JP6967763B2 - Therapeutic agent - Google Patents

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Description

本発明は、特に乏血管性の固形腫瘍の治療剤、腫瘍予後予測方法、及び治療方法に関する。 The present invention particularly relates to a therapeutic agent for poorly vascular solid tumors, a method for predicting tumor prognosis, and a method for treating.

脳腫瘍は、頭蓋内組織に発生する腫瘍で、毎年10万人に12人程度の頻度で発症する。脳腫瘍は、症状が出現したときには既にある程度の大きさに成長しており、特に悪性の場合は治療に抵抗性で予後不良である。この原発性脳腫瘍の約30%は、特に悪性度の高いグリオーマである。 Brain tumors are tumors that occur in intracranial tissues and occur in about 12 out of 100,000 people every year. Brain tumors have already grown to a certain size by the time symptoms appear, and are refractory to treatment and have a poor prognosis, especially if they are malignant. About 30% of these primary brain tumors are particularly high-grade gliomas.

ここで、非特許文献1を参照すると、近年、イソクエン酸脱水素酵素(Isocitrate DeHydrogenase、以下、「IDH」という。)の変異を起因とした癌が、脳、血液、大腸、軟骨等で報告されている。
正常な(変異を有しない)IDH(以下、「正常型IDH」という。)は、イソクエン酸と2−オキソグルタル酸(2−oxoglutaric acid、以下、「2OG」と称する。)とを相互変換する酸化還元酵素である。
しかしながら、変異を有するIDH(以下、「変異型IDH」という。)は、正常型IDHと異なり、2−オキソグルタル酸から2−ヒドロキシグルタル酸(2−hydroxy glutarate、以下、「2HG」という。)を生成する。2HGは癌代謝物(oncometabolite)として細胞に腫瘍形成能を付与する。
Here, referring to Non-Patent Document 1, in recent years, cancers caused by mutations in isocitrate dehydrogenase (hereinafter referred to as “IDH”) have been reported in the brain, blood, large intestine, cartilage and the like. ing.
Normal (mutant-free) IDH (hereinafter referred to as "normal IDH") is an oxidation that mutually converts isocitrate and 2-oxoglutaric acid (2-oxoglutalic acid, hereinafter referred to as "2OG"). It is a reductase.
However, IDH having a mutation (hereinafter referred to as "mutant IDH") is different from normal IDH in that 2-oxoglutarate to 2-hydroxyglutarate (2-hydroxyglutarate, hereinafter referred to as "2HG") is used. Generate. 2HG imparts tumorigenicity to cells as a cancer metabolite.

具体的には、変異型IDHは正常型IDHと異なり、2OGから2HGを生成する。ホメオスタシス下では、2HGは哺乳動物中では既知の代謝機能を有しておらず、通常、D−2HGは、ホスホグリセレートデヒドロゲナーゼ又はヒドロキシルオキソアセティックトランスフェラーゼ反応、及びマレートデヒドロゲナーゼ反応の触媒作用のエラーによって低レベル(<300μM)だけ生成される。低レベルの2HGは、通常、キラリティースペシフィックデヒドロゲナーゼ(D−2HGDH、又はL−2HGDH)によって2OGへ変換され、急速に取り除かれる。しかしながら、変異型IDHによる2HG生成は正常なクリアランス機構を圧倒し、これらの細胞で、最も豊富な代謝物として、2HGをmM単位の濃度で蓄積させる。
このため、近年、2HG代謝物の生成を抑制する抗がん剤として、変異型IDHの特異的阻害剤の開発が進められている。
Specifically, the mutant IDH, unlike the normal IDH, produces 2HG from 2OG. Under homeostasis, 2HG does not have a known metabolic function in mammals, and D-2HG usually has errors in catalysis of phosphoglycerate dehydrogenase or hydroxyloxoacetic transferase reaction, and malate dehydrogenase reaction. Is produced only at low levels (<300 μM). Low levels of 2HG are usually converted to 2OG by chirality specific dehydrogenase (D-2HGDH, or L-2HGDH) and rapidly removed. However, 2HG production by mutant IDH overwhelms the normal clearance mechanism and accumulates 2HG as the most abundant metabolite in these cells at concentrations in mM units.
Therefore, in recent years, development of a specific inhibitor of mutant IDH has been promoted as an anticancer agent that suppresses the production of 2HG metabolites.

一方、特許文献1を参照して、従来、腫瘍治療との関連についてまったく知られていなかった組成物の従来の用途について説明する。
特許文献1では、哺乳類における性活動及び性交能の正常化及び刺激のための薬剤の製造への遊離塩基としてのγ−ブチロベタイン(γ−butyrobetaine、以下「GBB」という。)の構造類似体(アナログ)又はその医薬的に許容できる塩の使用が開示されている。その開示される組成物は、麻酔されていない雄ラットに6週間、経口投与される場合、それらの性活動を実質的に高め、刺激時間を低め、交接の数及び背乗り試みの有効性を高める。
なお、特許文献1で開示されていないこの組成物の新規用途については、後述の実施の形態にて詳細に説明する。
On the other hand, with reference to Patent Document 1, the conventional use of the composition, which has not been known at all in relation to tumor treatment, will be described.
In Patent Document 1, a structural analog (analog) of γ-butyrobetaine (hereinafter referred to as “GBB”) as a free base for the production of a drug for normalizing and stimulating sexual activity and sexual intercourse in mammals. ) Or the use of a pharmaceutically acceptable salt thereof is disclosed. The disclosed composition, when orally administered to unanesthetized male rats for 6 weeks, substantially enhances their sexual activity, reduces stimulation time, reduces the number of matings and the effectiveness of back riding attempts. Increase.
The new uses of this composition not disclosed in Patent Document 1 will be described in detail in the embodiments described later.

特表2005−504071号公報Japanese Patent Publication No. 2005-504071

L.Dang、K.Yen、E.C.Attar、「IDH mutations in cancer and progress toward development of targeted therapeutics」、Annals of Oncology、2016年、27、4号、p.599−608L. Dang, K.K. Yen, E.I. C. Attar, "IDH mutations in cancer and progress toward developed of targeted therapies", Anals of Oncology, 2016, 27, 4, p. 599-608 Yan.H他、「IDH1 and IDH2 mutations in gliomas」、J Engl J Med、2009年、360、p.765−773Yan. H et al., "IDH1 and IDH2 mutations in gliomas", J Engl J Med, 2009, 360, p. 765-773 S.ミヤタ他、「AnR132H Mutation in Isocitrate Dehydrogenase 1 Enhances p21 Esxpression and Inhibits Phosphorylation of Retinoblastoma Protein in Glioma Cells.」、Neurol Med Chir (Tokyo)、2013年、53、p.645−654S. Miyata et al., "AnR132H Mutation in Isocitrate Dehydrogenase 1 Enhances p21 Expression and Inhibits Phosphorylation of Retinoblastoma Protein (10) Cell 645-654

ここで、白血病についてはIDHの変異の有無で予後に影響はないことが分かっていた。しかしながら、グリオーマでは、変異型IDHの腫瘍が、変異のない正常型IDHの腫瘍に比べて、5年生存率が有意に高く予後良好であるといえた。
ところが、正常型IDHの予後不良のグリオーマに関しては、有効な治療法がなかった。つまり、正常型IDHの予後不良のグリオーマ等の乏血管性の固形腫瘍に対する有効な治療組成物は、殆ど存在しなかった。
Here, it was found that the prognosis of leukemia was not affected by the presence or absence of the IDH mutation. However, in glioma, the mutant IDH tumor had a significantly higher 5-year survival rate and a better prognosis than the normal IDH tumor without mutation.
However, there was no effective treatment for glioma with a poor prognosis of normal IDH. That is, there was almost no effective therapeutic composition for poor vascular solid tumors such as glioma with a poor prognosis of normal IDH.

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、上述の問題を解消することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a situation, and an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems.

本発明の治療剤は、乏血管性の固形腫瘍の治療剤であって、脂肪酸酸化阻害剤を含み、前記固形腫瘍はグリオーマであり、前記脂肪酸酸化阻害剤は、Meldoniumであることを特徴とする。 The therapeutic agent of the present invention is a depletion vascular solid tumors of therapeutic agents, see containing a fatty acid oxidation inhibitor, wherein the solid tumor is a glioma, the fatty acid oxidation inhibitor, and characterized by a Meldonium do.

本発明の実施の形態に係る治療剤の脂肪酸酸化阻害剤に係る生化学的な経路を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the biochemical pathway which concerns on the fatty acid oxidation inhibitor of the therapeutic agent which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施例に係る変異型IDH又は正常型IDHの脳腫瘍患者の手術前MRI FLAIRイメージを示す写真である。It is a photograph which shows the preoperative MRI FLAIR image of the brain tumor patient of the mutant type IDH or the normal type IDH which concerns on Example of this invention. 本発明の実施例に係る変異型IDH又は正常型IDHの脳腫瘍サンプル及び細胞株におけるメタボローム解析のヒートマップ及び主成分分析の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the heat map of the metabolome analysis and the result of the principal component analysis in the brain tumor sample and the cell line of the mutant type IDH or the normal type IDH which concerns on an Example of this invention. 本発明の実施例に係る脳腫瘍サンプル及び細胞株における2OG及び2HGの量を示すグラフである。It is a graph which shows the amount of 2OG and 2HG in the brain tumor sample and the cell line which concerns on Example of this invention. 本発明の実施例に係る変異型IDH又は正常型IDHの脳腫瘍サンプルのプリン代謝経路における各生成物を示すグラフである。It is a graph which shows each product in the purine metabolism pathway of the brain tumor sample of the mutant type IDH or the normal type IDH which concerns on Example of this invention. 本発明の実施例に係る変異型IDH又は正常型IDHの脳腫瘍サンプルのプリン代謝経路におけるAEC及び全アデニレートを示すグラフである。It is a graph which shows AEC and total adenilate in the purine metabolism pathway of the brain tumor sample of the mutant IDH or the normal IDH which concerns on Example of this invention. 本発明の実施例に係る変異型IDH又は正常型IDHの脳腫瘍サンプルのアミノ酸量を示すグラフである。It is a graph which shows the amino acid amount of the brain tumor sample of the mutant type IDH or the normal type IDH which concerns on Example of this invention. 本発明の実施例に係る変異型IDH又は正常型IDHの脳腫瘍サンプルの脂肪酸代謝を示すグラフである。It is a graph which shows the fatty acid metabolism of the brain tumor sample of the mutant type IDH or the normal type IDH which concerns on Example of this invention. 本発明の実施例に係る変異型IDH又は正常型IDHの細胞株における脂肪酸代謝を示すグラフである。It is a graph which shows the fatty acid metabolism in the cell line of the mutant type IDH or the normal type IDH which concerns on Example of this invention. 本発明の実施例に係るカルニチン合成経路を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the carnitine synthesis pathway which concerns on Example of this invention. 本発明の実施例に係るカルニチンを加えて培養した細胞株の増殖を示すグラフである。It is a graph which shows the proliferation of the cell line which was cultured by adding carnitine which concerns on Example of this invention. 本発明の実施例に係るカルニチン抑制剤を加えて培養した細胞株の増殖を示すグラフである。It is a graph which shows the proliferation of the cell line cultured by adding the carnitine inhibitor which concerns on Example of this invention. 本発明の実施例に係るグリオーマの組織サンプルのカルニチン及び2HGの量を示すグラフである。It is a graph which shows the amount of carnitine and 2HG of the tissue sample of the glioma which concerns on Example of this invention.

