコファクターとして機能する35。加えて、NFκBの活性を、附随して観察した。CD95L−T4がERK活性を低下するために、T98G細胞において、AKTが、IKKキナーゼのリン酸化/活性化によってNFκB活性を調整し、その結果IκBをリン酸化し、かつ活性化されたNFκBの放出を可能にすると考えられている。代わりにIκBは、p65サブユニットをトランス活性化することができる64。対照的に、内胚葉又は中胚葉起源の腫瘍細胞系の以前に報告されている運動性及び侵襲性の誘発は、ERK、NFκB及びカスパーゼ−8活性を含む。
対照的に、神経膠芽腫細胞のCD95Lでの処理は、ERK活性もカスパーゼ−8開裂もトリガーしない。CD95で媒介された神経膠芽腫細胞の侵襲は、ERK又は一般のカスパーゼ阻害によって阻害されることができなかった。代わりに、神経外胚葉起源からのそれらの細胞において、侵襲性を、PI3K−、ILK−阻害剤によって、及びGSK3βの優性活性型によって阻害されることができるように、PI3K/ILK/GSK経路によって調整した。PI3K活性は、ERKによってMMP9の発現をさらに増加する上皮成長因子レセプター(EGFR)の会合のためにも要求される34。従って、CD95で媒介されたPI3Kの活性は、EGFRによってMMP9活性における付加増加を促進する。従って、CD95の活性化は、PI3K/AKT/GSK3β/β−カテニン/MMP及び/又はPI3K/AKT/NFκB/MMP経路による遊走/侵襲を誘発する。
GSK3βは、腺腫性結腸ポリープ症(APC)腫瘍抑制タンパク質、アキシン(axin)、及びβ−カテニンとの多タンパク質複合体において見出される。非刺激細胞において、GSK3βは、β−カテニンをリン酸化し、ユビキチン化及び続く分解を行う35。GSK3βの阻害は、この分解複合体を不安定にして、非リン酸化β−カテニンを、核に蓄積及び転位することを可能にし、その際、それは、T細胞因子/リンパ様増強性因子(TCF/LEF)ファミリーの転写因子のためのコファクターとして機能する35。AP−1転写複合体の推定構成要素のC−Junは、最も高く誘発されたTCF/β−カテニン標的遺伝子の1つとして識別されている36,37
リン酸化c−Junは、TCF4と相互作用し、従って、JNK及びGSK経路を統合することによって、腸管の腫瘍形成を調整することが最近見出されている。高い基礎的なERK及びJNK活性と共にGSK3β阻害は、CD95の腫瘍形成活性を決定することを仮定する。この点で、本発明は、リン酸化GSK3βの高い基礎的なレベルが、CD95の能力と正の相関関係があり、遊走を増加し(データは示されていない)、一方で、CD95表面発現のレベルは、あらゆる影響を受けないことを見出した。従って、悪性神経膠腫は、より少ない悪性神経膠腫よりも、優れた非リン酸化β−カテニンの貯留を有さないことを示す(未出版データ)。
過去に、いくつかの報告が、CD95で誘発されるシグナルにおけるチロシンリン酸化のための重要な役割を指摘している56,59。しかしながら、それらの予備報告は、CD95で誘発されるチロシンリン酸化が、CD95で媒介されるアポトーシスの前提条件であることが示唆された56,60,69。この点で、ホスファターゼSHP−1、SHP−2及びSHIPは、CD95と関連し、生存因子で開始される経路を打ち消すことが見出された54。ごく最近に、Srcで誘発されるカスパーゼ−8のチロシンリン酸化は、CD95で誘発されるアポトーシスを減退することが見出された53。現在、SrcファミリーメンバーYes及びp85とCD95との新しい会合を記載している。他のTNFファミリーメンバーのTRANCEは、PI3Kを、c−Src及びTRAF6を含むシグナル複合体によって活性化する71。他のSrcファミリーメンバーのFynの阻害は、CD95で誘発された神経膠芽腫細胞の遊走を低減したが、重要ではない。これは、Fynが、神経細胞におけるEGFRで媒介されたシグナル中で含まれ、かつEGFRが、CD95との会合において見出されている神経膠腫の侵襲のための非常に重要なレセプターである事実によって説明されることができる。従って、CD95で媒介されるシグナルの阻害は、EGFRで媒介されるシグナルに、及びその逆に影響してよい。他のアダプター分子が、CD95のPI3K活性化複合体(PAC)においてまだ失われていないかどうかは、今後の研究の問題のままである。代わりに、Yes及びp58は、以前に認識された、CD95のDDにおけるモチーフを含有するホスホチロシンによって、CD95と直接相互作用してよい54。従って、T98G細胞において、Yesのノックダウンは、Yes及びFADDがCD95に結合するために競争してよいことを示している、CD95に対するCD95L−T4で誘発されるFADDの漸増を可能にする。この点で、Yes発現レベルの分析は、LN18細胞中よりも、T98G中での非常に高い発現を示した。最も重要なことに、Yesの発現及びSrcファミリーキナーゼのリン酸化は、腫瘍侵襲におけるその介入を示す、GBM臨床試料における腫瘍/宿主相互作用の部位で一貫して見出された。
Barnhart et al.(2004)13は、外因性CD95Lが、インビボで内胚葉起源からの腫瘍細胞の遊走を誘発することを以前に示した。これらの細胞において、CD95Lは、カスパーゼ−8及びERKによって遊走を誘発する13。これらの著者は、CD95Lが、化学療法及び放射線療法に対する腫瘍の回避を含んでよいことを推測している。それというのも、双方の治療は、CD95Lの発現を増加するからである。我々の研究において、CD95Lは、GBM細胞の遊走も誘発することが見出された。これ以外に、本研究は、腫瘍生物学の分野において著しい概念的向上を示す。それというのも、以下のことを初めて示すからである:(i)腫瘍細胞と周囲柔組織との独占的な相互作用が、腫瘍におけるCD95L、及び宿主細胞の発現を誘発し、(ii)GBM細胞において、CD95Lシグナルが、内胚葉起源の腫瘍細胞における場合に、Yes/PI3K/MMPによって侵襲し、及びカスパーゼ−8/ERKによって侵襲せず、(iii)CD95活性の中和が、臨床環境を擬似したGBMのマウス同系モデルにおいて、インビボでGBM細胞の基礎的な遊走を阻害する。さらに、この研究は、PI3Kシグナル構成要素の分子化学量論が、CD95に対する細胞の応答を決定するようにみえることを示す。
以上をまとめると、本発明のデータは、WHOグレードIVの腫瘍が、CD95で誘発されるアポトーシスに耐性があるが、しかしCD95の刺激に対してそれらの侵襲能力を増加することを示す。
GBMの放射線照射に対する公知の臨床耐性にもかかわらず、GBMのための最近の治療は、手術、続く放射線照射及びアジュバント化学療法を含む。標準放射線照射養生は、約6週間、附随する焦点的に指示された放射線治療で、1.8〜2Gyの一日の割合で大抵与えられる60Gyの最適投与量を使用する。標的領域は、典型的にさらに2〜3cm端でMRI上で見られる増大された領域である38。この養生は、悪性神経膠腫における主な治療の失敗が、原腫瘍部位の2cm以内の約80%〜90%の場合で生じる腫瘍の再発である知識を基に発展してきている38。放射線は、細胞標的との直接相互作用によって、又は直接、細胞内の他の原子又は分子(例えば水)との相互作用による損傷を誘発し、間接的に危険な構造に影響する遊離基をもたらす。さらに、放射線照射は、ある場合においてアポトーシスによって細胞を殺す、死レセプター及び死リガンドの発現を増加することを示している3。本発明は、神経膠芽腫細胞の放射線照射が、CD95及びCD95Lのレベルを大いに増加することを証明している。それにもかかわらず、細胞は、放射線で誘発された損傷に対して耐性があるままである。その代わり、放射線照射された細胞は、より高いCD95L依存の遊走能力を呈することを示している。CD95の独占的な刺激後にますます遊走しない細胞でさえもが、放射線照射後に遊走する。従って、追加の放射線照射で媒介されたCD95レベルの増加、又は全てのキナーゼ活性における可能な変化は、CD95で誘発された遊走に対する細胞の感受性を与えてよい。この点で、治療のX−線照射は、しばしば治療後10年以内での、神経膠腫を含む脳腫瘍のより高い危険度と決定的に関連した、ただ1つの環境因子である。最も重要なことに、CD95及びCD95Lが、腫瘍内でほとんど発現されない原腫瘍と対照的に、CD95及びCD95Lの再発性のGBM発現においては、劇的に増加した。インビボでのデータと一致して、CD95Lポジティブ細胞の近くのアポトーシス細胞を検出しなかったが、しかし代わりにMMP9の増大された発現を検出した。
