JP7510144B2 - Anticancer drugs and their uses - Google Patents

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本発明は、抗癌剤及びその使用に関する。より詳細には、本発明は、抗癌剤、癌患者に抗癌剤の投与が有効か否かを判定するためのキット、及び、抗癌剤のスクリーニング方法に関する。 The present invention relates to an anticancer agent and its use. More specifically, the present invention relates to an anticancer agent, a kit for determining whether administration of an anticancer agent to a cancer patient is effective, and a method for screening an anticancer agent.

癌細胞のゲノムにおいて、癌抑制遺伝子のホモ接合性の欠失が典型的に認められる。そして、癌抑制遺伝子の欠失はしばしば隣接する遺伝子の欠失を伴うことが知られている(例えば、非特許文献1を参照)。 Homozygous deletion of tumor suppressor genes is typically observed in the genomes of cancer cells. Furthermore, it is known that deletion of tumor suppressor genes is often accompanied by deletion of adjacent genes (see, for example, Non-Patent Document 1).

例えば、RB Transcriptional Corepressor 1(RB1)遺伝子は、第13番染色体長腕(13q14)に位置する癌抑制遺伝子であり、同じく第13番染色体長腕(13q14)に位置するSuccinate-CoA Ligase ADP-Forming Beta Subunit(SUCLA2)遺伝子の近傍に位置している。 For example, the RB Transcriptional Corepressor 1 (RB1) gene is a tumor suppressor gene located on the long arm of chromosome 13 (13q14), and is located near the Succinate-CoA Ligase ADP-Forming Beta Subunit (SUCLA2) gene, which is also located on the long arm of chromosome 13 (13q14).

発明者らは、前立腺癌がRB1遺伝子とSUCLA2遺伝子を高頻度に両欠失していることを見出した。前立腺癌は、治療抵抗性のクローンの出現頻度が高く、難治性であり、より効果的な治療法の開発が求められている。 The inventors have found that prostate cancer frequently exhibits both deletions of the RB1 gene and the SUCLA2 gene. Prostate cancer is difficult to treat due to the high frequency of the emergence of treatment-resistant clones, and there is a need to develop more effective treatment methods.

Muller F. L., et al., Passenger deletions generate therapeutic vulnerabilities in cancer, Nature, 488 (7411), 337-342, 2012.Muller F. L., et al., Passenger deletions generate therapeutic vulnerabilities in cancer, Nature, 488 (7411), 337-342, 2012.

本発明は、SUCLA2遺伝子の欠失を伴う癌を治療する新たな技術を提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a new technology for treating cancer associated with deletion of the SUCLA2 gene.

本発明は以下の態様を含む。
[1]下記式(1)で表される化合物を有効成分とする、Succinate-CoA Ligase ADP-Forming Beta Subunit(SUCLA2)遺伝子の欠失を伴う癌用抗癌剤。