<実施の形態>
近年、イソクエン酸脱水素酵素(IDH)の変異を起因とした癌は、脳、血液、大腸、軟骨等で報告されている。白血病についてはIDH変異の有無で予後に影響はない。しかしながら、グリオーマでは、IDH変異を有する変異型IDHの腫瘍が、変異のないものに比べて予後良好であり、その理由は不明であった。また、IDH変異のない予後不良のグリオーマに関しては、有効な治療薬があまりなかった。
このため、本発明の発明者らは、予後不良なグリオーマに対する治療薬を開発することを目的として、IDH変異を有しない正常型IDHのグリオーマが予後不良となる作用起点を明らかにするため、鋭意実験を行った。具体的には、変異型IDH及び正常型IDHのグリオーマの臨床上の脳腫瘍サンプルと、正常型IDH及び変異型IDHを発現させたグリオーマの細胞株を用いた網羅的なメタボロミクス解析を行い比較検討した。
その結果、予後良好な変異型IDHを有するグリオーマにおいては脂肪酸代謝経路が阻害されており、特にカルニチンの減少が顕著であることを明らかとし、本発明を完成させるに至った。
<Embodiment>
In recent years, cancers caused by mutations in isocitrate dehydrogenase (IDH) have been reported in the brain, blood, large intestine, cartilage and the like. For leukemia, the presence or absence of IDH mutation has no effect on prognosis. However, in glioma, tumors with mutant IDH with the IDH mutation had a better prognosis than those without the mutation, and the reason was unknown. In addition, there were not many effective therapeutic agents for glioma with a poor prognosis without IDH mutation.
Therefore, the inventors of the present invention earnestly aim to develop a therapeutic agent for a glioma having a poor prognosis, and to clarify the starting point of action in which a normal IDH glioma having no IDH mutation has a poor prognosis. An experiment was conducted. Specifically, a comprehensive metabolomics analysis was performed using a clinical brain tumor sample of mutant IDH and normal IDH glioma and a cell line of glioma expressing normal IDH and mutant IDH, and compared. ..
As a result, it was clarified that the fatty acid metabolism pathway was inhibited in the glioma having a mutant IDH with a good prognosis, and the decrease in carnitine was particularly remarkable, and the present invention was completed.

図1により具体的に説明すると、変異型IDHにより2OGから合成される癌代謝物である2HGは、HIF1α、JHDM、TET2等を介して、低酸素誘導の転写制御や脱メチル化により腫瘍形成作用を生じさせる。また、腫瘍抑制作用として、ATP5B(ATP synthase subunit beta)を抑制して、ATPの合成を抑制する。
ここで、本発明者らは、図1の黒太線で示したBBOX1、2〜ATP減少までの、カルニチンを用いた脂肪酸の酸化によるアセチルCoA及びATPの供給が、脳腫瘍等の乏血管性の固形腫瘍の増生に重要であることを見いだした。すなわち、本発明者らは、変異型IDHのグリオーマで、カルニチンの減少及び脂肪酸代謝経路が阻害されることで、予後が良好となっていたことを明らにした。
カルニチンは正常な組織では食物からの吸収でホメオスタシスが維持される。しかしながら、乏血管性の腫瘍増生の際には、腫瘍内部ではカルニチンが使い尽くされるため、細胞内のカルニチン合成系及び/又はカルニチンを用いた脂肪酸β酸化系、すなわち、脂肪酸酸化によるエネルギー生成の経路が、腫瘍増生に重要であった。
More specifically with reference to FIG. 1, 2HG, which is a cancer metabolite synthesized from 2OG by mutant IDH, has a tumor-forming action by hypoxia-inducing transcriptional regulation and demethylation via HIF1α, JHDM, TET2 and the like. Causes. In addition, as a tumor suppressive action, it suppresses ATP5B (ATP synchronize subunit beta) and suppresses the synthesis of ATP.
Here, the present inventors supply acetyl-CoA and ATP by oxidation of fatty acids using carnitine up to the decrease of BBOX1, 2 to ATP shown by the thick black line in FIG. 1, and the supply of acetyl-CoA and ATP is a poor vascular solid such as a brain tumor. It was found to be important for tumor growth. That is, the present inventors have clarified that the glioma of mutant IDH had a good prognosis by reducing carnitine and inhibiting the fatty acid metabolism pathway.
Carnitine maintains homeostasis by absorption from food in normal tissues. However, during poor vascular tumor growth, carnitine is exhausted inside the tumor, so the intracellular carnitine synthesis system and / or the fatty acid β-oxidation system using carnitine, that is, the pathway of energy generation by fatty acid oxidation. However, it was important for tumor growth.

このため、本発明の実施の形態に係る治療剤は、乏血管性の固形腫瘍の治療剤であって、脂肪酸酸化阻害剤を含むことを特徴とする。
また、本発明の実施の形態に係る治療方法は、乏血管性の固形腫瘍の治療方法であって、脂肪酸酸化阻害剤を投与することを特徴とする。
また、本実施形態の脂肪酸酸化阻害剤は、下記で説明するような脂肪酸酸化に関連する酵素を標的とした低分子化合物、抗体医薬、核酸、PNA等の各種医療用組成物を用いることが可能である。また、本実施形態の脂肪酸酸化阻害剤は、ゲノム編集等の遺伝子改変に関連する手法を実現する医療用組成物等も含む。
Therefore, the therapeutic agent according to the embodiment of the present invention is a therapeutic agent for a poor vascular solid tumor, and is characterized by containing a fatty acid oxidation inhibitor.
Further, the therapeutic method according to the embodiment of the present invention is a method for treating a poor vascular solid tumor, and is characterized by administering a fatty acid oxidation inhibitor.
Further, as the fatty acid oxidation inhibitor of the present embodiment, various medical compositions such as small molecule compounds, antibody drugs, nucleic acids, and PNAs targeting enzymes related to fatty acid oxidation as described below can be used. Is. In addition, the fatty acid oxidation inhibitor of the present embodiment also includes a medical composition or the like that realizes a method related to gene modification such as genome editing.

また、本実施形態の脂肪酸酸化阻害剤を含む治療剤を、手術、放射線照射、抗がん剤治療等と組み合わせて治療法として用いることにより、悪性度の高い乏血管性の固形腫瘍への有効な治療法となる。
このように構成し、本実施形態の脂肪酸酸化阻害剤を治療剤として用い、又は、治療方法として用いることにより、脂肪酸酸化によるエネルギー生成を抑え、正常型IDHの予後不良な脳腫瘍等の乏血管性の固形腫瘍の増生を抑制することが可能となる。つまり、本実施形態の治療剤は、正常型IDHの予後不良のグリオーマ等の乏血管性の固形腫瘍の治療手段として提供することができる。
なお、脂肪酸酸化阻害剤として、脂肪酸酸化を亢進させて下記で説明するカルニチンや2OG等を逆に枯渇させるような活性化剤等の調節剤を用いることも可能である。
Further, by using the therapeutic agent containing the fatty acid oxidation inhibitor of the present embodiment as a therapeutic method in combination with surgery, irradiation, anticancer drug treatment, etc., it is effective for highly malignant poor vascular solid tumors. It will be a good treatment.
By constructing in this manner and using the fatty acid oxidation inhibitor of the present embodiment as a therapeutic agent or as a therapeutic method, energy generation due to fatty acid oxidation is suppressed, and vascularity such as a brain tumor having a poor prognosis of normal IDH is impaired. It is possible to suppress the growth of solid tumors. That is, the therapeutic agent of the present embodiment can be provided as a means for treating a poor vascular solid tumor such as a glioma having a poor prognosis of normal IDH.
As the fatty acid oxidation inhibitor, it is also possible to use a regulator such as an activator that promotes fatty acid oxidation and conversely depletes carnitine, 2OG and the like described below.

また、本発明の実施の形態に係る治療剤は、脂肪酸酸化阻害剤は、カルニチンの合成阻害剤、吸収阻害剤、並びに分解促進剤、及び脂肪酸β酸化阻害剤からなる群の一種を含むことを特徴とする。
このように構成し、グリオーマを含む乏血管性の固形腫瘍の治療標的を、カルニチン合成系及びカルニチンを用いた脂肪酸β酸化系とし、カルニチンの合成を阻害する物質である合成阻害剤、吸収を阻害する物質である吸収阻害剤、分解を促進する物質である分解促進剤、脂肪酸のβ酸化自体を阻害する脂肪酸β酸化阻害剤からなる群の少なくとも一つを含むようにすることで、脳腫瘍の増生を抑制することが可能となる。
Further, the therapeutic agent according to the embodiment of the present invention comprises a group consisting of a fatty acid oxidation inhibitor, a carnitine synthesis inhibitor, an absorption inhibitor, a decomposition promoter, and a fatty acid β-oxidation inhibitor. It is a feature.
With this configuration, the therapeutic targets for vascular poor vascular solid tumors containing glioma are the carnitine synthesis system and the fatty acid β-oxidation system using carnitine, and the synthesis inhibitor, which is a substance that inhibits carnitine synthesis, inhibits absorption. Growth of brain tumors by including at least one of a group consisting of an absorption inhibitor, which is a substance that promotes decomposition, a decomposition promoter, which is a substance that promotes decomposition, and a fatty acid β-oxidation inhibitor that inhibits β-oxidation of fatty acids themselves. Can be suppressed.

具体的には、下記の実施例で説明するように、変異型IDHのグリオーマの組織サンプルにおいて、カルニチン、アシルカルニチン、アセチルカルニチン、GBB、及びN6,N6,N6−トリメチル−L−リシン(N6,N6,N6−trimethyl−L−lysine、Nε−trimethyllysine、以下、「TML」という。)が低濃度であることから、変異IDHグリオーマでの腫瘍抑制作用にはβ酸化の抑制が重要であると考えられる。すなわち、カルニチン合成、吸収、分解に関する生合成経路、及び/又は脂肪酸のβ酸化に係る生合成経路に対する阻害剤を用いることにより、脳腫瘍を含む乏血管性の腫瘍の増生を抑制する治療方法として提供することが可能となる。また、カルニチンの合成阻害剤、吸収阻害剤、並びに分解促進剤、及び脂肪酸β酸化阻害剤からなる群の少なくとも一つを含む組成物を、脳腫瘍を含む乏血管性の固形腫瘍の治療剤として提供できる。
また、体内の正常細胞の場合にはカルニチンは、食物から吸収されるため、カルニチン合成系を阻害しても副作用は少ない。これに対して、乏血管性の腫瘍内部ではカルニチン合成系が重要であるため、これを阻害することで、腫瘍内部での悪性細胞の増生を抑えることができ、腫瘍にのみ選択的に効果を生じる治療剤を提供可能となる。
Specifically, as described in the Examples below, carnitine, acylcarnitine, acetylcarnitine, GBB, and N 6 , N 6 , N 6 -trimethyl-L-lysine in tissue samples of mutant IDH glioma. Due to the low concentration of (N 6 , N 6 , N 6- trimethylly-L-lysine, N ε- trimethyllysine, hereinafter referred to as "TML"), β-oxidation is used for the tumor-suppressing effect of the mutant IDH glioma. Suppression is considered important. That is, it is provided as a therapeutic method for suppressing the growth of avascular tumors including brain tumors by using an inhibitor for the biosynthetic pathways related to carnitine synthesis, absorption and degradation, and / or the biosynthetic pathways related to β-oxidation of fatty acids. It becomes possible to do. In addition, a composition containing at least one of the group consisting of a carnitine synthesis inhibitor, an absorption inhibitor, a degradation promoter, and a fatty acid β-oxidation inhibitor is provided as a therapeutic agent for avascular solid tumor including a brain tumor. can.
Moreover, in the case of normal cells in the body, carnitine is absorbed from food, so that even if the carnitine synthesis system is inhibited, there are few side effects. On the other hand, since the carnitine synthesis system is important inside a poorly vascular tumor, inhibition of this can suppress the growth of malignant cells inside the tumor, and it has a selective effect only on the tumor. It becomes possible to provide a therapeutic agent that occurs.