神経膠芽腫の侵襲を阻害するための現在の実験方法は、中和阻害剤TIMP2及びTIMP4の発現によるMMP活性の阻害に焦点を合わせ、又は、アンチセンス方法によるMMP mRNAの直接の遺伝子標的に依存する。しかしながら、TIMP2が、血管形成及び侵襲を低減する場合に、アポトーシスから腫瘍細胞も保護する40。MMP製造を阻害するための他の方法は、腫瘍侵襲の誘発だけでなく、基本的な神経機能を同様に含む、それらの発現を導くシグナル形質導入経路を標的とすることを使用し、従って、臨床適用のためのそれらの方法をより魅力的でなくする。
対比によって、CD95活性が、初期の脳発達中の神経突起リモデリング41のために、及び罹患した脳における損傷を受けた脳細胞の除去のために要求される場合に、CD95活性は、成人の健康な脳において全く検出されない。従って、標的CD95は、通常、正常な脳機能を含む、他の遊走誘発因子よりも、より少ない副作用を有するべきである。
従って、CD95は、ヒト神経膠芽腫の最前線治療のための非常に効力があり、かつ魅力的な標的として明白である。
実施例
実施例1−試薬及び一般的な方法
次の抗体、抗ヒトCD95L G247−4(1:200)、CD95Lに対する中和抗体(Nok1)、抗ネズミCD95(Jo2)、抗ネズミCD95L(MFL3)を使用し、そして適切なアイソタイプコントロールのハムスターIgG1、λ1を、Becton Dickinsonから得た。CD95(α−Apo−1)に対する抗体を、以前に記載されているように生成し46、リン酸化GSK3β(P−Ser9−GSK3β、1:1000)、リン酸化AKT(P−Ser473−KT、1:1000)、合計AKT(T−AKT、1:1000)、Srcファミリーキナーゼ(Src、1:1000)、リン酸化Src(P−Tyr416、1:50)及び合計β−カテニン(1:1000)を、New England Biolabs社から得た。CD95(CD95、1:1000)、合計GSK3β(T−GSK3β、1:1000)、リン酸化ERK1/2(P−ERK、1:1000)、合計Yes(Yes、1:1000又は1:200)、合計Fyn(1:200)、及び合計ERK(T−ERK、1:1000)に対する抗体を、Santa Cruz社から得た。抗GFAP(1:200)を、Chemicon社から得て、抗PI3K(p85 N−SH2ドメイン、1:1000)、抗FADD(FADD、1:1000)及び活性−β−カテニン(P−Ser37又はP−Thr41、1:800)を、Upstate社から得て、抗MMP9 GE−213(1:100)をOncogene社から得て、抗GFP(1:400)を、Molecular Probes社から得て、抗GADPHを、Abeam社から得て、かつ抗−カスパーゼ−8抗体(1:10)を、ハイブリドーマの上清から研究所で製造した47。抗PED抗体(1:2000)は、Dr.Herve Chneiweissによって、寄贈された。組織学的染色に対する特異的抗体の視覚化のために、Dako社から得られたストレプトアビジン−アルカリホスファターゼ/FastRedの双方を、使用した。免疫蛍光法の研究のために、モノクローナル抗体Alexa Fluor 488(1:500、Molecular Probes社)及び抗ローダミン(1:200、Dianova社)を、使用した。
MAPK阻害剤のPD98059(25μM)、PI3K阻害剤Ly290059(25μM)、及びパンカスパーゼ阻害剤zVAD−fmk(40μM)を、Calbio−chem社から得た。ILK阻害剤(20μM)は、S.Dedharから寄贈された。細胞を、阻害剤(LY290059及びzVAD−fmk)と、CD95L−T4又はα−Apo−1での処理の30分前に、プレインキュベートした。ロイシンジッパーCD95L(LZ−CD95L)の発生を、以前に記載されているように実施した41。遮断剤(zVAD−fmk、PD98059、LY290059及びKP−SD1)を、LZ−CD95L又はα−Apo−1での処理の30分前に与えた。細胞を、さらなる生化学分析のために溶解した。タンパク質抽出及びイムノブロットを、以前に記載されているように実施した41
実施例2−原発試料
NCH腫瘍の組織検体を、患者のインフォームドコンセント及び地域の倫理委員会の承認後に手術中に得た。新鮮な組織を、原発腫瘍培養を確立するための1部分と、RNA抽出のための他部分の2つの部分に分けた。腫瘍分類、手術時の年齢、及び性別についてのそれぞれの患者の臨床データを、表1(図22)で要約する。
実施例3−動物実験
動物実験は、German Cancer Research Centerの動物管理使用委員会(institutional animal care and use committee)及びRegierungspraesidium Karlsruheによって承認された。頭蓋内投与のために、8〜12週齢の近交系Vm/Dkマウスを使用した。5000個のSMA−560細胞を、トリプシン処理によって回収し、1μlダルベッコ変法イーグル培地(10%胎児ウシ血清(FCS)、1%ペニシリン/ストレプトマイシン(PS)、及び1%L−グルタミン200mMで補足したDMEM)中で再懸濁し、そして10μlをFlexilfilシリンジ(WPI社、ドイツベルリン)中に置いた。穿頭を、ブレグマに対する外側2.75mmで孔あけし、そして針を、3mmの深さまで挿入した。マウスを、投与の7日、14日又は18日後に屠殺した。
実施例4−腫瘍外植
腫瘍接種の14日後に、マウスを屠殺し、そして腫瘍を抽出した。そして腫瘍外植を、1時間、培地、培地とアイソタイプコントロール抗体(10μg/ml)、又はMFL3(10μg/ml)を有する培地中でインキュベートした。コラーゲン中へ外植の包埋後に、細胞侵襲を、72時間にわたって、微速度顕微鏡(オリンパス、ドイツ)で記録した。
実施例5−細胞及びスフェロイド培養
確立された神経膠芽腫細胞系A172、T98G及びLN18、並びに原発神経膠芽腫細胞(NCHs)を、DMEM(10%FCS及び1%PSで補充)中で、CO2インキュベーターで、36.5℃及び湿度90%で培養した。NCH細胞系は、記載されているように、C.Herold−Mendeの研究所で確立されている48。生化学及び分子分析のために、1×106個の細胞を、培地中で10cmの培養皿上で培養し、そして前記に記載されているようにインキュベートした。スフェロイドを、以前に記載されているように製造した49。簡単に言えば、T98G及びLN18細胞(2−3×104)を、DMEM10mlを含有する10cmの培養皿の蓋の上に懸滴(20μl)で培養した。48時間後に、細胞凝集物を回収し、そして培地で満たした基剤で被覆された2%寒天皿上に転位した。さらに48時間後に、スフェロイドを、3次元コラーゲンゲル中で侵襲分析のために包埋した。
実施例6−コラーゲン侵襲アッセイ
調査侵襲のための生理学的モデルは、3次元コラーゲンゲルアッセイである。スフェロイドを、コラーゲンゲル溶液(Vitrogen3mg/ml(原液溶液)、最終濃度2.4mg/ml)中へ包埋する1時間前に、α−Apo−1(2μg/ml)、LZ−CD95L(5ng/ml)又はNok1(50ng)/LZ−CD95L(5ng/ml)で処理した。コラーゲンゲルの重合(37℃で3060分)後に、DMEMを、ゲルの上層においた。コラーゲンマトリックス中への細胞の侵襲を、微速度顕微鏡(オリンパス、ドイツ)で記録した。スフェロイド境界までのシグナル侵襲細胞の距離(スフェロイド毎にn=10、処理毎に3スフェロイド)を、Image J1.34ソフトウェア(NIH Imageに基づく)で決定した。
実施例7−組織の均一化
FACS分析のために、腫瘍を、指示時点で取り除き、37℃で20分間トリプシン処理し、PBS/10%FCS中で3回洗浄し、ガラスパスツールピペットで粉砕し、100μmナイロンメッシュ(BD Falcon社)を通して濾過し、そして蛍光標示式細胞分取器(Fluorescence Activated Cell Sorter(FACS、Becton Dickinson社))分析のためにPBS/10% FCSで再懸濁した。
実施例8−遊走アッセイ