Figure 0007510144000001
[2]前記癌が、RB Transcriptional Corepressor 1(RB1)遺伝子を更に欠失している、[1]に記載の抗癌剤。
[3]前記癌が、前立腺癌、膀胱癌、浸潤性乳癌、漿液性卵巣嚢腫、膠芽腫、肉腫又は肺腺癌である、[1]又は[2]に記載の抗癌剤。
[4]SUCLA2遺伝子のゲノムDNA増幅用プライマーセット、SUCLA2遺伝子のゲノムDNAに対するプローブ、SUCLA2遺伝子のcDNA増幅用プライマーセット、SUCLA2遺伝子のmRNAに対するプローブ、又は、SUCLA2タンパク質に対する特異的結合物質、を含む、癌患者に下記式(1)で表される化合物を有効成分とする抗癌剤の投与が有効か否かを判定するためのキット。
Figure 0007510144000002
[5]癌組織試料において、SUCLA2遺伝子のゲノムDNAを検出する工程を含み、SUCLA2遺伝子のゲノムDNAの欠失が検出されたことが、前記癌組織試料が由来する癌の治療に下記式(1)で表される化合物を有効成分とする抗癌剤の投与が有効であることを示すか、SUCLA2遺伝子のmRNAの発現を検出する工程を含み、SUCLA2遺伝子のmRNAの発現の低下が検出されたことが、前記癌組織試料が由来する癌の治療に下記式(1)で表される化合物を有効成分とする抗癌剤の投与が有効であることを示すか、又は、SUCLA2タンパク質の発現を検出する工程を含み、SUCLA2タンパク質の発現の低下が検出されたことが、前記癌組織試料が由来する癌の治療に下記式(1)で表される化合物を有効成分とする抗癌剤の投与が有効であることを示す、前記癌組織試料が由来する癌の治療に下記式(1)で表される化合物を有効成分とする抗癌剤の投与が有効であるか否かを判定する方法。
Figure 0007510144000003
[6]癌患者由来の生体試料中の、メチルマロン酸、スクシニルカルニチン、メチルマロニルカルニチン、プロピオニルカルニチン、メチルクエン酸又は3-ヒドロキシプロピオン酸の含有量を定量する工程を含み、メチルマロン酸、スクシニルカルニチン、メチルマロニルカルニチン、プロピオニルカルニチン、メチルクエン酸又は3-ヒドロキシプロピオン酸の含有量が対照と比較して有意に高いことが、前記癌患者の癌の治療に下記式(1)で表される化合物を有効成分とする抗癌剤の投与が有効であることを示す、前記癌患者の癌の治療に下記式(1)で表される化合物を有効成分とする抗癌剤の投与が有効であるか否かを判定する方法。
Figure 0007510144000004
[7]被験物質の存在下で、癌抑制遺伝子の近傍に位置する代謝遺伝子を欠失した細胞株を培養する工程と、前記細胞株の生存率を測定する工程と、を含み、前記生存率が、対照と比較して有意に低下することが、前記被験物質が、前記代謝遺伝子の欠失を伴う癌用抗癌剤の候補であることを示す、前記代謝遺伝子の欠失を伴う癌用抗癌剤のスクリーニング方法。
[8]前記細胞株が前記癌抑制遺伝子を更に欠失している、[7]に記載のスクリーニング方法。
[9]前記癌抑制遺伝子がRB1遺伝子であり、前記代謝遺伝子がSUCLA2遺伝子である、[8]に記載のスクリーニング方法。 The present invention includes the following aspects.
[1] An anticancer agent for a cancer associated with a deletion of the Succinate-CoA Ligase ADP-Forming Beta Subunit (SUCLA2) gene, comprising as an active ingredient a compound represented by the following formula (1):
Figure 0007510144000001
[2] The anticancer agent according to [1], wherein the cancer further lacks RB Transcriptional Corepressor 1 (RB1) gene.
[3] The anticancer agent according to [1] or [2], wherein the cancer is prostate cancer, bladder cancer, invasive breast cancer, serous ovarian cyst, glioblastoma, sarcoma or lung adenocarcinoma.
[4] A kit for determining whether administration of an anticancer agent containing a compound represented by the following formula (1) as an active ingredient to a cancer patient is effective, the kit comprising a primer set for amplifying genomic DNA of the SUCLA2 gene, a probe for genomic DNA of the SUCLA2 gene, a primer set for amplifying cDNA of the SUCLA2 gene, a probe for mRNA of the SUCLA2 gene, or a substance that specifically binds to SUCLA2 protein.
Figure 0007510144000002
[5] A method for determining whether administration of an anticancer agent containing a compound represented by the following formula (1) as an active ingredient is effective in treating the cancer from which the cancer tissue sample is derived, the method comprising: a step of detecting genomic DNA of SUCLA2 gene in a cancer tissue sample, wherein detection of deletion of genomic DNA of SUCLA2 gene indicates that administration of an anticancer agent containing a compound represented by the following formula (1) as an active ingredient is effective in treating the cancer from which the cancer tissue sample is derived; a step of detecting expression of mRNA of SUCLA2 gene, wherein detection of reduced expression of mRNA of SUCLA2 gene indicates that administration of an anticancer agent containing a compound represented by the following formula (1) as an active ingredient is effective in treating the cancer from which the cancer tissue sample is derived; or a step of detecting expression of SUCLA2 protein, wherein detection of reduced expression of SUCLA2 protein indicates that administration of an anticancer agent containing a compound represented by the following formula (1) as an active ingredient is effective in treating the cancer from which the cancer tissue sample is derived.
Figure 0007510144000003
[6] A method for determining whether or not administration of an anticancer agent containing a compound represented by the following formula (1) as an active ingredient is effective in treating cancer in a cancer patient, the method comprising a step of quantifying the content of methylmalonic acid, succinylcarnitine, methylmalonylcarnitine, propionylcarnitine, methylcitric acid or 3-hydroxypropionic acid in a biological sample derived from a cancer patient, wherein a significantly higher content of methylmalonic acid, succinylcarnitine, methylmalonylcarnitine, propionylcarnitine, methylcitric acid or 3-hydroxypropionic acid compared to a control indicates that administration of an anticancer agent containing a compound represented by the following formula (1) as an active ingredient is effective in treating cancer in the cancer patient.
Figure 0007510144000004
[7] A method for screening an anticancer drug for a cancer involving deletion of a metabolic gene, comprising the steps of culturing a cell line lacking a metabolic gene located near a cancer suppressor gene in the presence of a test substance and measuring the viability of the cell line, wherein a significant decrease in the viability compared to a control indicates that the test substance is a candidate for an anticancer drug for a cancer involving deletion of the metabolic gene.
[8] The screening method described in [7], wherein the cell line further lacks the tumor suppressor gene.
[9] The screening method described in [8], wherein the tumor suppressor gene is the RB1 gene and the metabolic gene is the SUCLA2 gene.