また、本発明の実施の形態に係る脂肪酸酸化阻害剤は、BBOX1及び/又はBBOX2阻害剤であることを特徴とする。
ここで、後述する実施例の図10で示すように、2HGによるカルニチン低下の機序は、変異型IDHにより産生された2HG又はその誘導体が、カルニチン合成系の酵素であるBBOX1及び/又はBBOX2の酵素活性を阻害するためと考えられる。正常脳組織では発現の低いBBOX1及び/又はBBOX2は、グリオーマで高発現であるため、腫瘍増生にβ酸化によるエネルギー供給が働いている可能性が高い。
このため、2OGを基質とするカルニチン合成系の経路のBBOX1、BBOX2(TMLHE)の各酵素を治療標的とすることで、変異型IDHの腫瘍の2HGの蓄積による2OGの枯渇と同様の作用を生じさせることが可能となる。すなわち、本実施形態の脂肪酸酸化阻害剤は、脂肪酸酸化を阻害することで、アセチルCoA及びATPの供給を減少させ、乏血管性の固形腫瘍の増生を抑える治療剤として用いることができる。
このようにBBOX1、2を阻害し、又はカルニチン濃度を低下させることにより、変異を有しない正常型IDHの予後不良のグリオーマでも腫瘍抑制を行うことが可能となる。
また、変異型IDHの特異的阻害剤を開発しても、変異型IDHをもつ腫瘍への効果しか期待できない。これに対して、本実施形態のようにBBOX1、2を治療標的することで、治療することが可能な腫瘍の種類や型が多くなる。
Further, the fatty acid oxidation inhibitor according to the embodiment of the present invention is characterized by being a BBOX1 and / or a BBOX2 inhibitor.
Here, as shown in FIG. 10 of the examples described later, the mechanism of carnitine lowering by 2HG is that 2HG produced by the mutant IDH or a derivative thereof is a carnitine synthetic enzyme BBOX1 and / or BBOX2. This is thought to be due to the inhibition of enzyme activity. Since BBOX1 and / or BBOX2, which are low in expression in normal brain tissue, are highly expressed in glioma, it is highly possible that energy supply by β-oxidation is working for tumor hyperplasia.
Therefore, by targeting each enzyme of BBOX1 and BBOX2 (TMLHE) of the carnitine synthesis system pathway using 2OG as a substrate as a therapeutic target, the same effect as the depletion of 2OG due to the accumulation of 2HG in the tumor of mutant IDH occurs. It is possible to make it. That is, the fatty acid oxidation inhibitor of the present embodiment can be used as a therapeutic agent that suppresses the growth of poor vascular solid tumors by inhibiting the fatty acid oxidation, thereby reducing the supply of acetyl-CoA and ATP.
By inhibiting BBOX1 and 2 or lowering the carnitine concentration in this way, it becomes possible to suppress the tumor even in a glioma having a poor prognosis of normal IDH having no mutation.
Moreover, even if a specific inhibitor of mutant IDH is developed, only an effect on a tumor having mutant IDH can be expected. On the other hand, by therapeutically targeting BBOX1 and 2 as in the present embodiment, the types and types of tumors that can be treated increase.

また、本発明の実施の形態に係る治療剤は、脂肪酸酸化阻害剤は、Meldoniumであることを特徴とする。
特許文献1に記載のGBBの構造類似体(アナログ)であるMeldoniumは、BBOX1の作用を阻害する低分子化合物である。Meldoniumは、カルニチン合成阻害の作用として、GBB hydrolase−dependent L−carnitine biosynthesis inhibitorとして機能する。また、カルニチンの吸収を阻害する作用もある。これらの作用から、Meldoniumは、脂肪酸β酸化を阻害する。また、Meldoniumは、抗虚血、神経保護作用があり、経口投与可能である。なお、上述のように、従来、特許文献1では、Meldoniumの性的亢進効果のみが開示されていた。
これに対して、本実施形態においては、Meldoniumを副作用の少ない乏血管性の固形腫瘍の治療剤の用途としての使用を開示する。後述する実施例で示すように、Meldoniumを用いることで、カルニチンが使い尽くされる乏血管性の腫瘍内部のカルニチン合成系を阻害することができ、脂肪酸酸化阻害して腫瘍の増生を抑えることが可能となる。これにより、Meldoniumを乏血管性の固形腫瘍の治療剤として使用できる。Meldoniumは、上述のように、別用途で市販されており、副作用が少ないことが期待できる。
なお、本実施形態の脂肪酸酸化阻害剤として、Meldonium以外にも、同様の作用をもつBBOX1の阻害剤、例えば、3,5−Pyridinedicarboxylic Acid等を用いることが可能である。また、BBOX2についても、ターゲットとする低分子化合物等を合成して阻害剤として使用してもよい。
Further, the therapeutic agent according to the embodiment of the present invention is characterized in that the fatty acid oxidation inhibitor is Meldonium.
Meldonium, which is a structural analog of GBB described in Patent Document 1, is a small molecule compound that inhibits the action of BBOX1. Meldonium functions as a GBB hydrolase-dependent L-carnitine biosynthesis inhibitor as an action of inhibiting carnitine synthesis. It also has the effect of inhibiting the absorption of carnitine. From these actions, Meldonium inhibits fatty acid β-oxidation. In addition, Meldonium has anti-ischemic and neuroprotective effects and can be orally administered. As described above, conventionally, Patent Document 1 has disclosed only the sexual enhancing effect of Meldonium.
In contrast, the present embodiment discloses the use of Meldonium as a therapeutic agent for poorly vascular solid tumors with few side effects. As shown in Examples described later, by using Meldonium, it is possible to inhibit the carnitine synthesis system inside a poorly vascular tumor in which carnitine is exhausted, and it is possible to inhibit fatty acid oxidation and suppress tumor growth. Will be. This allows Meldonium to be used as a therapeutic agent for poorly vascular solid tumors. As described above, Meldonium is commercially available for another purpose and can be expected to have few side effects.
As the fatty acid oxidation inhibitor of the present embodiment, it is possible to use a BBOX1 inhibitor having a similar action, for example, 3,5-Pyridinedicarboxylic Acid, or the like, in addition to Meldonium. In addition, BBOX2 may also be used as an inhibitor by synthesizing a target small molecule compound or the like.

本発明の実施の形態に係る治療剤は、固形腫瘍が脳腫瘍又は軟骨肉腫であることを特徴とする。
本発明の実施の形態に係る治療剤は、対象となる固形腫瘍として、固形腫瘍が変異のない正常型IDHをもち予後不良の神経膠腫(グリオーマ)等の脳腫瘍や軟骨肉腫等の乏血管性の固形腫瘍を含む。
なお、本発明の実施の形態に係る治療剤は、他の固形腫瘍の癌に適用することも可能である。たとえば、本実施形態の治療剤は、神経芽細胞腫等の他の脳腫瘍、他の肉腫、悪性リンパ腫、甲状腺癌、頭頸部癌、食道癌、乳癌、胃癌、大腸癌、卵巣癌、肺癌、膵臓癌、肝臓癌、胆嚢癌、皮膚癌、腎癌、膀胱癌、子宮癌、精巣癌、前立腺癌等の各種固形腫瘍に適用することも可能である。また、これらの固形腫瘍の浸潤や転移を抑制することも可能である。また、本実施形態の治療剤は、各種の腫瘍血管新生阻害剤等を併用し、腫瘍周囲又は内部への血管新生を抑えることで、効果を高めてもよい。
The therapeutic agent according to the embodiment of the present invention is characterized in that the solid tumor is a brain tumor or chondrosarcoma.
The therapeutic agent according to the embodiment of the present invention has, as a target solid tumor, a brain tumor such as a glioma having a normal IDH without mutation and a poor prognosis, and a poor vascularity such as chondrosarcoma. Includes solid tumors.
The therapeutic agent according to the embodiment of the present invention can also be applied to cancers of other solid tumors. For example, the therapeutic agent of the present embodiment includes other brain tumors such as neuroblastoma, other sarcoma, malignant lymphoma, thyroid cancer, head and neck cancer, esophageal cancer, breast cancer, gastric cancer, colon cancer, ovarian cancer, lung cancer, and pancreas. It can also be applied to various solid tumors such as cancer, liver cancer, bile sac cancer, skin cancer, renal cancer, bladder cancer, uterine cancer, testis cancer, and prostate cancer. It is also possible to suppress the infiltration and metastasis of these solid tumors. In addition, the therapeutic agent of the present embodiment may be enhanced by using various tumor angiogenesis inhibitors and the like in combination to suppress angiogenesis around or inside the tumor.