インビボで神経膠腫細胞の遊走を、コラーゲンIで被覆された(Chemicon社)transwell inserts(Falcon社)による遊走によって測定した。5×104個の細胞を、孔サイズ8μmを有するコラーゲンで被覆された(50μg/ml)transwell inserts上で培地200μl中で培養した。細胞を、培養前にγ−放射線照射し、又は培養後に、α−Apo−1(2μg/ml又は0.1μg/ml+架橋のためのタンパク質A)、LZ−CD95L(5ng/ml)、Nok1(50ng)/LZ−CD95L(5ng/ml)、Nok1(50ng)LZ−上清(SN、5ng/ml)、CD95L(10ng/ml)及びCD95L−T34で処理した。有利には、培養24時間後に、細胞を、基礎的なDMEMで、それらが処理されるさらに24時間前に、殺す。完全に郵送された細胞の数を、処理後12時間、24時間、及び36時間で計測した。全ての実験において、三回、それぞれの処理に関して測定した。
実施例9−腫瘍のスコアリング及び分析
本来の及び再発性神経膠腫におけるCD95Lのスコアリングを、それぞれのCD95Lで染色された腫瘍から3つの領域の分析(250倍の倍率)によって実施した。ポジティブ細胞を、二重盲検法で、及びポジティブ細胞の数によって指定されたスコアで計測した。
インビボでのCD95で誘発された遊走の分析のために、5000個のSMA−560細胞と3μgのMFL3又は適切なアイソタイプ抗体との懸濁液を、Vm/Dkマウスの左の線条中へ注入した。1週間後に、マウスを殺し、そして脳を抽出した。免疫組織学的染色に続いて、試料毎に3つの代表的な領域の対側半球におけるGFPポジティブ細胞を測定し、そしてCell^Rソフトウェア(オリンパス、ドイツ)によって評価されたように腫瘍の表面に対して中和した。
実施例11−γ−放射線照射
2.5×105個の細胞を、放射線照射の12時間前に、6cmの培養皿上で培養した。細胞を、1、3、10及び50Gyで、室温で、137Cs源(ガンマ細胞1000、Atomic Energy of Canada,Ltd.、ON)を使用して、10.23Gy/分で放射線照射した。細胞を、放射線照射後すぐに、Nok1(10μg/ml)で処理し、又は未処理のままにした。その後、細胞を、遊走アッセイ、RNA抽出、又はNicolettiアッセイのために使用した。
実施例12−統計的分析
遊走及びmRNA発現データの統計的分析を、ノンパラメトリックStudent t検定を使用して実施し、処理群とコントロールとの差異を比較した。信頼区間を、95%で決定し、*P値<0.05、**P値<0.01、***P値<0.005を、統計上有意であるとみなした。
実施例13−免疫沈降
2×107個の細胞を、10、500及び5μg/mlのCD95L−T4で、1及び5分間(特に指示されない限り)37℃でそれぞれ処理し、又は処理せず、PBS+リン酸塩阻害剤(NaF、NaN3、pNPP、NaPPi、β−グリセリンリン酸のそれぞれ10mM及びオルトバナジン酸塩2mM)中で2回洗浄し、続いて緩衝液A(20mM Tris/HCl、pH7.5、150mM NaCl、2mM EDTA、1mMフッ化フェニルメチルスルホニル、プロテアーゼ阻害剤カクテル[Roche社]、1% Triton X−100[Serva、Heidelberg、ドイツ]、10%グリセロール、並びにリン酸阻害剤[NaF、NaN3、pNPP、NaPPi、β−グリセリンリン酸のそれぞれ10mM、及びオルトバナジン酸塩2mM])中で溶解し(刺激条件)、又は処理せずに溶解した(未刺激条件)。タンパク質濃度を、BCAキット(Pierce社)を使用して決定した。タンパク質1mgを、前記に記載されたような抗カスパーゼ−858、5μgのα−Apo−1、又は2.5μgの抗p58、及び30μlのタンパク質Aセファロースで、一昼夜免疫沈降した。ビーズを、5回、溶解緩衝液の20容量で洗浄した。その免疫沈降物を、それぞれ15%又は7.5%のSDS−PAGE上で分析した。続いて、ゲルを、Hybondニトロセルロース膜(Amersham Pharmacia Biotech社、Freiburg、ドイツ)に転写し、PBS/Tween(PBS+0.05%Tween 20)中で2%BSAで1時間阻害し、そして一次抗体で、2%BSA PBS/Tween中で、4℃で、一昼夜インキュベートした。ブロットを、製造者のプロトコル(PerkinElmer Life Sciences社、Rodgan、ドイツ)に従って、化学発光法で顕色した。
実施例14−フローサイトメトリーによる細胞分析
細胞外染色:
シグナル細胞の表面上でCD95の発現を、FACSによって分析した。10%胎児ウシ血清を含有するリン酸緩衝食塩水(PBS 10%FCS)中で1×106細胞/mlを、α−Apo−1(0.01μg/μl)で、20分間氷上でインキュベートし、続いて二次抗体(1:30ヤギ抗マウスフィコエリトリン共役;Dianova社)で、30分間インキュベートした。フローサイトメトリー分析を、Cell Quest Softwareを使用してFACSCalibur(Becton Dickinson社)で実施した。試料毎に最低10000個の細胞を分析した。
細胞内FACS染色:
PTENの過剰発現効率、Yesのノックダウン効率、又はFADD、Fyn及びYesの基礎的なレベルをそれぞれ測定するために、細胞内FACS染色を実施した。細胞をトリプシン処理し、上清を捨て、そしてペレットをPB緩衝液中で4%パラホルムアルデヒド中で、15分間氷上で再懸濁した。インキュベーション後に、固定された細胞を遠心分離し(3000rpm、4℃、5分)、上清を捨て、そしてペレットを、2回PBS/0.1%サポニン及び10%FCSで洗浄した。試料を、一次抗体(α−HA1:1000 Roche社、α−Yes1:200又はα−Fyn1:200 Santa Cruz社)で30分間氷上でインキュベートし、2回のPBS/0.1%サポニン及び10%FCSでの洗浄工程に続いて、二次抗体(α−マウス−PE1:33 Pharmingen社、又はα−ウサギ−Alexa488(登録商標)1:250 Molecular Probes社)の添加前に、さらに20分間インキュベートした。染色された細胞を、2回、PBS/0.1%サポニン及び10%FCSで洗浄し、そしてそのペレットを、同様の緩衝液で再懸濁した。そして細胞を、FACSによって分析した。値を、特異性抗原に関して正規化平均蛍光強度(MFI)として示した。
実施例15−アポトーシスの検出(Nicolettiアッセイ)
DNA断片化を量化するために、トリプシン/EDTA(Gibco社)で分離された細胞を、200×gで遠心分離し、そして70%エタノールで、−20℃で、1時間固定した。固定した細胞を、ヨウ化プロピジウム溶液(50μg/ml、0.0025%クエン酸ナトリウム及び0.0025%Triton−X−100)で1時間又は一昼夜4℃で染色し、そしてFACSによって分析した。
実施例16−MMP−2及びMMP−9のためのゼラチンザイモグラフィー
未処理又は処理(10ng/ml及び20ng/mlのCD95L−T4)したT98G細胞の調整培地を、非還元条件下で、ゼラチン1mg/mLを含有する10%SDS−ポリアクリルアミドゲル上に置いた。電気泳動及びTritonX−100(2.5%(v/v)、30分2回)でのゲル洗浄後に、そのゲルを、MMP反応緩衝液[Tris−HCl(pH7.8)50mmol/L、NaCl200mmol/L、CaCl25mmol/L]中で、37℃で16時間インキュベートした。ゼラチン分解活性を、クーマシーブリリアントブルーG−250溶液での染色、及び脱色溶液(10%酢酸、20%エタノール)中でのインキュベーションをして、透明なバンドとして検出した。
実施例17−免疫組織化学
T98G細胞を、4%PFAで、37℃で15分間固定し、50mM塩化アンモニウムでインキュベートし、そしてPBS中で0.1% TritonX−100で5分間浸透処理した。遮断後に、細胞を、それぞれの一次抗体でインキュベートし、そして免疫反応を、ローダミン又はフルオレセインイソシアネート(FITC)に結合させたモノクローナル又はポリクローナル抗体で視覚化した。
GBM WHO IVからの臨床試料を、4%PFAで固定し、そしてパラフィン包埋した。厚さ5μmの連続断片を、CD95L、Yes及びホスホ−Src(Tyr416)に対するマウス抗体で免疫染色した。抗CD95L及び抗CD95抗体の検証のために、ヒト扁桃腺を使用した。ビオチン結合二次抗体でのインキュベーション後、続いてストレプトアビジン−アルカリホスファターゼ(Dako社)でインキュベーションし、断片を、FastRed(Dako社)で顕色し、そしてグリセルゲル(Dako社)で包埋した。