本発明は、SUCLA2遺伝子の欠失を伴う癌を治療する新たな技術を提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a new technology for treating cancer associated with deletion of the SUCLA2 gene.

(a)及び(b)は、実験例1の結果を示すグラフである。6A and 6B are graphs showing the results of Experimental Example 1. 実験例6におけるスクリーニングの結果を示すグラフである。13 is a graph showing the results of screening in Experimental Example 6. 実験例7における細胞生存率の測定結果を示すグラフである。13 is a graph showing the results of measuring cell viability in Experimental Example 7. (a)~(d)は、実験例8におけるフローサイトメトリーの結果を示すグラフである。6( a ) to 6 ( d ) are graphs showing the results of flow cytometry in Experimental Example 8. (a)及び(b)は、図4(a)~(d)の結果に基づいて作成したグラフである。Graphs (a) and (b) are graphs created based on the results of FIGS. 4(a) to (d). 実験例9における腫瘍体積の測定結果を示すグラフである。13 is a graph showing the results of measuring tumor volume in Experimental Example 9. (a)及び(b)は、実験例9における、対照群及びチモキノン投与群の担癌モデルマウスの代表的な写真である。13(a) and (b) are representative photographs of the cancer-bearing model mice of the control group and the thymoquinone-administered group in Experimental Example 9. 実験例9において、対照群及びチモキノン投与群の担癌モデルマウスから摘出した腫瘍塊の写真である。1 shows photographs of tumor masses excised from cancer-bearing model mice of the control group and the thymoquinone-administered group in Experimental Example 9. 図8に示す腫瘍塊の腫瘍重量の測定結果を示すグラフである。9 is a graph showing the results of measuring the tumor weight of the tumor mass shown in FIG. 8. 実験例10において、切断カスパーゼ3陽性細胞の数を測定した結果を示すグラフである。13 is a graph showing the results of measuring the number of cleaved caspase 3-positive cells in Experimental Example 10. 実験例12におけるウエスタンブロッティングの結果を示す写真である。1 is a photograph showing the results of Western blotting in Experimental Example 12. 実験例13におけるフローサイトメトリー解析の結果を示すグラフである。1 is a graph showing the results of flow cytometry analysis in Experimental Example 13.

[抗癌剤]
1実施形態において、本発明は、下記式(1)で表される化合物を有効成分とする、SUCLA2遺伝子の欠失を伴う癌用抗癌剤を提供する。下記式(1)で表される化合物は、チモキノン(CAS番号:490-91-5)である。実施例において後述するように、本実施形態の抗癌剤は、SUCLA2遺伝子の欠失を伴う癌細胞に対する細胞傷害性が高い。
[Anti-cancer drugs]
In one embodiment, the present invention provides an anticancer agent for cancer with deletion of the SUCLA2 gene, which contains as an active ingredient a compound represented by the following formula (1). The compound represented by the following formula (1) is thymoquinone (CAS number: 490-91-5). As described later in the Examples, the anticancer agent of this embodiment has high cytotoxicity against cancer cells with deletion of the SUCLA2 gene.