また、本発明の実施の形態に係る腫瘍予後予測方法は、乏血管性の固形腫瘍の腫瘍予後予測方法であって、採取された固形腫瘍の腫瘍サンプル中のカルニチン、アシルカルニチン、アセチルカルニチン、GBB、TML、及び脂肪酸酸化に対応した代謝物からなる群の一種を含む組成物の濃度を測定し、予後を予測することを特徴とする。
このように構成し、取得した乏血管性の固形腫瘍の生物学的サンプル中のカルニチン、アシルカルニチン、アセチルカルニチン、GBB、TML、及びその他の脂肪酸酸化に対応した代謝物(以下、「カルニチン等」という。)のいずれか又は任意の組み合わせの組成物の濃度を測定することにより、予後の予測及び治療効果の判定を行うことが可能となる。すなわち、脳腫瘍等の乏血管性の固形腫瘍でのカルニチン等の測定を、予後予測マーカーとして使用することが可能となる。具体的には、脳腫瘍から手術時に取得した腫瘍サンプル中のカルニチン等の濃度を測定することで、腫瘍の予後の良否を同定することができる。これにより、カルニチン等の濃度の測定により、腫瘍の予後を予測し、治療法を選択可能な診断方法を提供することができる。この濃度は、絶対的な濃度でもよいし、相対的な濃度でもよく、特定の濃度幅の「レベル」を基にした濃度であってもよい。
このように構成し、予後予測方法を組み合わせて、悪性度の高い腫瘍を有効に治療し、予後を予測することが可能となる。また薬剤投与後、カルニチン等の濃度を目安として治療効果の判定が可能である。
Further, the tumor prognosis prediction method according to the embodiment of the present invention is a tumor prognosis prediction method for an avascular solid tumor, and is a carnitine, acylcarnitine, acetylcarnitine, GBB in a tumor sample of a collected solid tumor. , TML, and a composition comprising a member of the group consisting of metabolites corresponding to fatty acid oxidation, and the prognosis is predicted.
Carnitine, acylcarnitine, acetylcarnitine, GBB, TML, and other fatty acid oxidation-corresponding metabolites (hereinafter, "carnitine and the like") in the biological sample of the poorly vascular solid tumor thus constructed and obtained. By measuring the concentration of the composition of any one of ()) or any combination, it is possible to predict the prognosis and determine the therapeutic effect. That is, it becomes possible to use the measurement of carnitine or the like in a poor vascular solid tumor such as a brain tumor as a prognosis prediction marker. Specifically, the prognosis of the tumor can be identified by measuring the concentration of carnitine or the like in the tumor sample obtained from the brain tumor at the time of surgery. This makes it possible to provide a diagnostic method capable of predicting the prognosis of a tumor and selecting a treatment method by measuring the concentration of carnitine or the like. This concentration may be an absolute concentration, a relative concentration, or a concentration based on a "level" of a specific concentration range.
With this configuration and combination of prognosis prediction methods, it is possible to effectively treat highly malignant tumors and predict the prognosis. In addition, after administration of the drug, the therapeutic effect can be determined using the concentration of carnitine or the like as a guide.

本発明の実施の形態に係る腫瘍予後予測方法は、腫瘍サンプル中のカルニチンの濃度が所定濃度以上の場合、予後不良と判断することを特徴とする。
また、本発明の実施の形態に係る腫瘍予後予測方法において、所定濃度は、100〜190mol/gであることを特徴とする。
後述する実施例で説明するように、変異型IDHの予後良好な腫瘍であっても含まれる2HGの量は差が大きく、予後良好な腫瘍の下限と、予後不良な腫瘍の2HGの上限とは有意差がでないこともある。
これに対して、本実施形態の腫瘍予後予測方法においては、カルニチン等の所定濃度を閾値として、予後不良か否かを容易に判定することができる。この所定濃度は、100〜190mol/g程度であり、更に好適には、100〜150nmol/g程度の閾値を設定することが可能である。これにより、乏血管性の固形腫瘍での、カルニチン及び脂肪酸酸化の低下または活性化を示す代謝物の測定を、予後の予測に使用可能なものとして提供できる。
The method for predicting the prognosis of a tumor according to an embodiment of the present invention is characterized in that when the concentration of carnitine in a tumor sample is equal to or higher than a predetermined concentration, it is determined that the prognosis is poor.
Further, in tumor prognosis method according to the embodiment of the present invention, a predetermined concentration, characterized in that it is a 100~190 n mol / g.
As will be described in Examples described later, there is a large difference in the amount of 2HG contained even in a tumor having a good prognosis of mutant IDH, and the lower limit of a tumor having a good prognosis and the upper limit of 2HG of a tumor having a poor prognosis are There may not be a significant difference.
On the other hand, in the tumor prognosis prediction method of the present embodiment, it is possible to easily determine whether or not the prognosis is poor by using a predetermined concentration of carnitine or the like as a threshold value. This predetermined concentration is about 100 to 190 n mol / g, more preferably, it is possible to set a threshold value of about 100~150nmol / g. Thereby, measurement of metabolites showing decreased or activated carnitine and fatty acid oxidation in poor vascular solid tumors can be provided as usable for predicting prognosis.

なお、本発明の実施の形態に係るカルニチンの合成阻害剤、吸収阻害剤、並びに分解促進剤、及び脂肪酸β酸化阻害剤からなる群の一種は、遺伝子発現調節剤であってもよい。
この遺伝子調整剤は、カルニチン合成系の経路のBBOX1、BBOX2(TMLHE)、SHMT1、並びにALDH9A1、及び、脂肪酸β酸化に関係する経路の各酵素等のタンパク質(以下、「標的タンパク質」という。)に対する転写や翻訳の調整を行うDNAやRNA等の核酸(ヌクレオチド)、抗体を含むペプチド、PNA、ゲノム編集に係る核酸やタンパク質等であってもよい。また、この他にも、カルニチンの合成、吸収、分解に関する経路や、脂肪酸の酸化に係る経路に対する遺伝子調整剤を各種用いることが可能である。
このうち、核酸は、アンチセンスDNA若しくはRNA、siRNA、shRNA、リボザイム等であってもよい。
また、本実施形態の遺伝子発現調節剤は、標的タンパク質のアミノ酸配列、及びmRNA配列、ゲノムDNA配列等から同定して、当業者に容易な手法で製造することが可能である。
One of the group consisting of a carnitine synthesis inhibitor, an absorption inhibitor, a decomposition promoter, and a fatty acid β-oxidation inhibitor according to the embodiment of the present invention may be a gene expression regulator.
This gene regulator is intended for proteins (hereinafter referred to as "target proteins") such as BBOX1, BBOX2 (TMLHE), SHMT1, ALDH9A1 of the carnitine synthesis system pathway, and enzymes of the pathway related to fatty acid β-oxidation. Nucleic acids (nucleotides) such as DNA and RNA that regulate transcription and translation, peptides containing antibodies, PNA, nucleic acids and proteins related to genome editing, and the like may be used. In addition to this, various gene regulators for pathways related to carnitine synthesis, absorption and degradation, and pathways related to fatty acid oxidation can be used.
Of these, the nucleic acid may be antisense DNA or RNA, siRNA, shRNA, ribozyme, or the like.
In addition, the gene expression regulator of the present embodiment can be identified from the amino acid sequence, mRNA sequence, genomic DNA sequence, etc. of the target protein and can be produced by a method that is easy for those skilled in the art.

また、本発明の実施の形態に係るカルニチンの合成阻害剤、吸収阻害剤、並びに分解促進剤、及び脂肪酸β酸化阻害剤からなる群の一種が低分子化合物である場合、各種の塩として提供されてもよい。これらの塩は、低分子化合物と、医薬品の製造に使用可能である酸又は塩基とを反応させることにより製造してもよい。 Further, when one of the group consisting of a carnitine synthesis inhibitor, an absorption inhibitor, a decomposition promoter, and a fatty acid β-oxidation inhibitor according to the embodiment of the present invention is a small molecule compound, it is provided as various salts. May be. These salts may be produced by reacting a small molecule compound with an acid or base that can be used in the production of pharmaceutical products.

また、本発明の実施の形態に係る治療剤は、プロドラッグも含まれる。ここで、プロドラッグは、投与後、生理条件下で、特定のpH条件や酵素の作用等で分解され変換される誘導体を意味する。また、プロドラッグは、患者に投与された際には不活性であってもよいものの、生体内では活性のある治療剤に変換される。 The therapeutic agent according to the embodiment of the present invention also includes a prodrug. Here, the prodrug means a derivative that is decomposed and converted under specific pH conditions, the action of an enzyme, or the like after administration under physiological conditions. In addition, the prodrug may be inactive when administered to a patient, but is converted into an active therapeutic agent in vivo.

また、本発明の実施の形態に係る治療剤は、任意の製剤上許容しうる担体として、例えば生理食塩水、ブドウ糖、D−ソルビトール、D−マンノース、D−マンニトール、塩化ナトリウム、エタノール、ポリアルコール、例えばプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、非イオン性界面活性剤等と共に投与することができる。また、本実施形態の治療剤は、適切な賦形剤等を含んでもよい。 Further, the therapeutic agent according to the embodiment of the present invention can be used as an acceptable carrier in any formulation, for example, physiological saline, glucose, D-sorbitol, D-mannose, D-mannitol, sodium chloride, ethanol, polyalcohol. , For example, it can be administered together with propylene glycol, polyethylene glycol, nonionic surfactant and the like. In addition, the therapeutic agent of the present embodiment may contain an appropriate excipient or the like.

また、本発明の実施の形態に係る治療剤は、製剤上許容しうる担体を調製するために、適切な薬学的に許容可能なキャリアを含んでもよい。このキャリアとしては、シリコーン、コラーゲン、ゼラチン等の生体親和性材料を含んでもよい。
さらには、例えば、希釈剤、香料、防腐剤、賦形剤、崩壊剤、滑沢剤、結合剤、乳化剤、可塑剤等の製剤用添加物を含有させてもよい。
In addition, the therapeutic agent according to the embodiment of the present invention may contain an appropriate pharmaceutically acceptable carrier in order to prepare a pharmaceutically acceptable carrier. The carrier may include biocompatible materials such as silicone, collagen and gelatin.
Further, for example, pharmaceutical additives such as diluents, fragrances, preservatives, excipients, disintegrants, lubricants, binders, emulsifiers and plasticizers may be contained.

また、本発明の実施の形態に係る治療剤は、経口投与のための投与に適した投与形態においては、当該分野で周知の製剤上許容しうる担体を用いて処方され得る。
本発明の実施の形態に係る医薬組成物の投与経路は、特に限定されないが、経口的又は非経口的に投与することが可能である。
非経口投与としては、例えば、静脈内、動脈内、皮下、真皮内、筋肉内または腹腔内の投与が挙げられる。
また、非経口投与の際に、リポソームやナノカプセル等のドラッグ・デリバリー・システムやウィルスベクターを用いて投与することも可能である。この際に、腫瘍の部位に応じて、例えば、脳腫瘍の場合には脳血液関門を透過するように構成することが可能である。また、ウィルスベクターとしては、医療用の各種ベクター、例えば、AAV(アデノ随伴ウィルスベクター)、アデノウィルスベクター、レンチウィルスベクター、レトロウィルスベクター等の各種ベクターを使用可能である。このうち、AAVを用いることで、脳腫瘍等の治療対象の腫瘍に特異的なゲノム編集等を実現することも可能となる。
In addition, the therapeutic agent according to the embodiment of the present invention may be formulated using a pharmaceutically acceptable carrier known in the art in a dosage form suitable for administration for oral administration.
The route of administration of the pharmaceutical composition according to the embodiment of the present invention is not particularly limited, but it can be administered orally or parenterally.
Parenteral administration includes, for example, intravenous, intraarterial, subcutaneous, intradermal, intramuscular or intraperitoneal administration.
It is also possible to administer parenterally using a drug delivery system such as liposomes or nanocapsules or a viral vector. At this time, depending on the site of the tumor, for example, in the case of a brain tumor, it can be configured to penetrate the blood-brain barrier. Further, as the virus vector, various medical vectors such as AAV (adeno-associated virus vector), adenovirus vector, lentivirus vector, retrovirus vector and the like can be used. Of these, by using AAV, it is possible to realize genome editing and the like specific to the tumor to be treated such as a brain tumor.