ネズミの腫瘍を、4%PFAで固定した。パラフィン包埋後に、厚さ5μmの連続した切片を、ウサギ抗GFPで免疫染色した。
実施例18−レンチウィルス感染
T98G及びLN18細胞を、レンチウィルスベクターpEIGW及びpEIGW−GSK3βS9Aで、5の感染多重度(MOI)で感染させた。そのプラスミドを、EF1aプロモーターと、pIRES2−eGFPからのIRES−eGFPカセット(Clontech社、ドイツ)を有するpWPTSeGFP(ジュネーブのD.Tronoによって寄贈された)におけるWPRE要素との間のeGFP配列をスプライシングすることによって構築した。組換えレンチウィルスベクターpEIGW−GSK3βS9Aを、pcDNA3 HA−GSK3βS9A(Trevor C.Daleによって寄贈された)を使用して構築した。このベクターは、残基9で、セリンからアラニンの置換を含む構成的な活性GSK3β突然変異体(GSK3βS9A)をコード化する。全てのレンチウィルスを、前記に記載されている方法41を使用して増殖した。全ての導入遺伝子の発現を、感染させた細胞中で、GFP発現のFACS分析によって検証した。感染細胞のパーセンテージは、80〜90%であった。
実施例19−リアルタイムPCR
α−Apo−1(1μg/ml)で処理された、又は未処理のままの細胞からのRNAを、Qiagen RNeasy Miniキットを使用して、特に規定されていない限り48時間で抽出した。逆転写後に、標的mRNAを、TaqmanリアルタイムPCRによって、次の遺伝子特異的プライマーで検出した:CD95−forw.5’−ACT GTG ACC CTT GCA CCA AAT−3’;CD95−rev.5’−GCC ACC CCA AGT TAG ATC TGG−3’;CD95−プローブ5’−AAT CAT CAA GGA ATG CAC ACT CAC CAG CA−3’;CD95L−forw.5’−AAA GTG GCC CAT TTA ACA GGC−3’;CD95L−rev.5’−AAA GCA GGA CAA TTC CAT AGG TG−3’;CD95L−プローブ5’−TCC AAC TCA AGG TCC ATG CCT CTG G−3’;MMP−9−forw.5’−GAT CCA AAA CTA CTC GGA AGA CTT G−3’;MMP−9−rev.5’−GAA GGC GCG GGC AAA−3’;MMP−9−プローブ5’−CGC GGG CGG TGA TTG ACG AC−3’;MMP−2−forw.5’−GGA CAC ACT AAA GAA GAT GCA GAA GT−3’;MMP−2−rev.5’−CGC ATG GTC TCG ATG GTA TTC−3’;MMP−2−プローブ5’−AGT GCC CCA GCA AGG TGA TCT TGA CC−3’;b−アクチン−forw.5’−ACC CAC ACT GTG CCC ATC TAC GA−3’;b−アクチン−rev.5’−CAG CGG AAC CGC TCA TTG CCA ATG G−3’;b−アクチンプローブ5’−ATG CCC TCC CCC ATG CCA TCC TGC GT−3’。Yesのノックダウンを証明するために、標的mRNAを、SybrGreenリアルタイムPCRによって、次のSrcキナーゼファミリーのプライマーの使用で検出した:Yes−forw.5’−TAT GGC TGC CAG ATT GCT G−3’;Yesrev.5’−ZZC AGG AGC TGT CCA TTT GA−3’;Fyn−forw.5’−TGA ACA GCT CGG AAG GAG AT−3’;Fyn−rev.5’−GGT TTV ACT CTC CGC GAT AA−3’。ハウスキーピング遺伝子として、Gapdhは、次の配列を使用した:Gapdh−forw.5’−GGT CGG AGT CAA CGG ATT TGG TCG−3’;Gapdh−rev.5’−CCT CCG ACG CCT GCT TCA CCA C−3’。そのリアルタイムPCRを、ABIPRISM−7300i(Applied Biosystems社、USA)で測定した。
実施例20−PTEN過剰発現
PTEN(pBP−PTEN−HA)に関する過剰発現プラスミド及び空のベクター(pBP)は、Frank Furnari(San Diego、USA)59によって寄贈された。T98G細胞を、JetPeiを使用して、pBP−PTEN−HA及びpBP(6μg)で形質移入した。形質移入した細胞を、処理後さらに48〜72時間、培養した。
実施例21−ノックダウン実験
ノックダウン実験を、取扱説明書に従ってリポフェクタミン2000(登録商標)(Invitrogen Life Technologies社)で一時的に形質移入することによって実施した。遊走実験を、Yes、MMP−2及びMMP−9のための有効shRNAmir−pGIPZベクターのネガティブコントロール又はプール、並びにネガティブコントロールとしての非標的shRNAmir−pGIZベクター(それぞれ、RHS 4430−98843955、−98820654、−99161516、−98514235、−98709361 、−99137419、−99291751 、−99298712、−99138418及びRHS4346−OB、Open Biosysterns社、USA)を使用して、Yesに対する有効siRNA(Qiagen社 SI00302218)、及びSrcファミリーキナーゼFynの種々のメンバーを標的とする第二のsiRNA(Qiagen社 SI00605451)を使用して実施した。種々のsiRNAs細胞での一時的な形質移入を、CD95L−T4(10ng/ml及び20ng/ml)での処理の72時間前に培養した後に、遊走を、2次元遊走アッセイでの処理の24時間後に分析した。そのノックダウンを、定量リアルタイムPCR及びFACSによって制御した。Yes−siRNAの適切でない効果を除くために、細胞を、Yes、Yes過剰発現プラスミド(p−CMV−Yes)、又は双方に対するsiRNAで形質移入し、そして遊走プレートに形質移入する48時間前に培養した。さらに48時間後に、細胞を、CD95L−T4(10ng/ml及び20ng/ml)で処理した。遊走を、2次元遊走アッセイで、処理の24時間後に測定した。
免疫沈降の研究のために、形質移入した細胞を、処理の72時間前に培養した。
実施例22−ルシフェラーゼレセプター遺伝子アッセイ
ルシフェラーゼレセプターベクターは、次の源から寄贈された:pTOPFLASH及びpFOPFLASH(Randall T.Moon、Howard Hughes Medical Institute of Washington;USA)並びに6個のNFκB−結合部位を有するNFκBプラスミド(Min Li−Weber、German Cancer Research Center Heidelberg、ドイツ)。形質移入実験を、製造業者の指示書によって、リポフェクタミン2000(登録商標)試薬(Invitrogen Life Technologies社)を使用して実施した。細胞を、形質移入する24時間前に、ウェル毎に5×104個の細胞の密度で24−ウェルプレートに播いた。ホタルルシフェラーゼ構成体を、CMVウミシイタケルシフェラーゼプラスミド(10ng)で同時形質移入して、ルシフェラーゼ値を標準化した。ルシフェラーゼ活性を、構造に依存する形質移入の24時間後に、Promega (Madison社、WI、USA)から市販されているキットを使用することによって、測定した。発光を、Ascient96ウェルマイクロプレート照度計を使用して定量化した。全ての形質移入を、少なくとも2つの独立した場合に4回実施し、かつ誤差バーは、標準誤差を示した。
実施例23−CD95L−T4の発生
ヒトCD95−リガンド−4(CD95L−T4)の遺伝子操作
TRAIL/DR5複合体及びTNF−α構造を、ヒトCD95L−レセプター結合ドメイン(CD95L−RBD)のための発現戦略の開発のためのモデルとして使用した。三量体ヒトCD95L−RBDの構造が、原則としてTNF−α−又はTRAIL−RBD−構造(PDBエントリー:それぞれ1TNF及び1D0G/1DU351,55,62)に類似していることを前提として、次の観測を、考慮に入れた:
1.TRAIL及びTNF−αからのRBDのN−及びC−末端のアミノ酸が、逆平行β−ストランドを形成する。
2.このβ−ストランドの末端アミノ酸が、TRAIL−RBD三量体の重心軸に近い分子の同一部位で隣接して配置される(図19を参照)。
これは、位置的理由のために、タンパク質ドメインの融合のため(例えば、安定化モチーフ又はタグの付加のため)の同一分子におけるN−及びC−末端使用が、互いに排反であることを意味する。理想的な安定化モチーフは、リガンド/レセプター相互作用部位との干渉のその危険度を最小化するために安定化モチーフの反対の部位でCD95L三量体のN−及びC−末端を有するCD95L三量体の重心軸の近くに配置された、小さく、十分に定義された三量体であるべきである。これらの基準を満たす適切な三量体タンパク質ドメインは、バクテリオファージT4のフィブリチンからのT4フォルドンモチーフである61,65。前記の考慮によって、T4フォルドンを、ヒトCD95L−RBD(CD95LのGlu142−Leu281)に対してC末端に融合した。CD95L−RBDとT4フォルドンとの間で、可撓性リンカー要素(GSSGSSGSSGS)を配置し、そしてヘキサヒスチジンタグ及びstrepタグ−II(HHHHH−HSAWSHPQFEK)を、C末端に付加した。このアフィニティタグを、可撓性リンカー要素(SGPSSSSS)によってT4フォルドンに結合した。分泌を基礎とする発現を可能にするために、ヒトIgκからのシグナルペプチドを、N末端(GIu142)に融合した。IgκリーダーとCD95LRBDとの融合によって形成された提案されたシグナルペプチド開裂部位は、ヒトCD95LのGlu142に対応するN末端に位置するグルタミンを有する最終生成物を放出することを予想された。図19Cで示されるCD95L−T4構成体のアミノ酸配列を、逆翻訳し、そしてそのコドン使用法を、哺乳動物細胞を基礎とする発現のために最適化した。遺伝子合成を、ENTELECHON GmbH (Regensburg、ドイツ)によって行った。最終発現カセットを、プラスミドの特有のHind−III−及びNot−I−部位を使用して、pCDNA4−HisMax主鎖中へサブクローンした。全ての前記に記載された特徴を含む図の要約を、TRAIL−T4−DR5−複合体(図19D)のために例示的に示す。
CD95L−T4の発現及び精製
10%FBS、ペニシリン100unit/ml及びストレプトマイシン100μg/mlで補足したDMEM+GlutaMAX(GibCo社)中で成長させたHek 293T細胞を、CD95L−T4をコード化するプラスミドで一時的に形質移入した。組換えCD95L−T4を含む細胞培養物の上清を、形質移入後3日間培養し、そして300gで遠心分離し、続いて0.22μm滅菌フィルターを介して濾過することによって透明にした。アフィニティ精製のために、ストレプタクチンセファロース1ml(IBA GmbH、Goettingen、ドイツ)をカラムに詰め、そして緩衝液W(100mM Tris−HCl、150mM NaCl、pH8.0)15mlで平衡化した。その細胞培養物の上清を、流量4ml/分でカラムに適用した。続いて、そのカラムを、緩衝液Wで洗浄し、そして結合CD95L−T4を、7×1ml緩衝液E(100mM Tris−HCl、150mM NaCl、2.5mMデスチオビオチン、pH8.0)の添加によって段階的に溶出した。溶出画分のタンパク質含有量を、SDS−PAGE及び銀染色によって分析した(図19E)。続いて、画分E2〜E5を、限界濾過によって濃縮し、そしてさらにサイズ排除クロマトグラフィー(SEC)によって分析した。SECを、Aektaクロマトグラフィーシステム(GEHealthcare社)を使用してSuperdex 200カラム上で実施した。そのカラムを、リン酸緩衝食塩水で平衡し、そして濃縮させた、ストレプタクチンで精製したCD95L−T4(E2〜E5)を、SECカラム上に、流量0.5ml/分で置いた。CD95L−T4の溶出を、280nmでの吸光度で監視した。精製されたCD95L−T4の見かけの分子量を、ゲル濾過標準タンパク質(図19F及びG)(Bio−Rad GmbH、Muenchen、ドイツ)で、Superdex200カラムの検量線を基に決定した。
アポトーシスアッセイ
Jurkat A3永久ヒトT−細胞系(cat.番号CRL2570、ATCC)での細胞アッセイを使用して、CD95L−T4の活性を誘発するアポトーシスを定量した。Jurkat細胞を、10%FBS(Biochrom社)、ペニシリン100unit/ml及びストレプトマイシン100μg/ml(GibCo社)で補足したRPMI 1640−培地+GlutaMAX(GibCo社)を有するフラスコ中で成長した。アッセイ前に、100000個の細胞を、96ウェルマイクロタイタープレート中へウェル毎に播いた。CD95L−T4の種々の濃度のウェルへの添加(最終容量200μl)を、37℃で3時間のインキュベーションによって実施した。細胞を、溶解緩衝液(250mM HEPES、50mM MgCl2、10mM EGTA、5%Triton−X−100、100mM DTT、10mM AEBSF、pH7.5)20μlを加えることによって溶解し、そしてプレートを、30分間氷上に置いた。アポトーシスを、カスパーゼ−3及びカスパーゼ−7の増強させた活性によって平行する。従って、特異的カスパーゼ−3/−7基質Ac−DEVD−AFC(Biomol社)の開裂を使用して、アポトーシスの限界を決定した。実際に、カスパーゼ活性は、ヨウ化プロピジウム及びHoechst−33342で細胞を染色した後に、形態学的に決定されたアポトーシス細胞のパーセンテージと関係がある(データは示されていない)。カスパーゼ活性アッセイのために、細胞溶解物20μlを、黒い96ウェルマイクロタイタープレートに移した。50mM HEPES、1%スクロース、0.1%CHAPS、50μM Ac−DEVD−AFC及び25mM DTT、pH7.5を含有する緩衝液80μlの添加後に、そのプレートを、Tecan Infinite F500マイクロタイタープレートリーダーに移し、そして蛍光強度における増加を、監視した(励起波長400nm、放出波長505nm)(図19H)。
このアポトーシスアッセイを、生物薬剤APG101の生物学的活性の決定のためにも使用した。ヒトFcを有するヒトCD95レセプター(CD95リガンドのインビボでの結合相手)の細胞外ドメインの融合タンパク質であるAPG101は、CD95Lの効果を含むアポトーシスを拮抗する。CD95L−T4のJurkat細胞への添加の前に、定常濃度でのCD95L−T4を、30分間37℃で、APG101の種々の濃度でインキュベートした(図19I)。
実施例24−アポトーシスに耐性がある神経膠芽腫細胞のCD95媒介浸潤
長期のヒト悪性神経膠腫細胞系において、最初に、CD95のトリガーに対するアポトーシスの誘発を検査した。ロイシンジッパー(LZ)−CD95Lでの処理は、種々の神経膠腫細胞系における変化しやすい効果を誘発した。LZ−CD95Lは、A172細胞中でアポトーシスを誘発せず、T98G細胞における高い投与量でのみアポトーシスを生じ、又はLN18細胞において低い投与量ですぐにアポトーシスを媒介した(図1a)。LZ−CD95Lで誘発される死の特異性を、CD95Lに対する抗体(Nok1:データは示されていない)によるアポトーシスの中和によって証明した。CD95で誘発されるアポトーシスに対するA172の耐性を、CD95表面発現の低いレベルに帰することができた(図1b)。しかしながら、LN18及びT98G細胞系は、同等に高レベルのCD95表面発現を示す間に、アポトーシスに対する種々の感受性を呈した(図1b)。
活性化CD95に対する能力は、CD95Lのオリゴマー化の程度に比例して関係する。使用可能なCD95Lが、凝集物を形成する傾向があるために、安定な三量体成形能を有するヒトCD95L、CD95L−T4を設計した(図19)。種々の神経膠腫細胞系は、CD95L−T4での処理に対する種々の感受性を呈した。アポトーシスは、LN18細胞において低い濃度で既に含まれたが、しかしT98G細胞においては含まれなかった(図11A)。CD95L−T4で誘発される死の特異性を、CD95Lに対する抗体(Nok1、図21)によるアポトーシスの中和によって試験した。しかしながら、LN18及びT98G細胞系の双方は、CD95表面発現の同等に高いレベルを呈した(図11A)。それらの細胞系は、CD95で媒介されるアポトーシスのために必要な他の分子、例えばFADD、カスパーゼ−8又はカスパーゼ−3も発現した(図15C及びD)63,72