Figure 0007510144000005
Figure 0007510144000005

本実施形態の抗癌剤が有効な癌は、SUCLA2遺伝子と共にRB1遺伝子を欠失している場合が多い。これは、癌悪性進展過程において癌抑制遺伝子を欠失する時に、近傍に位置する遺伝子を巻き込んで欠失するためであると考えられる。SUCLA2遺伝子と共にRB1遺伝子を欠失している癌としては、例えば、前立腺癌、膀胱癌、浸潤性乳癌、漿液性卵巣嚢腫、膠芽腫、肉腫、肺腺癌等が挙げられる。 Cancers against which the anticancer agent of this embodiment is effective often lack the RB1 gene along with the SUCLA2 gene. This is thought to be because when a tumor suppressor gene is deleted during the malignant progression of cancer, nearby genes are also deleted. Examples of cancers that lack the RB1 gene along with the SUCLA2 gene include prostate cancer, bladder cancer, invasive breast cancer, serous ovarian cyst, glioblastoma, sarcoma, and lung adenocarcinoma.

SUCLA2タンパク質は、TCA回路において、サクシニル-CoAをコハク酸に変換する酵素である、Succinate-CoA Ligaseヘテロダイマーのβサブユニットを構成するタンパク質である。SUCLA2タンパク質が欠失するか又は変異により活性が低下した場合、メチルマロニル-CoAムターゼが抑制される。この結果、血液中のメチルマロン酸、スクシニルカルニチン、メチルマロニルカルニチン、プロピオニルカルニチンの濃度が増加することが知られている。また、尿中のメチルマロン酸、メチルクエン酸、3-ヒドロキシプロピオン酸の濃度が増加することが知られている。 The SUCLA2 protein is a protein that constitutes the β subunit of the Succinate-CoA Ligase heterodimer, an enzyme that converts succinyl-CoA to succinic acid in the TCA cycle. When the SUCLA2 protein is deleted or its activity is reduced due to mutation, methylmalonyl-CoA mutase is inhibited. As a result, it is known that the concentrations of methylmalonic acid, succinylcarnitine, methylmalonylcarnitine, and propionylcarnitine in the blood increase. It is also known that the concentrations of methylmalonic acid, methylcitric acid, and 3-hydroxypropionic acid in the urine increase.

本実施形態の抗癌剤は、SUCLA2タンパク質の上記活性、すなわち、サクシニル-CoAをコハク酸に変換する活性が低下した癌に有効である。本明細書において、「SUCLA2遺伝子の欠失を伴う癌」とは、SUCLA2遺伝子座の一部又は全部をホモ接合性又はヘテロ接合性に欠失した癌、SUCLA2遺伝子座に、SUCLA2遺伝子の発現を低下させる変異がホモ接合性又はヘテロ接合性に生じた癌、SUCLA2遺伝子座に、SUCLA2タンパク質の上記活性を低下させる変異がホモ接合性又はヘテロ接合性に生じた癌等であってよい。 The anticancer agent of this embodiment is effective against cancers in which the above-mentioned activity of the SUCLA2 protein, i.e., the activity of converting succinyl-CoA to succinic acid, is reduced. In this specification, "cancer associated with deletion of the SUCLA2 gene" may refer to cancers in which a part or all of the SUCLA2 locus is deleted homozygously or heterozygously, cancers in which a mutation that reduces the expression of the SUCLA2 gene has occurred homozygously or heterozygously in the SUCLA2 locus, cancers in which a mutation that reduces the above-mentioned activity of the SUCLA2 protein has occurred homozygously or heterozygously in the SUCLA2 locus, etc.

本実施形態の抗癌剤は、薬学的に許容される担体と混合された医薬組成物として製剤化されていることが好ましい。医薬組成物は、経口的に使用される剤型であってもよく、非経口的に使用される剤型であってもよい。経口的に使用される剤型としては、例えば錠剤、カプセル剤、エリキシル剤、マイクロカプセル剤等が挙げられる。非経口的に使用される剤型としては、例えば注射剤、吸入剤、坐剤、貼付剤等が挙げられる。 The anticancer agent of this embodiment is preferably formulated as a pharmaceutical composition mixed with a pharma- ceutical acceptable carrier. The pharmaceutical composition may be in a dosage form for oral use or a dosage form for parenteral use. Dosage forms for oral use include, for example, tablets, capsules, elixirs, microcapsules, etc. Dosage forms for parenteral use include, for example, injections, inhalants, suppositories, patches, etc.