また、本発明の実施の形態の治療剤は、生物体、生物体の体内の一部分について、治療用の対象とすることができる。この生物体は特に限定されるものではないが、例えば、ヒト、家畜動物種、野生動物等の動物を含む。
この際、本発明の実施の形態に係る治療剤の治療対象としては、主にヒト及び各種脊椎動物に用いることができる。
In addition, the therapeutic agent according to the embodiment of the present invention can be a therapeutic target for an organism or a part of the body of the organism. This organism is not particularly limited, and includes, for example, animals such as humans, livestock animal species, and wild animals.
At this time, the therapeutic agent according to the embodiment of the present invention can be mainly used for humans and various vertebrates.

また、本発明の実施の形態に係る治療剤を上述の治療に用いるために、投与間隔及び投与量は、腫瘍の状況、さらに対象の状態などの種々の条件に応じて適宜選択及び変更することが可能である。
ここで、治療する場合には、腫瘍の増生を遅くする投与用量を用いることができる。また、その他の治療剤と組み合わせて用いる場合、吐き気や重篤な副作用を抑えることで、効果的に使用可能である。
Further, in order to use the therapeutic agent according to the embodiment of the present invention for the above-mentioned treatment, the administration interval and the dose should be appropriately selected and changed according to various conditions such as the condition of the tumor and the condition of the subject. Is possible.
Here, in the case of treatment, a dose that slows down the growth of the tumor can be used. In addition, when used in combination with other therapeutic agents, it can be effectively used by suppressing nausea and serious side effects.

本発明の実施の形態に係る治療剤の1回の投与量及び投与回数は、投与の目的により、さらに患者の年齢及び体重、症状及び疾患の重篤度などの種々の条件に応じて適宜選択及び変更することが可能である。
投与回数及び期間は、状態をモニターし、その状態により再度あるいは繰り返し投与を行う。
The single dose and frequency of administration of the therapeutic agent according to the embodiment of the present invention are appropriately selected according to the purpose of administration and various conditions such as the age and weight of the patient, the symptoms and the severity of the disease. And can be changed.
The number and duration of administration shall be monitored for the condition, and administration may be repeated or repeated depending on the condition.

本発明の実施の形態に係る治療剤は、抗癌剤等の他の治療用組成物等と併用することも可能である。また、本実施形態の治療剤に加えて、苦痛を緩和したりQOLを向上させたりするような治療用組成物を加えて治療してもよい。また、他の組成物と同時に本発明の組成物を投与してもよく、また間隔を空けて投与してもよいが、その投与順序は特に問わない。 The therapeutic agent according to the embodiment of the present invention can also be used in combination with other therapeutic compositions such as an anticancer agent. Further, in addition to the therapeutic agent of the present embodiment, a therapeutic composition that relieves pain or improves QOL may be added for treatment. Further, the composition of the present invention may be administered at the same time as other compositions, or may be administered at intervals, but the order of administration is not particularly limited.

また、本発明の実施の形態において、疾患が改善または軽減される期間は特に限定されないが、一時的な改善または軽減であってもよいし、一定期間の改善または軽減であってもよい。 Further, in the embodiment of the present invention, the period for which the disease is improved or alleviated is not particularly limited, but may be temporary improvement or alleviation, or may be improvement or alleviation for a certain period.

なお、本実施形態において、「一種以上」とは、各構成のうち一つ又は複数の組み合わせのいずれかであることを示す。すなわち、いずれか一つを用いてもよいし、これらのうち二つ〜全てについての任意の組み合わせを含む。 In the present embodiment, "one or more" means either one or a combination of a plurality of each configuration. That is, any one may be used, and any combination of two to all of these may be included.

次に図面に基づき本発明を実施例によりさらに説明するが、以下の具体例は本発明を限定するものではない。 Next, the present invention will be further described by way of examples based on the drawings, but the following specific examples do not limit the present invention.

〔実験方法〕
(細胞株)
ヒトのグリオーマの一種であるグリオブラストーマの細胞株U87MG(以下、単に「U87株」という。)をATCC(米国、バージニア州)から取得し、当業者に一般的な培養法で維持した。U87株は、正常型IDH1、IDH2を有する細胞である。
〔experimental method〕
(Cell line)
A cell line U87MG (hereinafter, simply referred to as "U87 strain") of glioblastoma, which is a kind of human glioblastoma, was obtained from ATCC (Virginia, USA) and maintained by a culture method common to those skilled in the art. The U87 strain is a cell having normal IDH1 and IDH2.

(ヒト腫瘍組織)
2006年〜2012年にかけて自治医科大学でグリオーマの手術を行った10人の患者の腫瘍組織を取得した。臨床サンプルとしての利用については、患者に対してインフォームド・コンセントを行った後で取得し、自治医科大の倫理委員会(許諾番号11−31)の許可を得て用いられた。また、本実施例の実験は、1964年のヘルシンキ宣言の倫理規範、GCPガイドラインに則って行われた。脳腫瘍サンプルは、手術時に取得され、手術室で即時に液体窒素冷凍され、メタボローム解析を行うまで−80℃で保存された。代謝に影響する可能性がある抗がん剤であるメルカプトプリン(mercaptopurine)、フルオロウラシル(fluorouracil)等は、手術前には使用されなかった。取得後、病理組織診断が、大学の病理学科で行われた。全ての腫瘍は、中枢神経系の腫瘍に関するWHO分類に従って分類された。
図2に、手術前の各腫瘍組織のMRI FLAIR(Fluid−Attenuated Inversion Recovery)の画像を示す。下記で示す変異の検出の分析により、変異型IDHの一種であるIDH1R132Hの検出された5患者の脳腫瘍サンプルと、変異のない正常型IDH(IDHWT)の5患者の脳腫瘍サンプルとが分析に用いられた。
(Human tumor tissue)
Tumor tissues of 10 patients who underwent glioma surgery at Jichi Medical University from 2006 to 2012 were obtained. Regarding the use as a clinical sample, it was obtained after informed consent was given to the patient, and it was used with the permission of the Ethics Committee of Jichi Medical University (license number 11-31). In addition, the experiments of this example were carried out in accordance with the GCP guidelines, the ethical code of the Declaration of Helsinki in 1964. Brain tumor samples were obtained at the time of surgery, immediately frozen in liquid nitrogen in the operating room, and stored at -80 ° C until metabolome analysis. Anti-cancer agents that may affect metabolism, such as mercaptopurine and fluorouracil, were not used prior to surgery. After the acquisition, histopathological diagnosis was performed in the Department of Pathology of the University. All tumors were classified according to the WHO classification for tumors of the central nervous system.
FIG. 2 shows an image of MRI FLAIR (Fluid-Attenuated Inversion Recovery) of each tumor tissue before surgery. By the analysis of the detection of the mutation shown below, the brain tumor samples of 5 patients in which IDH1 R132H , which is a kind of mutant IDH, was detected, and the brain tumor samples of 5 patients of normal IDH (IDH WT ) without mutation were analyzed. Used.

(IDH1及びIDH2の変異の検出)
DNeasy Blood&Tissueキット(キアゲン社製)を用いて、U87株の細胞及び腫瘍組織サンプルからDNAが抽出された。IDH1又はIDH2のDNA断片は、非特許文献2に記載の既存のプライマーを用いて増幅し、ダイレクトシーケンシングにより塩基の変異を確認した。
(Detection of mutations in IDH1 and IDH2)
DNA was extracted from cells and tumor tissue samples of the U87 strain using the DNeasy Blood & Tissue Kit (manufactured by Qiagen). The DNA fragment of IDH1 or IDH2 was amplified using the existing primers described in Non-Patent Document 2, and the base mutation was confirmed by direct sequencing.

(プラスミド及びトランスフェクション)
非特許文献3に記載のCMVプロモーターの制御により発現する正常型IDH1、又は変異型IDH1の一種であるIDH1R132Hのプラスミドが用いられた。これらのプラスミドは、U87株にリポフェクトアミン2000(インビトロジェン社製)によりトランスフェクトされた。IDH1の発現は、ウェスタンブロットにより、当業者に一般的な手法で確認された。
(Plasmid and transfection)
A plasmid of normal IDH1 expressed by the control of the CMV promoter described in Non-Patent Document 3 or IDH1 R132H, which is a kind of mutant IDH1, was used. These plasmids were transfected into the U87 strain with Lipofectamine 2000 (manufactured by Invitrogen). Expression of IDH1 was confirmed by Western blotting by a method common to those skilled in the art.

(メタボローム解析)
3連ウェルで培養されたU87株の細胞は、トランスフェクションから24時間後、酵素を失活させるため、メタノールを含む標準溶液(溶液ID:H3304−1002、ヒューマン・メタボローム・テクノロジーズ社製、山形県 鶴岡市、日本)でクエンチングされた。次に、細胞はスクレープされ、解析されるまで−80℃で保管された。
解析のためにトランスフェクトされたU87株の細胞数を、以下の表1に示す。
(Metabolome analysis)
The cells of the U87 strain cultured in the triple wells were used to inactivate the enzyme 24 hours after transfection, so that a standard solution containing methanol (solution ID: H3304-1002, manufactured by Human Metabolome Technologies, Yamagata Prefecture) was used. It was quenched in Tsuruoka City, Japan). The cells were then scraped and stored at -80 ° C until analyzed.
The cell numbers of the U87 strain transfected for analysis are shown in Table 1 below.

Figure 0006967763
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また、脳腫瘍サンプルは、1500μLのアセトニトリルと20μLのD−campohr−10−sulfonic acidを標準溶液としてクエンチングされ、氷中でホモジナイズされた。
解析のために用いられた脳腫瘍サンプルの量を、下記の表2に示す。
Brain tumor samples were also quenched with 1500 μL acetonitrile and 20 μL D-campohr-10-sulfonic acid as standard solutions and homogenized in ice.
The amount of brain tumor sample used for the analysis is shown in Table 2 below.

Figure 0006967763
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(質量解析)
(キャピラリー電気泳動飛行時間型質量分析(capillary electrophoresis time−of−flight mass spectrometry、CE−TOFMS))
メタボロームの測定及びデータ処理は、アジレントCE−TOFMS(アジレント社製)と、内径50μm×80cmのヒューズド・シリカ・キャピラリーを用いて行われた。正負モード(正イオンモード、負イオンモード)における抽出された代謝物の測定は、市販の電気泳動バッファーにより行なわれた。
検知されたピークのアラインメントは、下記の表3に示す質量電荷比(m/z)値、及び標準化された泳動時間によって行なわれた。
解糖系、ペントースリン酸回路、TCA回路、プリン代謝経路、ピリミジン代謝経路、ニコチン酸、ニコチンアミド代謝経路、及び各種アミノ酸代謝経路が分析された。その後、本発明者らは、標準量により、これらのデータの相対比化を行なった。さらに、本発明者らは、116個の代謝物の絶対量値を求める測定を行なった。
(Mass analysis)
(Capillary electrophoresis time-of-flight mass spectrometry (CE-TOFMS))
Metabolome measurements and data processing were performed using an Agilent CE-TOFMS (manufactured by Agilent) and a fused silica capillary with an inner diameter of 50 μm x 80 cm. Measurements of the extracted metabolites in positive and negative modes (positive ion mode, negative ion mode) were performed using commercially available electrophoresis buffer.
The alignment of the detected peaks was performed by the mass-to-charge ratio (m / z) values shown in Table 3 below and the standardized migration time.
Glycolysis, pentotholic acid circuit, TCA circuit, purine metabolic pathway, pyrimidine metabolic pathway, nicotinic acid, nicotinamide metabolic pathway, and various amino acid metabolic pathways were analyzed. After that, the present inventors made a relative ratio of these data by a standard amount. Furthermore, the present inventors made measurements to determine the absolute amount of 116 metabolites.