悪性神経膠腫細胞は、それらの複製能力、血管形成の誘発、遊走/侵襲及びアポトーシスの回避によって特徴付けられる。CD95の刺激は、T98G細胞の増殖率を改変しなかった(データは示されていない)。侵襲行動を試験するために、T98G及びLN18細胞のスフェロイド培養を製造し、そしてコラーゲンマトリックス内でそれらを培養した。LZ−CD95Lでの処理は、LN18細胞中よりも、T98G中でより高い程度まで周囲マトリックス中への遊走細胞の侵襲を増加した(図1c、図11B)。これは、細胞が、コラーゲンで被覆された膜で分離された2つの室の上部の室中で培養される場合でもある。より高いアポトーシス感受性LN18細胞は、遊走の増加でCD95活性化に対して反応しなかった。反対に、T98G細胞は、LZ−CD95L又はCD95(α−Apo−1)に対する刺激抗体での処理に対してそれらの遊走能力を増加した(図3b)。
神経膠腫細胞の遊走は、MMPによる細胞外マトリックス構成成分の開裂を要求する。T98G細胞において、MMP−9活性は、ゲルザイモグラフィーによって評価されたように、CD95L−T4での処理に対して増加した(図11C)。従って、CD95の刺激は、遊走の傾向があるT98GにおけるMMP−2及びMMP−9のmRNAレベルの発現を増加したが、アポトーシス感受性LN18細胞においては増加しなかった(図11D及びE)。最も重要なことに、CD95で誘発されるT98G細胞の遊走を、それらのMMPが、CD95で誘発された遊走を要求することを指示する、MMP−2及びMMP−9に対するsiRNAプールで阻害することができた(図1F及びG)。
他の系列の実験において、患者の腫瘍由来の短時間の神経膠腫培養物を使用した。それらの細胞は、配列−CGH分析(Bernhard Radlwimmer、personal communication)によって評価されたように、PTEN及びCDKN2a座のシグナル複製損失、並びにEGFR座のシグナル複製増加を含む典型的なGBMの遺伝的異常を呈した。本明細書で試験されたどの原発GBM由来の培養物も、侵襲の傾向があるT98G細胞系における観察と比較して、高いCD95表面発現(n=18)、及び同様の又はより高いレベルのCD95で誘発されたアポトーシスに対する耐性(n=8)を呈した(図12A、図20及びデータは示されていない)。CD95表面発現のレベルとCD95で媒介されたアポトーシスに対する耐性との双方は、培養物における継代数によって影響されなかった(データは示されていない)。さらに、GBM由来の培養物NCH89、NCH125及びNCH270においてCD95で誘発された侵襲を試験した。NCH125及びNCH270におけるCD95のトリガーは、MMP−2及びMMP−9の発現を増加し、続いて遊走を誘発した(図12B〜D)。NCH89細胞におけるCD95の刺激は、MMP−9の遊走又は発現を増加しなかった(図12B〜D)。従って、CD95投与に対する遊走反応は、厳密に言えば、アポトーシスに対する耐性の程度と関連しない。同様の点で、CD95及びCD95LのmRNAの発現は、より高い侵襲性の試験された原発GBM腫瘍の間で異なった(図20)。MMPは、遊走を著しく阻害されたMMP−2及びMMP−9に対するsiRNAプールのように、CD95L−T4で誘発されたNCH125の遊走を要求した(図12E)。
実施例25−PI3K/ILK/GSK/MMP経路を介する、カスパーゼ依存法でのCD95媒介侵襲
神経膠腫細胞の侵襲は、既に概説されているように、マトリックス金属タンパク質分解酵素(MMP)によって細胞外マトリックス構成成分の開裂を要求する。従って、MMP9及びMMP−2のmRNAレベルは、遊走の傾向があるT98GにおけるCD95トリガーに対して大いに増加したが、アポトーシス耐性LN18細胞においては増加しなかった(図2)。インテグリン結合キナーゼ(ILK)は、グリコーゲン合成キナーゼ−3β(GSK3β)の阻害によるMMP9発現を媒介することが最近報告されている9,10。GSK3βの、そのセリン−9(ホスホ−ser9)残基でのリン酸化による阻害は、LZ−CD95L又はα−Apo−1抗体での処理に対するT98G細胞において観察された(図3a及び図8)。GSK3βのリン酸化は、LN18細胞においても見出されるが、異なる反応速度を有する(図3a及び図8)。遊走の傾向があるT98G細胞は、CD95のトリガーに対して、より高い基礎的なホスホ−ser9−GSK3βレベル、及び徐々に増加する長期にわたるGSK3βのリン酸化を呈した(図3a及び図8)。アポトーシスの傾向があるLN18細胞は、CD95のトリガーに対して一時的な(5〜10分)GSK3βのリン酸化を示した(図3a)。構造的に活性のあるGSK3β突然変異体(GSK S9A)の過剰発現は、T98G細胞のCD95で誘発された遊走を阻害した(図3b)。GSK S9A発現T98G細胞及びそれらの野生の相当物は、CD95で誘発されたアポトーシスに対する感受性の及び成長速度の比較できるレベルを呈した(図3c〜d)。従って、T98G細胞における構造的に活性のあるGSK3βによる遊走の阻害は、種々の増殖速度に寄与されなかった。結果として、ILK阻害剤KP−SO−1での前処理は、T98G細胞のCD95で媒介された遊走を、基礎的な遊走を影響することなく阻害した(図3e)。ILKは、タンパク質キナーゼB(PKB/AKT)を活性化し、かつホスファチジルイノシトール−3−キナーゼ(PI3K)依存法におけるGSK3β活性を阻害する11。従って、細胞外レセプターキナーゼ(ERK)のリン酸化状態を変化することなく、LY294002によるPI3Kの阻害は、CD95で誘発されたAKT活性及びT98G細胞におけるGSK3βのser9リン酸化を阻害した(図3f)。
β−カテニンは、活性GSK3β、腺腫様多発結腸ポリープ(APC)及びアキシンタンパク質と共に複合体−分解複合体を形成する。β−カテニンのGSK3βによるリン酸化は、プロテアソームの分解のための標的にされる。GSK3β阻害の結果として、β−カテニンは、β−カテニンが、MMPを含有する種々の標的遺伝子の発現を含むTCF/Lefファミリー12のDNA結合タンパク質のN末端を連結する場合に、蓄積し、そして核中へ転位する。T98G細胞において、CD95のトリガーは、GSK標的セリン37又はトレオニン41においてリン酸化されてない、活性β−カテニンの核転位を誘発した(図3g)。まとめると、CD95の活性化は、PI3K/ILK/GSK3β/β−カテニン/MMP経路によって遊走/侵襲を誘発する。
CD95は、カスパーゼの活性によってアポトーシスシグナルを変換する。最近、CD95が、CD95で誘発されるアポトーシスに対して耐性のある間葉性腫瘍細胞系においてカスパーゼ−8、NFκB及びERKの活性によって、遊走を媒介することが報告されている13。LN18細胞と対照的に、T98G細胞のCD95刺激は、カスパーゼ−8の開裂を誘発しなかった(図3h)。従って、広域スペクトルのカスパーゼ阻害剤、ベンゾイル−VAD.フルオロメチルケトン(zVAD.fmk)でのT98G細胞の前処理は、T98G細胞におけるGSK3βのser9リン酸化を阻害しなかった(図8)。MEK阻害剤PD98059でのT98G細胞の前処理も、CD95で誘発された遊走に妨害されなかった(図3i)。
カスパーゼに加えて、糖尿病において多く見られるリンタンパク質/星状細胞において多く見られるリンタンパク質−15kD(PED/PEA−15)は、DEDを有し、従ってDISCで他の分子と相互に作用することができる。PEDの過剰発現は、ERKの刺激活性及びJun N末端キナーゼ(JUK)の阻害によって、CD95及びTNFR−1で誘発されたアポトーシスを阻害することが報告されている14,15。PEDの抗アポトーシス活性は、AKTによってリン酸化された場合に増加する16。T98G細胞において、コントロールsiRNAではなく、PEDに対する短干渉(short interference:si)RNAは、PEDレベルを増加し、かつCD95で媒介されたGSK3βの相互作用ではなく、ERKの活性化を報告した(図8)。FLIPLのレベルに加えて、DISCに補充され、そしてアポトーシスを阻害することができる他の分子は、LZCD95Lでの処理に対して影響されないままであった(データは示されていない)。