薬学的に許容される担体としては、例えば、滅菌水、生理食塩水等の溶媒;ゼラチン、コーンスターチ、トラガントガム、アラビアゴム等の結合剤、結晶性セルロース等の賦形剤;アルギン酸等の膨化剤等が挙げられる。 Examples of pharma- ceutically acceptable carriers include solvents such as sterile water and saline; binders such as gelatin, corn starch, gum tragacanth, and gum arabic; excipients such as crystalline cellulose; and leavening agents such as alginic acid.

医薬組成物は添加剤を更に含んでいてもよい。添加剤としては、ステアリン酸マグネシウム等の潤滑剤;ショ糖、乳糖、サッカリン等の甘味剤;ペパーミント、アカモノ油等の香味剤;ベンジルアルコール、フェノールの安定剤;リン酸塩、酢酸ナトリウム等の緩衝剤;安息香酸ベンジル、ベンジルアルコール等の溶解補助剤;酸化防止剤;防腐剤等が挙げられる。 The pharmaceutical composition may further contain additives. Examples of additives include lubricants such as magnesium stearate; sweeteners such as sucrose, lactose, and saccharin; flavorings such as peppermint and saffron oil; stabilizers such as benzyl alcohol and phenol; buffers such as phosphates and sodium acetate; solubilizers such as benzyl benzoate and benzyl alcohol; antioxidants; and preservatives.

医薬組成物は、上記の担体及び添加剤を適宜組み合わせて、一般に認められた製薬実施に要求される単位用量形態で混和することによって製剤化することができる。 Pharmaceutical compositions can be formulated by combining the above-mentioned carriers and additives appropriately and mixing them in a unit dosage form required for generally accepted pharmaceutical practice.

患者への投与は、例えば、動脈内注射、静脈内注射等のほか、鼻腔内的、経気管支的、筋内的、経皮的又は経口的に当業者に公知の方法により行いうる。投与量は、患者の体重や年齢、患者の症状、投与方法等により変動するが、当業者であれば適当な投与量を適宜選択することが可能である。 Administration to a patient can be by methods known to those skilled in the art, such as intra-arterial injection, intravenous injection, intranasal, transbronchial, intramuscular, transdermal, or oral administration. The dosage varies depending on the patient's weight and age, the patient's symptoms, the method of administration, etc., but a person skilled in the art can select an appropriate dosage.

本実施形態の抗癌剤の投与量は、患者の症状等により変動するが、経口投与の場合、一般的に成人(体重60kgとして)においては、1日あたり約300~5000mg、例えば約1000~4000mg、例えば約200~2000mg程度を、1日1回、又は数回に分けて投与することが適切であると考えられる。 The dosage of the anticancer agent of this embodiment varies depending on the patient's symptoms, etc., but in the case of oral administration, it is generally considered appropriate to administer approximately 300 to 5000 mg, for example approximately 1000 to 4000 mg, for example approximately 200 to 2000 mg, per day to an adult (body weight 60 kg) once a day or in divided doses several times a day.

非経口的に投与する場合、その投与量は、患者の症状、対象臓器、投与方法等により変動するが、全身投与を行う場合は、一般的に成人(体重60kgとして)においては、1日あたり約1~10g、例えば約1~5g、例えば約1~2g程度を、1日1回、又は数回に分けて投与することが適切であると考えられる。局所投与を行う場合は、一般的に成人(体重60kgとして)においては、1日あたり約300~1200mg、例えば約300~800mg、例えば約100~600mg程度を、1日1回、又は数回に分けて投与することが適切であると考えられる。 When administered parenterally, the dosage will vary depending on the patient's symptoms, the target organ, the method of administration, etc., but when administered systemically, it is generally considered appropriate for an adult (body weight 60 kg) to administer approximately 1-10 g, for example approximately 1-5 g, for example approximately 1-2 g, once a day or in several divided doses. When administered locally, it is generally considered appropriate for an adult (body weight 60 kg) to administer approximately 300-1200 mg, for example approximately 300-800 mg, for example approximately 100-600 mg, once a day or in several divided doses.