Figure 0006967763
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(液体クロマトグラフィー飛行時間型質量分析(LC−TOFMS))
2mm×50mm及び粒径2μmのOcta Decyl Silylの分析カラムを装備した、Agilem 1200シリーズ、ラピッド・レゾリューションLCシステムSL(アジレント・テクノロジー社製)を用いて、正負モードによる測定を行った。メタボローム測定は、ヒューマン・メタボローム・テクノロジー社(鶴岡市、日本)の設備及びサービスによって行なわれた。
この条件を、下記の表4に示す。
(Liquid Chromatography Time-of-Flight Mass Spectrometry (LC-TOFMS))
Measurements were performed in positive and negative modes using an Agilem 1200 series, Rapid Resolution LC System SL (manufactured by Agilent Technologies) equipped with an Octa Decile Silk analysis column with a diameter of 2 mm × 50 mm and a particle size of 2 μm. Metabolome measurements were performed by the equipment and services of Human Metabolome Technology, Inc. (Tsuruoka, Japan).
This condition is shown in Table 4 below.

Figure 0006967763
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(データ処理と分析)
検知されたピークは、自動インテグレーションソフトウェア「MasterHands」、バージョン2.9.0.9(慶応義塾大学により開発)を使用して、自動的に抽出された。また、m/z、ピーク情報としてのピーク面積、CE−TOFMSの泳動時間(MT)、及びLC−TOFMSの保持時間(RT)の値が得られた。得られたピーク面積は、下記の式(1)により相対ピーク面積に変換された:

相対ピーク面積=ターゲット、ピーク面積/(内部基準標準ピーク面積×サンプル体積) …… 式(1)

検知されたピークは、m/z並びにMT、又はRTの値に基づいて、ヒューマン・メタボローム・テクノロジー社の代謝産物データベース上で登録されたすべての代謝物と比較された。検索用の許容誤差はMT又はRTにおいて±.5min、及びm/zにおいて±10ppmであった。各経路における代謝物は、得られたピークを有する棒グラフとして示された。
(Data processing and analysis)
The detected peaks were automatically extracted using the automatic integration software "MasterHands", version 2.9.0.9 (developed by Keio University). In addition, values of m / z, peak area as peak information, migration time (MT) of CE-TOFMS, and retention time (RT) of LC-TOFMS were obtained. The obtained peak area was converted into a relative peak area by the following equation (1):

Relative peak area = target, peak area / (internal standard standard peak area x sample volume) …… Equation (1)

The detected peaks were compared to all metabolites registered on the Human Metabolome Technology Metabolite Database based on m / z and MT or RT values. Margin of error for search is ± 0 in MT or RT. It was ± 10 ppm at 5 min and m / z. Metabolites in each pathway are shown as a bar graph with the obtained peaks.

(U87株にカルニチンを加えての培養試験)
細胞数、2×105のU87株(ATCC製)は、21.29cm2(60−mm径)カルチャーディッシュに捲かれた。細胞は、10%の透析ウシ胎児血清(D−FBS)、又は100μMのカルニチンを付加したD−FBSを含むD−MEM培地で培養された。
(Culture test by adding carnitine to U87 strain)
Cell number, U87 strain 2 × 10 5 (manufactured by ATCC) were wrapped in 21.29cm 2 (60-mm diameter) culture dishes. Cells were cultured in D-MEM medium containing 10% dialysis fetal bovine serum (D-FBS) or D-FBS supplemented with 100 μM carnitine.

(U87株にカルニチン合成阻害剤を加えての培養試験)
細胞数、2×105のU87株(ATCC製)は、21.29cm2(60−mm径)カルチャーディッシュに捲かれた。細胞は、10%ウシ胎児血清(FBS)、又は2mM Meldonium(商品名:Mildronate(登録商標)、SIGMA−ALDRICH社、米国ミズーリ州製)を加えたFBSを含むD−MEM培地で培養された。
(Culture test of U87 strain with carnitine synthesis inhibitor added)
Cell number, U87 strain 2 × 10 5 (manufactured by ATCC) were wrapped in 21.29cm 2 (60-mm diameter) culture dishes. Cells were cultured in D-MEM medium containing FBS with 10% fetal bovine serum (FBS) or 2 mM Meldonium (trade name: Mildronate®, SIGMA-ALDRICH, Missouri, USA).

〔結果〕
(変異型IDH及び正常型IDHのグリオーマの代謝プロファイル)
本発明者らは、2つの方法、CE−TOFMS及びLC−TOFMSを使用して、変異型IDH又は正常型IDHをトランスフェクトされ発現したU87細胞株、及びIDH変異がある又はないグリオーマの脳腫瘍サンプルについて、メタボローム解析を行った。
結果として、本発明者らは、CE−TOFMS分析により、U87株の細胞において、カチオンモードでは82、アニオンモードでは105、すなわち、合計187の異なる代謝物を発見した。また、患者の脳腫瘍サンプルにおいては、カチオンモードでは139、アニオンモードでは115、合計254の異なる代謝物を発見した。
さらに、本発明者らは、LC−TOFMS分析により、U87細胞株において、カチオンモードでは41、アニオンモードでは33、すなわち、合計74の物質ピークを発見した。また、患者の脳腫瘍サンプルにおいては、カチオンモードでは70、アニオンモードでは72、すなわち、合計142の物質ピークを発見した。
〔result〕
(Metabolism profile of mutant IDH and normal IDH glioma)
We used two methods, CE-TOFMS and LC-TOFMS, to transfect and express mutant IDH or normal IDH, a U87 cell line, and a glioma brain tumor sample with or without an IDH mutation. Was analyzed by metabolome.
As a result, we found by CE-TOFMS analysis 82 different metabolites in cation mode and 105 in anion mode, ie a total of 187 different metabolites in cells of the U87 strain. We also found a total of 254 different metabolites in the patient's brain tumor sample, 139 in cation mode and 115 in anion mode.
Furthermore, the present inventors found 41 substance peaks in the cationic mode and 33 in the anionic mode, that is, a total of 74 substance peaks in the U87 cell line by LC-TOFMS analysis. In the patient's brain tumor sample, 70 substance peaks were found in the cation mode and 72 in the anion mode, that is, a total of 142 substance peaks were found.

図3によると、その後、本発明者らはこれらのメタボロームデータを使用して、ヒートマップを描画した。
図3(a)のヒートマップは、それぞれ5個のグリオーマの変異型IDH(IDH mutation)の脳腫瘍サンプル、及び正常型IDH(IDH normal)の脳腫瘍サンプルの溶解液中における316の代謝物の平均を示す。
図3(b)のU87細胞株用のヒートマップは、それぞれ3回実行した、変異型IDH(IDH mutation)、正常型IDH(IDH normal)、及びベクターだけのコントロールの溶解液中の216の代謝物の平均を示す。
図3(c)は脳腫瘍サンプル、図3(d)はU87細胞株について、主成分分析によりPC1及びPC2をプロットしたグラフである。それぞれが分離されていることが分かる。
According to FIG. 3, the inventors then used these metabolome data to draw a heat map.
The heat map of FIG. 3 (a) shows the average of 316 metabolites in the lysates of 5 glioma mutant IDH (IDH mutation) brain tumor samples and normal IDH (IDH normal) brain tumor samples, respectively. show.
The heatmap for the U87 cell line of FIG. 3 (b) shows the metabolism of 216 in lysates of mutant IDH (IDH mutation), normal IDH (IDH normal), and vector-only controls, each performed three times. Shows the average of things.
FIG. 3 (c) is a graph in which PC1 and PC2 are plotted by principal component analysis for a brain tumor sample and FIG. 3 (d) is a U87 cell line. It can be seen that each is separated.

(TCA回路の代謝はIDH変異を有する細胞及び組織中で抑制される)
図4(a)によると、変異型IDH(IDH mutation)、正常型IDH(IDH normal)の脳腫瘍サンプルでのTCA回路の代謝解析によれば、TCA回路中において、2OG及びその下流の中間代謝物の生産が抑制された。なお、U87細胞株においても、変異型IDHの一種であるIDH1R132Hを発現させることで、同様の傾向を示した。
図4(b)によると、変異型IDHの脳腫瘍サンプル、及び変異型IDH1を発現させたU87細胞株中で、2HGの量が著しく増加した。IDH1R132Hは、細胞質中で2OGから2HGを産生させることが知られている。このため、IDH1変異のあるグリオーマでは、実際に2HGが蓄積される。2HGは競合的にα−ケト酸トランスアミナーゼを抑制すると予想され、これにより2OGの量が減少し、TCA回路の抑制が生じる。
これらの結果により、本実施例における臨床の脳腫瘍サンプルからの試料調製方法及びメタボロームのデータが非常に信頼できることを明白に示した。
(Metabolism of the TCA cycle is suppressed in cells and tissues with IDH mutations)
According to FIG. 4A, metabolic analysis of the TCA cycle in mutant IDH (IDH mutation) and normal IDH (IDH normal) brain tumor samples shows that 2OG and its downstream intermediate metabolites in the TCA cycle. Production was curtailed. The U87 cell line also showed the same tendency by expressing IDH1 R132H , which is a kind of mutant IDH.
According to FIG. 4 (b), the amount of 2HG was significantly increased in the mutant IDH brain tumor sample and the U87 cell line expressing the mutant IDH1. IDH1 R132H is known to produce 2HG from 2OG in the cytoplasm. Therefore, in a glioma with an IDH1 mutation, 2HG is actually accumulated. 2HG is expected to competitively suppress α-keto acid transaminase, which reduces the amount of 2OG and results in suppression of the TCA cycle.
These results clearly show that the sample preparation method and metabolome data from the clinical brain tumor samples in this example are very reliable.