GBM侵襲の最も記述されている誘発物質の1つは、EGFである。EGFRへのEGFの結合は、MAPK/ERK及びPI3K経路の活性化によってMMP−9発現を促進する27。PI3Kは、同様にその不活性化を導くGSK3βをリン酸化することができる、AKT/PKBを活性化する。PI3K又はMAPKシグナルが観察された侵襲の原因でありうる場合に試験するために、ERK及びAKTのリン酸化を定量した。CD95L−T4でのT98G及びLN18細胞の刺激は、AKTを活性化するが、ERKを活性化しない(図13A)。おもしろいことに、ERK活性は、刺激に従った増加時間でさえ阻害された(図13A)。誘発する傾向のあるT98G、NCH125及びNCH270細胞において、AKTのリン酸化は、濃度依存鐘型曲線を示した(図13B)。対照的に、増加された誘発を有するCD95に反応しないNCH89細胞において、CD95L−T4は、基礎的なレベルより上でAKTを活性化しなかった(図13B)。リン酸化によるGSK3βの、そのセリン−9(ホスホ−ser9)の阻害を、T98G細胞において、CD95L−T4又はα−Apo−1抗体での処理に対して、ウェスタンブロット及びFACS染色によって観察した(図13C及び図21)。
レンチウィルス感染による構造的に活性のあるGSK3β突然変異体(GSK S9A)の過剰発現は、T98G細胞のCD95で誘発された遊走を阻害した(図13D)。GSK S9Aを発現するT98G細胞及びそれらの野生型の相当物は、CD95で誘発されたアポトーシスに対する比較できる成長速度及び感受性のレベルを呈した(図21)。従って、T98G細胞における構造的に活性のあるGSK3βによる遊走の阻害は、種々の増殖速度に寄与されなかった。活性GSK3βは、β−カテニン、腺腫様多発結腸ポリープ(APC)及びアキシンタンパク質と共に複合体−分解複合体を形成する。β−カテニンのGSK3βによるリン酸化は、プロテアソームの分解のために標的にされる。GSK3β阻害の結果として、β−カテニンは蓄積して、核中へ転位し、その際、それは、MMP−9の発現のための本質的な転写因子のc−Junを含む種々の標的遺伝子の発現を誘発する31,32、TCF(T細胞因子)/Lef(リンパ様増強性因子)ファミリー12のDNA結合タンパク質のN末端を連結する。代わりに、GSK3β活性の阻害は、AP−1発現を直接増加することができる10。CD95の刺激が、β−カテニンの転写活性をトリガーするかどうかを研究するために、細胞質及び核のβ−カテニンの発現並びにβ−カテニンの転写レセプター活性を試験した。LiCl、公知のGSK3βの阻害剤及びβ−カテニンの転写活性の誘発物質を、ポジティブコントロールとして使用した。T98G細胞において、CD95のトリガーは、CD95L−T4での刺激の30分後に、β−カテニンの細胞質の蓄積を誘発した(図13E)。さらに、活性β−カテニンの核転位、Ser37又はThr41を標的とするGSKに対する非リン酸化を、観察した(図13F)。TCF/Lef−レポーター活性(TOP−FLASH)も、CD95L−T4に対して著しく誘発した(図13G)。TCF/Lef結合ドメインの突然変異体は、ルシフェラーゼ活性のCD95L−T4誘発を破壊した(FOP−FLASH;図13G)。さらに、NFκBの活性は、10ng/mlではなく20ng/mlのCD95L−T4での刺激の8時間後に著しく増加した(図13H)。まとめると、CD95の活性化は、PI3K/AKT/GSK3β/β−カテニン/MMP、及び可能であればPI3K/AKT/NFκB/MMP経路による遊走/侵襲を誘発する。
実施例26−CD95で誘発された遊走を、アポトーシスに対して耐性のある原発神経膠腫培養物においても検出する
他の系列の実験において、患者の腫瘍由来の短時間の神経膠腫培養物を使用した。び漫性星状細胞腫(WHO III)からの細胞は、高いCD95表面発現を呈し、そして相対的にCD95で媒介されるアポトーシスに対して感受性があった(図4)。対照的に、乏突起細胞腫(WHO III)又は神経膠芽腫(WHO IV)から生じる細胞は、高いCD95表面発現にもかかわらず、CD95で媒介されるアポトーシスに対してより高い耐性がある(図4及び図9)。本明細書で試験されたどの原発GBM由来の培養物も、侵襲の傾向があるT98G細胞系における観察と比較して、高いCD95表面発現(n=18)、及び同様の又はより高いレベルのCD95で誘発されたアポトーシスに対する耐性(n=8)を呈した(図9)。CD95表面発現のレベルとCD95で媒介されたアポトーシスに対する耐性との双方は、培養物における継代数によって影響されなかった(データは示されていない)。さらに、CD95で誘発されるアポトーシスに対して相対的に(NCH125)又はより高い(NCH89及びNCH270)耐性がある、3つのGBM由来の培養物を試験した。NCH125及びNCH270におけるCD95のトリガーは、MMP9及びMMP−2の発現、及び続く遊走を増加した(図5a〜c)。NCH89細胞におけるCD95の刺激は、MMP9及びMMP−2の遊走又は発現を増加しなかった(図5b〜c)。従って、CD95投与に対する遊走反応は、厳密に言えば、アポトーシスに対する耐性の程度と関連しない。同様の点で、CD95及びCD95LのmRNAの発現は、より高い侵襲性の試験された原発GBM腫瘍の間で非常に異なった(図9)。
実施例27−放射線照射は、CD95/CD95L系によって侵襲性を増加する
臨床の場において、手術を回避する侵襲細胞は、放射線療法及びアジュバント化学療法の標的である。γ−放射線照射は、CD95及びCD95Lの発現を増加し、そしてそれによってアポトーシスを誘発することが報告されている3。現在のデータを考慮すると、放射線照射で誘発されたCD95及びCD95Lが、神経膠腫細胞の侵襲性も増加することができるかどうかを対処することを必要とする。最初に、T98G細胞の放射線照射が、CD95及びCD95LのmRNAの発現を増加することを示した(図6a)。最も高いCD95及びCD95LのmRNAの発現は、3グレイ(Gy)の投与量で見出された。同様の投与量で、MMP−2のmRNAは、著しく誘発された(図6b)。MMP9のmRNAは、3及び10Gyで、しかし低い程度まで、著しく上方制御された(図6b)。最も重要なことに、MMP発現を、CD95Lの中和によって回復することができる、放射線照射させた細胞のより高い遊走率によって再現した(図6c)。原発GBM培養物は、放射線照射後に、より侵襲性の表現型も呈した(図6d及び図10)。放射線照射で誘発される遊走は、完全にCD95Lに依存した(図6d)。興味深いことに、CD95の直接的なトリガー後に、侵襲性の表現型を呈さないNCH89培養物においてさえ、10Gyの放射線照射は、CD95Lによる細胞の遊走数を増加した(図6d)。放射線照射は、本明細書で試験されたGBM由来の原発培養物を十中八九、CD95依存法において遊走を著しく誘発した(図6d及び図10)。CD95刺激に対して著しく遊走する傾向を呈することに失敗した培養物のみが、より低いCD95表面発現レベルを有した(NCH417、図10)。さらに、原腫瘍の手術及び放射線照射後に生じる、再発性腫瘍におけるそれらの分子の発現を試験した。腫瘍内でのCD95Lの発現レベルは、0〜4と評価された(図6e)。最初に検出された神経膠腫におけるレベルが決して0ではない(領域毎に1〜24個のCD95Lポジティブ細胞)場合に、放射線治療後のCD95L発現の劇的な増加を、研究された9つの再発性腫瘍のうち8つにおいて検出した(図6e)。CD95Lを、GFAPポジティブ腫瘍細胞において検出した(図6f)。CD95及びMMP9の付加発現を、連続した切片における同様の領域で検出した(図6f)。重要なことに、アポトーシス細胞は、CD95Lを発現する細胞の近くで観察されなかった(データは示されていない)。
実施例28−PI3Kを、CD95に対するSrcの漸増によって活性化する