[キット]
1実施形態において、本発明は、SUCLA2遺伝子のゲノムDNA増幅用プライマーセット、SUCLA2遺伝子のゲノムDNAに対するプローブ、SUCLA2遺伝子のcDNA増幅用プライマーセット、SUCLA2遺伝子のmRNAに対するプローブ、又は、SUCLA2タンパク質に対する特異的結合物質、を含む、癌患者にチモキノンを有効成分とする抗癌剤の投与が有効か否かを判定するためのキットを提供する。本実施形態のキットにより、癌患者にチモキノンを有効成分とする抗癌剤の投与が有効か否かを判定することができる。
[kit]
In one embodiment, the present invention provides a kit for determining whether administration of an anticancer agent containing thymoquinone as an active ingredient to a cancer patient is effective or not, the kit comprising a primer set for amplifying genomic DNA of SUCLA2 gene, a probe for genomic DNA of SUCLA2 gene, a primer set for amplifying cDNA of SUCLA2 gene, a probe for mRNA of SUCLA2 gene, or a substance that specifically binds to SUCLA2 protein. The kit of this embodiment makes it possible to determine whether administration of an anticancer agent containing thymoquinone as an active ingredient to a cancer patient is effective or not.

(ゲノムDNA増幅用プライマーセット)
本実施形態のキットは、SUCLA2遺伝子のゲノムDNA増幅用プライマーセットを含んでいてもよい。プライマーセットの塩基配列は、ゲノム上のSUCLA2遺伝子を増幅することができれば特に限定されない。
(Primer set for amplifying genomic DNA)
The kit of this embodiment may include a primer set for amplifying genomic DNA of the SUCLA2 gene. The base sequence of the primer set is not particularly limited as long as it can amplify the SUCLA2 gene on the genome.

癌患者由来の癌組織試料中のゲノムDNAを、SUCLA2遺伝子のゲノムDNA増幅用プライマーセットで増幅すると、癌組織試料中の癌細胞がゲノムDNA上にSUCLA2遺伝子を保持していた場合には、SUCLA2遺伝子の増幅が認められる。 When genomic DNA in a cancer tissue sample from a cancer patient is amplified with a primer set for amplifying genomic DNA of the SUCLA2 gene, amplification of the SUCLA2 gene is observed if the cancer cells in the cancer tissue sample retain the SUCLA2 gene on their genomic DNA.

一方、癌組織試料中の癌細胞がゲノムDNA上のSUCLA2遺伝子をホモ接合性に欠失していた場合には、SUCLA2遺伝子の増幅が認められない。また、癌組織試料中の癌細胞がゲノムDNA上のSUCLA2遺伝子をヘテロ接合性に欠失していた場合には、SUCLA2遺伝子の増幅の減少が認められる。 On the other hand, if the cancer cells in the cancer tissue sample have a homozygous deletion of the SUCLA2 gene on the genomic DNA, no amplification of the SUCLA2 gene is observed. Also, if the cancer cells in the cancer tissue sample have a heterozygous deletion of the SUCLA2 gene on the genomic DNA, reduced amplification of the SUCLA2 gene is observed.

癌組織試料中の癌細胞がSUCLA2遺伝子をホモ接合性又はヘテロ接合性に欠失していた場合には、癌組織試料が由来する癌患者の癌の治療にチモキノンを有効成分とする抗癌剤の投与が有効であると判定することができる。 If the cancer cells in the cancer tissue sample have a homozygous or heterozygous deletion of the SUCLA2 gene, it can be determined that administration of an anticancer drug containing thymoquinone as an active ingredient is effective in treating the cancer of the cancer patient from whom the cancer tissue sample was derived.

(ゲノムDNAに対するプローブ)
本実施形態のキットは、SUCLA2遺伝子のゲノムDNAに対するプローブを含んでいてもよい。プローブの塩基配列は、ゲノム上のSUCLA2遺伝子を検出することができれば特に限定されない。プローブは核酸アレイを構成していてもよい。
(Probes for Genomic DNA)
The kit of this embodiment may include a probe for the genomic DNA of the SUCLA2 gene. The base sequence of the probe is not particularly limited as long as it can detect the SUCLA2 gene on the genome. The probe may form a nucleic acid array.