(変異型IDHのグリオーマは、核酸とATPの生成が減少する)
図5によると、エネルギー生成と密接に関係があるATP、ADP、AMP等の核酸生成に対応したプリン生成経路において、変異型IDHを持つ患者の脳腫瘍サンプルでは、正常型IDHと比べてATP量が顕著に減少していた。エネルギー生成と密接に関係があるATP、ADP、AMP等の核酸生成に対応したプリン生成経路において、変異型IDHを持つ患者の脳腫瘍サンプルでは、正常型IDHと比べてATP量が有意に減少していた。また、GTP、PRPP(phosphoribosyl pyrophosphate、ホスホリボシル二リン酸)についても、変異型IDH1の脳腫瘍サンプルでは有意に減少していた。また、変異型IDH1を発現するU87細胞株中でも、同様の減少傾向を示した。これは、自然発生した腫瘍でも、変異型IDHを発現した培養細胞でも、ATP生成の減少が実際に生じることを示している。
図6によると、細胞内のエネルギー状態の指標であるアデニレート・エネルギー充足率(AEC)及び合計アデニレート(Total adenylate)が、以下の式(2)、式(3)で算出された:

AEC = {(ATP)+0.5*(ADP)}/{(ATP)+(ADP)+(AMP)} …… 式(2)
合計アデニレート = {(ATP)+(ADP)+(AMP)} …… 式(3)

AEC及び合計アデニレートは、変異型IDHを持つ患者の脳腫瘍サンプル中で減少していた。
しかしながら、U87株の培養細胞においては、AECにおいては有意差がなかった。しかし、合計アデニレートは変異型IDHをトランスフェクトしたU87細胞株で、僅かに減少した。
(Mutant IDH glioma reduces nucleic acid and ATP production)
According to FIG. 5, in a brain tumor sample of a patient with mutant IDH in a purine production pathway corresponding to nucleic acid production such as ATP, ADP, and AMP, which is closely related to energy production, the amount of ATP is higher than that of normal IDH. It was significantly reduced. In brain tumor samples of patients with mutant IDH, the amount of ATP was significantly reduced compared to normal IDH in the purine production pathway corresponding to nucleic acid production such as ATP, ADP, and AMP, which are closely related to energy production. rice field. In addition, GTP and PRPP (phosphoribosyl pyrophosphate, phosphoribosyl diphosphate) were also significantly reduced in the mutant IDH1 brain tumor sample. Further, even in the U87 cell line expressing the mutant IDH1, a similar decreasing tendency was shown. This indicates that reduced ATP production actually occurs in both spontaneous tumors and cultured cells expressing mutant IDH.
According to FIG. 6, the adenilate energy sufficiency rate (AEC) and the total adenylate, which are indicators of the energy state in the cell, were calculated by the following equations (2) and (3):

AEC = {(ATP) +0.5 * (ADP)} / {(ATP) + (ADP) + (AMP)} …… Equation (2)
Total adenirate = {(ATP) + (ADP) + (AMP)} …… Equation (3)

AEC and total adenirate were reduced in brain tumor samples of patients with mutant IDH.
However, there was no significant difference in AEC in the cultured cells of the U87 strain. However, total adenilate was slightly reduced in U87 cell lines transfected with mutant IDH.

(アミノ酸代謝は変異型IDHの脳腫瘍サンプル及び細胞中で抑制される)
図7によると、興味深いことに、20個のアミノ酸すべてが、変異型IDH1の脳腫瘍サンプルで減少していた。この減少は、変異型IDH1をトランスフェクトしたU87細胞株中でも同様の傾向であった。また、これらの結果はU87細胞株より、脳腫瘍サンプルにおいてより明白だった。
非必須アミノ酸は、2OG、ピルビン酸、アセチル−CoA、フマル酸、スクシニル−CoA、及びオキサロ酢酸を含む解糖系及びTCA回路の中間代謝物により生成される。つまり、非必須アミノ酸の生成は、TCA回路中の代謝によって著しく影響を受ける。また、必須アミノ酸は、消費の促進により減少したと考えられる。このため、変異型IDH1の脳腫瘍サンプル及びU87細胞株にて、すべてのアミノ酸の量が減少したと考えられる。
(Amino acid metabolism is suppressed in mutant IDH brain tumor samples and cells)
Interestingly, according to FIG. 7, all 20 amino acids were reduced in the mutant IDH1 brain tumor sample. This decrease was similar in U87 cell lines transfected with mutant IDH1. Also, these results were more pronounced in brain tumor samples than in the U87 cell line.
Non-essential amino acids are produced by intermediate metabolites of glycolysis and the TCA cycle, including 2OG, pyruvate, acetyl-CoA, fumaric acid, succinyl-CoA, and oxaloacetate. That is, the production of non-essential amino acids is significantly affected by metabolism in the TCA cycle. In addition, essential amino acids are considered to have decreased due to the promotion of consumption. Therefore, it is considered that the amounts of all amino acids were reduced in the mutant IDH1 brain tumor sample and the U87 cell line.

(変異型IDHの脳腫瘍サンプルでは、脂肪酸代謝が減少する)
図8(a)の概念図により、β酸化について説明する。β酸化は、脂肪酸の酸化によってアセチルCoAを生成し、エネルギーを取り出す重要な代謝経路である。β酸化では、まず、細胞質中の脂肪酸は、CoAと結合してアシルCoAを生成する。アシルCoAはカルニチンと結合し、アシルカルニチンとCoAとに変換される。その後、アシルカルニチンは、ミトコンドリア膜を通過し、ミトコンドリア内で再びアシルCoAとなり、β酸化によってアセチルCoAまで分解される。その後、アセチルCoAは、TCA回路及び他の代謝反応中で基質として使用される。
図8(b)は、脳腫瘍サンプル中のカルニチンの量を示す。縦軸は絶対量(nmol/g)を示す。興味深いことに、変異型IDHの脳腫瘍サンプル中のカルニチン量は、著しく低下した。
図8(c)は、炭素数及び二重結合数の異なるアシルカルニチンの量を示す。この表において、横軸は二重鎖の数、縦軸は炭素数を示す。また、各グラフにおいて、左側は変異型IDH1、右側は正常型IDH1の脳腫瘍サンプルにおける相対量を示している。各グラフに示すように、カルニチン量が低下した結果、変異型IDH1の脳腫瘍サンプル中で、アシルカルニチンの量は全て低下していた。
図8(d)は、脂肪酸量を示すグラフである。縦軸は絶対量(nmol/g)を示す。この表においても、横軸は二重鎖の数、縦軸は炭素数を示し、各グラフにおいて、左側は変異型IDH1、右側は正常型IDH1の相対量を示している。脂肪酸の量自体は、変異型IDHと正常型IDHの脳腫瘍サンプルとで、有意差はなかった。
結果として、脳腫瘍サンプルでは、変異型IDHのグループ中でカルニチンとアシルカルニチンが著しく減少しており、これは、β酸化が抑制されることを示している。他の組織と比較すると、β酸化は、脳においてはそれほど重要な機能を果たしていないと一般に思われていた。しかしながら、β酸化が大きく抑制される変異型IDH1では、正常型IDH1に比べて、ATPレベルが著しく低下していることから、腫瘍増生の際のATP供給にはβ酸化が効率的に機能することが示唆された。
(Fatty acid metabolism is reduced in mutant IDH brain tumor samples)
Β-oxidation will be described with reference to the conceptual diagram of FIG. 8 (a). Beta-oxidation is an important metabolic pathway that produces acetyl-CoA by oxidizing fatty acids and extracts energy. In β-oxidation, first, fatty acids in the cytoplasm bind to CoA to produce acyl-CoA. Acyl-CoA binds to carnitine and is converted to acyl-carnitine and CoA. After that, acylcarnitine passes through the mitochondrial membrane, becomes acyl-CoA again in the mitochondria, and is decomposed to acetyl-CoA by β-oxidation. Acetyl-CoA is then used as a substrate in the TCA cycle and other metabolic reactions.
FIG. 8 (b) shows the amount of carnitine in a brain tumor sample. The vertical axis shows the absolute amount (nmol / g). Interestingly, the amount of carnitine in the mutant IDH brain tumor sample was significantly reduced.
FIG. 8 (c) shows the amounts of acylcarnitines having different carbon numbers and double bond numbers. In this table, the horizontal axis indicates the number of double chains and the vertical axis indicates the number of carbon atoms. In each graph, the left side shows the relative amount of mutant IDH1 and the right side shows the relative amount of normal IDH1 in a brain tumor sample. As shown in each graph, as a result of the decrease in the amount of carnitine, the amount of acylcarnitine was all decreased in the brain tumor sample of mutant IDH1.
FIG. 8D is a graph showing the amount of fatty acid. The vertical axis shows the absolute amount (nmol / g). Also in this table, the horizontal axis shows the number of double chains and the vertical axis shows the number of carbon atoms. In each graph, the left side shows the relative amount of the mutant IDH1 and the right side shows the relative amount of the normal IDH1. The amount of fatty acid itself was not significantly different between the mutant IDH and normal IDH brain tumor samples.
As a result, in brain tumor samples, carnitine and acylcarnitine are significantly reduced in the group of mutant IDHs, indicating that β-oxidation is suppressed. Compared to other tissues, beta-oxidation was generally thought to play a less important role in the brain. However, in mutant IDH1 in which β-oxidation is greatly suppressed, the ATP level is significantly lower than that in normal IDH1, so that β-oxidation functions efficiently for ATP supply during tumor growth. Was suggested.

(変異型IDH1の培養細胞では、脂肪酸代謝が変化しない)
図9(a)は、変異型IDH1、正常型IDH1、ベクターのみをトランスフェクトしたU87細胞株におけるカルニチンの量を示す。変異型IDH1を発現したU87細胞株では、カルニチンの濃度は減少傾向を認めたものの、顕著な減少は認められなかった。
図9(b)は、U87細胞株における炭素数及び二重結合数の異なるアシルカルニチンの量を示す。アシルカルニチンの量は、変異型IDH1と正常型IDH1とで有意差が殆どなく、むしろ、変異型IDH1の方が増えていた。
図9(c)は、U87細胞株における脂肪酸量を示すグラフである。各脂肪酸の量についても、有意差はなかった。
これらの結果は、後述するように、元々、カルニチンが培養液の血清中に含まれており、外部から細胞内に供給されるためと考えられる。
(Fatty acid metabolism does not change in cultured cells of mutant IDH1)
FIG. 9 (a) shows the amount of carnitine in a U87 cell line transfected with mutant IDH1, normal IDH1, and vector alone. In the U87 cell line expressing the mutant IDH1, the carnitine concentration tended to decrease, but no significant decrease was observed.
FIG. 9B shows the amounts of acylcarnitine in the U87 cell line with different carbon numbers and double bond numbers. The amount of acylcarnitine was not significantly different between the mutant IDH1 and the normal IDH1, but rather increased in the mutant IDH1.
FIG. 9 (c) is a graph showing the amount of fatty acid in the U87 cell line. There was also no significant difference in the amount of each fatty acid.
It is considered that these results are due to the fact that carnitine is originally contained in the serum of the culture medium and is supplied intracellularly from the outside, as will be described later.

(メタボローム解析の結論)
上述の変異型IDH1の脳腫瘍サンプルと、正常型IDH1の脳腫瘍サンプルとを用いて、網羅的なメタボローム解析を行い比較検討したところ、予後良好な変異型IDHのグリオーマにおいては脂肪酸代謝経路が阻害されており、特にカルニチンの減少が顕著であることが明らかとなった。
一般にカルニチンは食物からの吸収でホメオスタシスが維持される。しかしながら、グリオーマ等の乏血管性の腫瘍増生の際にはカルニチン合成系が重要であり、グリオーマ内のカルニチンは、食事では補給されないと推測される。このため、生体内のグリオーマの腫瘍組織内では、組織内で合成されたカルニチンを用いた脂肪酸の酸化によるアセチルCoA及びATPの供給が重要であった。
(Conclusion of metabolome analysis)
Comprehensive metabolome analysis was performed using the above-mentioned mutant IDH1 brain tumor sample and normal IDH1 brain tumor sample, and a comparative study revealed that the fatty acid metabolism pathway was inhibited in the glioma of mutant IDH with a good prognosis. It was revealed that the decrease in carnitine was particularly remarkable.
In general, carnitine maintains homeostasis when absorbed from food. However, the carnitine synthesis system is important for the growth of poor vascular tumors such as glioma, and it is presumed that carnitine in the glioma is not supplemented by diet. Therefore, in the tumor tissue of glioma in the living body, it was important to supply acetyl-CoA and ATP by oxidation of fatty acid using carnitine synthesized in the tissue.