Srcは、共免疫沈降実験によって示されたように、CD95をPI3K活性に関連させる(図14A〜C)。むしろ、T98G及びLN18細胞の、CD95L−T4での処理は、Src、及びCD95に対するPI3Kのp85サブユニットの漸増を誘発した。p85とCD95との会合は、CD95又はp85を免疫沈降することによって試験した。p85とCD95との会合の程度は、T98G細胞におけるCD95−T4の濃度と、反比例して関連した(図14B)。しかしながら、LN18細胞において、CD95に対するp85の漸増を、高濃度のCD95L−T4でのみ検出した(図14A)。CD95の免疫沈降は、低濃度のCD95L−T4での処理後5分でSrcファミリーメンバーの検出を可能にした(図14A及びB)。Srcの会合は、より高い濃度で減少した(図14A及びB)。従って、低濃度のCD95L−T4で、Srcとp85との双方は、T98G細胞においてCD95で検出できるレベルで会合するが、しかしLN18細胞においては、Srcのみが検出された。さらに、いくつかのSFK、例えばFyn、Lyn、pp60及びYesに対する抗体でのスクリーニング後に、CD95をPI3Kに連結するSrcファミリーメンバーとしてYesを識別した(図14C)。神経膠腫細胞の遊走におけるYesの役割を検証するために、ノックダウン実験を実施した。Yes siRNAで形質移入された細胞において、FACS及びqRT−PCRによって評価されたようなYesの発現を、Fyn発現、他のSrcファミリーメンバーが、影響されないままである場合に低減した(図14E)。FynではなくYesに対するsiRNAは、T98Gの、及びNCH125細胞のCD95L−T4で誘発された遊走を著しく破壊した(図14D)。この遊走の阻害を、T98G及びLN18細胞におけるYesの過剰発現によって低減した(図14F)。PI3K阻害剤LY290059のように、Yesに対するsiRNAは、AKTのCD95で誘発されたリン酸化も阻害した(図14G)。
実施例29−アポトーシス耐性の神経膠腫細胞における非効率的なDISC形成
PI3K経路リプレッサーPTEN(MMAC1、TEP1)の役割を試験した。アポトーシスの傾向があるLN18細胞が、完全なPTENを有する場合に、T98G細胞は、1つの対立遺伝子、及びPTENの第二の対立遺伝子の欠如における点突然変異(コドン42CTT〜CGT;グリシン〜グルタミン)、並びにある染色体10の全損失を媒介する57,59。しかしながら、PTEN過剰発現は、CD95で媒介されたアポトーシスに対してT98G又はNCH125細胞を感作しなかった(図15A)。
さらに、カスパーゼが、CD95で誘発されたPI3Kの活性化を含むかどうかを探求した。一般的なカスパーゼ阻害剤zVAD−fmkによるカスパーゼの阻害は、GSK3βのリン酸化を妨がなかった(図15B)。同様に、CD95で誘発されるカスパーゼ−8の開裂を、T98G細胞においてではなく、LN18細胞において検出することのみができた(図15C)。DISC構成成分が、それらの細胞において効率的に漸増するかどうかを調査するために、CD95免疫沈降物においてFADDの漸増を分析した。CD95L−T4での刺激に対して、CD95に対するFADDの漸増がLN18細胞において増加したが、一方で、T98G細胞においては全く増加が検出されなかった(図15D)。従って、CD95に対するカスパーゼ−8の漸増は、T98G細胞においてではなくLN18及びJ16細胞におけるCD95L−T4での刺激に対して増加した(図15D)。最も重要なことに、T98G細胞において、YesのsiRNAノックダウンは、CD95に対するFADDの漸増のCD95L−T4での誘発を可能にした(図15E)。この点で、FADDの発現レベルが、LN18及びT98G細胞において同様である場合に、Yesのレベルが、T98G細胞において極めて高くなった(図15F)。Yesとは対照的に、Fyn発現は、LN18細胞において極めて高くなった(図15F)。
実施例30−CD95/CD95L系は、インビボでの神経膠腫の誘発の重要な媒介物である
多形性神経膠芽腫に苦しむ患者におけるCD95Lの発現は、試験された全ての腫瘍においてCD95Lの三角様分布を示した(図7a、17A)。腫瘍の内部で、少量のCD95Lのみが発現した(図7a.1、17A.a)。腫瘍柔組織境界面で増加された発現(図7a.2)は、腫瘍に隣接する脳柔組織においてピークに達し(図7a.3、17A.b)、かつ神経膠腫との距離が増加するにつれて再び減少した(図7a.4、17A.c)。CD95Lを、神経膠腫細胞、ニューロン及びマクロファージにおいて検出した(データは示されていない)。腫瘍内でのCD95Lの付加発現を、腫瘍血管を囲む神経膠腫細胞において観察した。同様に、Srcファミリーキナーゼのリン酸化(pScr)及びYesの発現を、腫瘍の侵襲における役割を示唆する、全ての試験された試料における腫瘍宿主の感染で一貫して見出した(図17B)。充実性腫瘍領域内で、Yesの発現は、腫瘍試料間で、散乱腫瘍細胞において非常に高い発現からわずかな発現まで、大いに様々であった。このより高いYes発現領域において、Srcのリン酸化は、検出されず、むしろ制限された(図17B)。
より生理学的なインビボ環境への結果の変換のために、多型性神経膠芽腫のマウスモデルにおけるCD95/CD95L系の役割を試験した。これらの研究のために、確立されたネズミの神経膠腫細胞系SMA−560を、記載されているような同系のVm/Dk宿主中へ頭蓋内に注入した。同系腫瘍モデルの使用は、周囲脳組織におけるCD95L発現の腫瘍の誘発を可能にするために重要であった。
SMA−560細胞は、それらの表面上でCD95レセプターの低いレベルのみを発現し(図7b、18A)、及び細胞培養条件下で保たれる場合に全くCD95Lがなかった(図7c、18B)。他による報告17として、SMA−560細胞が、CD95で誘発されるアポトーシスに対して耐性があることを見出した(データは示されていない)。スフェロイドの形成に続いて、CD95のレベルは、わずかに増加した(図7b、18A)のに対して、FACS分析は、細胞表面でCD95Lを認識できなかった(図7c、18B)。比較的低い量のCD95表面レベルにもかかわらず、これらの細胞から形成されたスフェロイドは、投与量依存法におけるCD95刺激後に、コラーゲン侵襲アッセイにおける増加された遊走を示す(図7d、18C)。スフェロイドがCD95Lを発現しない(図7c、18B)ことを見出したことに従って、CD95L中和抗体MFL3を使用するCD95Lの遮断は、侵襲を改変しなかった(図7d、18C)。
興味深いことに、CD95及びCD95Lの表面レベルのFACS分析は、充実性腫瘍から分離された細胞を、接種の14及び18日後に分析した場合に、双方の分子の著しい増加を示した(図7b及び7c、18A及び18B)。これは、腫瘍宿主相互作用及び、従ってネズミのGBMの場合において示されたような宿主因子と腫瘍細胞との間のクロストークの要求を示す。
この増加の機能的意義のより詳細な分析のために、細胞の頭蓋内注入の14日後に、充実性腫瘍から断片を取り出し、そして培地のみ、MFL3を有する培地、又は適切なアイソタイプ抗体で、それぞれ1時間それらをプレインキュベートした。コラーゲンゲル中への包埋後に、遊走を、72時間監視した(図7e、18D)。著しく、アイソタイプ又は培地のみではなく、CD95Lの中和抗体MFL3でのプレインキュベーションは、約50%だけ、細胞の腫瘍の中心からの遊走を低減した(図7e、18D)。
インビボでのそれらの結果を検証するために、GFPポジティブSMA−560細胞及びMFL3又は適切なアイソタイプ抗体を、Vm/Dkの左の線条中へ注入した。MFL3でのマウスの処理は、対側半球中への腫瘍細胞の遊走を著しく低減した(図7f、18E)。CD95/CD95L系が、インビボで周囲脳中への悪性神経膠腫の侵襲の主な媒介物であることを、これらのデータから結論を出した。
参考文献
本明細書に挙げられた全ての文献は、参照をもって本明細書中に取り込まれたものとする。
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  1. CD95レセプター活性を中和する薬剤を含み、WHOグレードIIIの神経膠腫を有する個体を、CD95レセプターをCD95Lへの結合から妨げ、又はCD95レセプター/CD95L複合体を破壊することによって治療するための医薬であって
    薬剤が
    (a)阻害性抗−CD95L−抗体及び
    )細胞外CD95ドメイン及びヒトIgG1−Fcドメインを含む阻害性融合タンパク質
    からなる群から選択されるCD95Lに結合する化合物である、前記医薬。
  2. 前記の化合物が、CD95Lに結合する抗体である、請求項に記載の医薬。
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