癌患者由来の癌組織試料由来のゲノムDNAにSUCLA2遺伝子のゲノムDNAに対するプローブをハイブリダイズさせると、癌組織試料中の癌細胞がゲノムDNA上にSUCLA2遺伝子を保持していた場合には、プローブがハイブリダイズし、SUCLA2遺伝子の存在を検出することができる。 When a probe for the genomic DNA of the SUCLA2 gene is hybridized to genomic DNA from a cancer tissue sample from a cancer patient, if the cancer cells in the cancer tissue sample have the SUCLA2 gene on their genomic DNA, the probe hybridizes and the presence of the SUCLA2 gene can be detected.

一方、癌組織試料中の癌細胞がゲノムDNA上のSUCLA2遺伝子をホモ接合性に欠失していた場合には、プローブがハイブリダイズできず、SUCLA2遺伝子の存在が認められない。また、癌組織試料中の癌細胞がゲノムDNA上のSUCLA2遺伝子をヘテロ接合性に欠失していた場合には、SUCLA2遺伝子にハイブリダイズするプローブの量の減少が認められる。 On the other hand, if the cancer cells in the cancer tissue sample have a homozygous deletion of the SUCLA2 gene on the genomic DNA, the probe cannot hybridize and the presence of the SUCLA2 gene is not observed. Also, if the cancer cells in the cancer tissue sample have a heterozygous deletion of the SUCLA2 gene on the genomic DNA, a decrease in the amount of probe hybridizing to the SUCLA2 gene is observed.

癌組織試料中の癌細胞がSUCLA2遺伝子をホモ接合性又はヘテロ接合性に欠失していた場合には、癌組織試料が由来する癌患者の癌の治療にチモキノンを有効成分とする抗癌剤の投与が有効であると判定することができる。 If the cancer cells in the cancer tissue sample have a homozygous or heterozygous deletion of the SUCLA2 gene, it can be determined that administration of an anticancer drug containing thymoquinone as an active ingredient is effective in treating the cancer of the cancer patient from whom the cancer tissue sample was derived.

(cDNA増幅用プライマーセット)
本実施形態のキットは、SUCLA2遺伝子のcDNA増幅用プライマーセットを含んでいてもよい。プライマーセットの塩基配列は、SUCLA2遺伝子のcDNAを増幅することができれば特に限定されない。
(Primer set for cDNA amplification)
The kit of this embodiment may include a primer set for amplifying cDNA of the SUCLA2 gene. The base sequences of the primer set are not particularly limited as long as they can amplify cDNA of the SUCLA2 gene.

癌患者由来の癌組織試料からRNAを抽出し、SUCLA2遺伝子のcDNA増幅用プライマーセットを用いたRT-PCRにより増幅すると、癌組織試料中の癌細胞がSUCLA2遺伝子のmRNAを発現していた場合には、SUCLA2遺伝子のcDNAの増幅が認められる。 When RNA is extracted from a cancer tissue sample from a cancer patient and amplified by RT-PCR using a primer set for amplifying cDNA of the SUCLA2 gene, amplification of cDNA of the SUCLA2 gene is observed if the cancer cells in the cancer tissue sample express mRNA of the SUCLA2 gene.

一方、癌組織試料中の癌細胞がSUCLA2遺伝子のmRNAを発現していない場合には、SUCLA2遺伝子のcDNAの増幅が認められない。癌細胞がSUCLA2遺伝子のmRNAを発現していない場合としては、ゲノムDNA上のSUCLA2遺伝子をホモ接合性に欠失していた場合、遺伝子変異等によりSUCLA2遺伝子のmRNAを発現できなくなっている場合等が挙げられる。 On the other hand, when the cancer cells in the cancer tissue sample do not express the mRNA of the SUCLA2 gene, amplification of the cDNA of the SUCLA2 gene is not observed. Examples of cases in which the cancer cells do not express the mRNA of the SUCLA2 gene include cases where the SUCLA2 gene in the genomic DNA is homozygously deleted, cases where the mRNA of the SUCLA2 gene cannot be expressed due to a genetic mutation, etc.