図10に示すカルニチン合成経路において、本発明者らは、変異型IDHによる2HGの蓄積により影響を受けるのは、2OGを基質として使用するカルニチン合成酵素、BBOX1(gamma−butryobetaine dioxygenase)、及びBBOX2(TMLHE、trimethyllysine dioxygenase)であると推定した。これらのタンパク質は、正常の脳組織に対して、グリオーマでは非常に発現が多くなっていることが知られている。 In the carnitine synthesis pathway shown in FIG. 10, the present inventors are affected by the accumulation of 2HG by the mutant IDH, which are carnitine synthases using 2OG as a substrate, BBOX1 (gamma-butyrobetaine dioxygenase), and BBOX2 (BBOX2). It was presumed to be TMLHE (trimethyllysine dioxygenase). It is known that these proteins are highly expressed in glioma with respect to normal brain tissue.

(脳腫瘍の治療効果)
図11によると、U87株の細胞を用いて、まず、カルニチンが細胞増殖に重要であることを確認した。図中のボックスは平均を、バーは標準誤差を示す(n=3)。シンボル(*)は有意差(p<0.05)を示す。
この図11に示したように、カルニチンのない透析血清(D−FBS)を用いた培養条件下では、細胞の増殖率は低かった。これに対して、透析血清に100μMのカルニチンを添加した培地(D−FBS+Car)では、細胞の増殖率が増加することが明らかになった。
(Therapeutic effect of brain tumor)
According to FIG. 11, using the cells of the U87 strain, it was first confirmed that carnitine is important for cell proliferation. The boxes in the figure indicate the average, and the bars indicate the standard error (n = 3). The symbol (*) indicates a significant difference (p <0.05).
As shown in FIG. 11, the cell proliferation rate was low under the culture conditions using carnitine-free dialysis serum (D-FBS). On the other hand, it was revealed that the cell proliferation rate was increased in the medium (D-FBS + Car) in which 100 μM carnitine was added to the dialysis serum.

図12によると、カルニチンの合成酵素であるBBOX1の阻害剤であり、カルニチンの細胞内輸送の阻害剤でもあるMeldoniumにより、U87細胞株の増殖が阻害された。図中のボックスは平均を、バーは標準誤差を示す(n=3)。シンボル(*)は有意差(p<0.05)を示す。
カルニチンを含有する通常血清(FBS)を用いた培養条件下では、細胞がよく増殖するのに対し、2mM Meldoniumを通常血清に添加した(FBS+Mildr)培養条件下では、細胞の増殖が抑制された。
According to FIG. 12, Meldonium, which is an inhibitor of BBOX1 which is a carnitine synthase and an inhibitor of intracellular transport of carnitine, inhibited the growth of the U87 cell line. The boxes in the figure indicate the average, and the bars indicate the standard error (n = 3). The symbol (*) indicates a significant difference (p <0.05).
The cells proliferated well under the culture conditions using the normal serum (FBS) containing carnitine, whereas the cell growth was suppressed under the culture conditions in which 2 mM Meldonium was added to the normal serum (FBS + Mildr).

結論として、正常型IDHのグリオーマ由来細胞の増殖であっても、カルニチンが必要であること、又、カルニチン合成もしくは輸送阻害剤による処理は、腫瘍細胞の増殖を抑制することが示された。 In conclusion, it was shown that carnitine is required even for the proliferation of normal IDH glioma-derived cells, and that treatment with carnitine synthesis or transport inhibitors suppresses the proliferation of tumor cells.

(脳腫瘍の予後予測及び治療効果の判定)
図13によると、臨床上の予後予測としては、腫瘍摘出手術時の組織サンプルからカルニチン濃度を測定することで可能である。
図13(a)は、脳腫瘍サンプル中のカルニチン濃度の測定を行った結果を示した。単位は、腫瘍組織重量(g)当りのnmolの濃度である。予後良好な変異型IDH1(MT)の脳腫瘍サンプル(n=5)では、カルニチン濃度は19.8〜61.2nmol/gであり、平均は36nmol/gとなった。これに対して、予後不良の正常型IDH1(NT)の脳腫瘍サンプル(n=5)では、137.2〜329.2nmol/gであり、平均は267nmol/gであった。つまり、予後不良の腫瘍組織は、予後良好な腫瘍組織に比べてカルニチン濃度が高くなっていることが示された。また、変異型IDH1と正常型IDH1とのt検定の有意差はp<0.003であった。これにより、カルニチン濃度130nmol/gを大きく超えた場合は、予後不良と推測できる。
一方、図13(b)は、同一の脳腫瘍サンプル中の2HG濃度の測定を行った結果である。このように、変異型IDH1(MT)の脳腫瘍サンプルにおいては、それぞれ、68.8、555.9、890.0、62.6、1390.0nmol/gであり、平均は593nmol/gであった。また、正常型IDH1(NT)の脳腫瘍サンプルでは、それぞれ、20.5、17.8、14.8、31.5、46.9nmol/gであり、平均は26.3nmol/gであった。このように、2HGは、変異型IDH1の腫瘍組織中でバラツキが大きく、正常型との差が小さい場合がある。実際に、これらのサンプルの検定によれば、p=0.088494で有意差は得られなかった。
(Prediction of prognosis of brain tumor and judgment of therapeutic effect)
According to FIG. 13, the clinical prognosis can be predicted by measuring the carnitine concentration from the tissue sample at the time of tumor removal surgery.
FIG. 13 (a) shows the results of measuring the carnitine concentration in the brain tumor sample. The unit is the concentration of nmol per tumor tissue weight (g). In the brain tumor sample (n = 5) of mutant IDH1 (MT) having a good prognosis, the carnitine concentration was 19.8 to 61.2 nmol / g, and the average was 36 nmol / g. On the other hand, in the brain tumor sample (n = 5) of normal IDH1 (NT) having a poor prognosis, it was 137.2 to 329.2 nmol / g, and the average was 267 nmol / g. That is, it was shown that the tumor tissue having a poor prognosis had a higher carnitine concentration than the tumor tissue having a good prognosis. The significant difference in t-test between mutant IDH1 and normal IDH1 was p <0.003. As a result, if the carnitine concentration greatly exceeds 130 nmol / g, it can be presumed that the prognosis is poor.
On the other hand, FIG. 13 (b) shows the results of measuring the 2HG concentration in the same brain tumor sample. Thus, in the mutant IDH1 (MT) brain tumor samples, they were 68.8, 555.9, 890.0, 62.6, 1390.0 nmol / g, respectively, and the average was 593 nmol / g. .. In the normal IDH1 (NT) brain tumor samples, the values were 20.5, 17.8, 14.8, 31.5, and 46.9 nmol / g, respectively, and the average was 26.3 nmol / g. As described above, 2HG may have a large variation in the tumor tissue of the mutant IDH1 and a small difference from the normal type. In fact, the tests of these samples showed no significant difference at p = 0.088494.

ここで、下記の表5に、変異型IDH1(MT)の脳腫瘍サンプル(「AMT」〜「EMT」)と正常型IDH1(NT)の脳腫瘍サンプル(「FNT」〜「JNT」)において、CE−TOFMSにより相対定量を行った、カルニチン、アセチルカルニチン(O−Acetylcarnitine)、GBB(γ−Butyrobetaine)の結果を示す。 Here, in Table 5 below, CE- in the brain tumor samples of mutant IDH1 (MT) (“AMT” to “EMT”) and the brain tumor samples of normal IDH1 (NT) (“FNT” to “JNT”). The results of carnitine, acetylcarnitine (O-Acetylcarnitine), and GBB (γ-Butyrobetaine), which were subjected to relative quantification by TOFMS, are shown.

Figure 0006967763
Figure 0006967763

表中の「Standardized Relative Area」は、変化があった箇所を示し、設定されたピークの相対面積値の箇所「AMT」〜「JNT」のうち、「EMT」と「FNT」との間で値が変換していた。すなわち、変異型IDH1(MT)の脳腫瘍サンプルと正常型IDH1(NT)の脳腫瘍サンプルを相対定量で比較すると、いずれの化合物でも逆の相関を示した。また、いずれの化合物もt検定のp<0.01以下であった。 "Standardized Reactive Area" in the table indicates the place where there was a change, and the value between "EMT" and "FNT" among the places "AMT" to "JNT" of the relative area value of the set peak. Was converting. That is, when the brain tumor sample of mutant IDH1 (MT) and the brain tumor sample of normal IDH1 (NT) were compared by relative quantification, the opposite correlation was shown for all the compounds. In addition, all the compounds had p <0.01 or less in the t-test.

以上の結果から、グリオーマ組織のカルニチン定量は、予後判定の指標となることが示された。また、アセチルカルニチンやGBBも予後判定の指標の候補となることが示された。これにより、脳腫瘍の予後予測、又は、これまで有効な手段がなかったイソクエン酸脱水素酵素(IDH)に変異のない予後不良のグリオーマの治療、及び治療効果の判定を可能とした。
なお、予備的な実験により、アシルカルニチン、TMLについても、予後判定の指標となることが示されている。
From the above results, it was shown that the quantification of carnitine in the glioma tissue is an index for determining the prognosis. It was also shown that acetylcarnitine and GBB are also candidates for prognostic indicators. This made it possible to predict the prognosis of brain tumors, or to treat gliomas with poor prognosis without mutations in isocitrate dehydrogenase (IDH), for which there was no effective means, and to determine the therapeutic effect.
Preliminary experiments have shown that acylcarnitine and TML are also indicators of prognosis.

なお、上記実施の形態の構成及び動作は例であって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して実行することができることは言うまでもない。 It is needless to say that the configuration and operation of the above-described embodiment are examples and can be appropriately modified and executed without departing from the spirit of the present invention.

本発明の治療剤は、予後不良の乏血管性の固形腫瘍についての新たな機序の治療剤を提供することができ、産業上に利用することができる。 The therapeutic agent of the present invention can provide a therapeutic agent having a new mechanism for a poor vascular poor vascular solid tumor, and can be used industrially.

Claims (1)

乏血管性の固形腫瘍の治療剤であって、
脂肪酸酸化阻害剤を含み、
前記固形腫瘍はグリオーマであり、
前記脂肪酸酸化阻害剤は、Meldoniumである
ことを特徴とする治療剤。
A therapeutic agent for poorly vascular solid tumors
Only contains the fatty acid oxidation inhibitors,
The solid tumor is a glioma and
The fatty acid oxidation inhibitor is a therapeutic agent characterized by being Meldonium.
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