また、癌組織試料中の癌細胞がSUCLA2遺伝子のmRNAの発現を、対照細胞と比較して低下させている場合もある。このような場合としては、ゲノムDNA上のSUCLA2遺伝子をヘテロ接合性に欠失していた場合、遺伝子変異等によりSUCLA2遺伝子のmRNAの発現量が低下している場合等が挙げられる。このような場合には、癌組織試料中の癌細胞由来のRNAのRT-PCRによるSUCLA2遺伝子のcDNAの増幅量が対照細胞と比較して低下する。ここで、対照細胞としては、例えば、野生型の細胞が挙げられる。 In addition, cancer cells in a cancer tissue sample may have reduced mRNA expression of the SUCLA2 gene compared to control cells. Examples of such cases include cases where the SUCLA2 gene in genomic DNA is heterozygously deleted, and cases where the expression level of mRNA of the SUCLA2 gene is reduced due to genetic mutations, etc. In such cases, the amount of cDNA of the SUCLA2 gene amplified by RT-PCR of RNA derived from cancer cells in a cancer tissue sample is reduced compared to control cells. Here, an example of the control cell is a wild-type cell.

癌組織試料中の癌細胞がSUCLA2遺伝子のmRNAを発現していないか、又は、SUCLA2遺伝子のmRNAの発現量を低下させている場合には、癌組織試料が由来する癌患者の癌の治療にチモキノンを有効成分とする抗癌剤の投与が有効であると判定することができる。 If the cancer cells in the cancer tissue sample do not express SUCLA2 gene mRNA or have reduced expression of SUCLA2 gene mRNA, it can be determined that administration of an anticancer agent containing thymoquinone as an active ingredient is effective in treating the cancer of the cancer patient from whom the cancer tissue sample was derived.

(mRNAに対するプローブ)
本実施形態のキットは、SUCLA2遺伝子のmRNAに対するプローブを含んでいてもよい。プローブの塩基配列は、SUCLA2遺伝子のmRNAを検出することができれば特に限定されない。プローブは核酸アレイを構成していてもよい。
(Probes for mRNA)
The kit of this embodiment may include a probe for the mRNA of the SUCLA2 gene. The base sequence of the probe is not particularly limited as long as it can detect the mRNA of the SUCLA2 gene. The probe may form a nucleic acid array.

癌患者由来の癌組織試料からRNAを抽出し、SUCLA2遺伝子のmRNAに対するプローブをハイブリダイズさせると、癌組織試料中の癌細胞がSUCLA2遺伝子のmRNAを発現していた場合には、プローブがハイブリダイズし、SUCLA2遺伝子のmRNAの存在を検出することができる。 When RNA is extracted from a cancer tissue sample from a cancer patient and a probe for the mRNA of the SUCLA2 gene is hybridized, if the cancer cells in the cancer tissue sample express the mRNA of the SUCLA2 gene, the probe will hybridize and the presence of the mRNA of the SUCLA2 gene can be detected.

一方、癌組織試料中の癌細胞がSUCLA2遺伝子のmRNAを発現していない場合には、プローブがハイブリダイズできず、SUCLA2遺伝子のmRNAの存在が認められない。癌細胞がSUCLA2遺伝子のmRNAを発現していない場合としては、ゲノムDNA上のSUCLA2遺伝子をホモ接合性に欠失していた場合、遺伝子変異等によりSUCLA2遺伝子のmRNAを発現できなくなっている場合等が挙げられる。 On the other hand, if the cancer cells in the cancer tissue sample do not express the SUCLA2 gene mRNA, the probe cannot hybridize and the presence of the SUCLA2 gene mRNA is not detected. Examples of cases in which the cancer cells do not express the SUCLA2 gene mRNA include cases where the SUCLA2 gene in the genomic DNA is homozygously deleted, and cases where the SUCLA2 gene mRNA cannot be expressed due to a genetic mutation, etc.

また、癌組織試料中の癌細胞がSUCLA2遺伝子のmRNAの発現を、対照細胞と比較して低下させている場合もある。このような場合としては、ゲノムDNA上のSUCLA2遺伝子をヘテロ接合性に欠失していた場合、遺伝子変異等により、SUCLA2遺伝子のmRNAの発現量が低下している場合等が挙げられる。このような場合には、癌組織試料中の癌細胞から抽出したRNAに対するプローブのハイブリダイズ量が、対照細胞と比較して低下する。ここで、対照細胞としては、例えば、野生型の細胞が挙げられる。 In addition, cancer cells in a cancer tissue sample may have reduced mRNA expression of the SUCLA2 gene compared to control cells. Examples of such cases include cases where the SUCLA2 gene in genomic DNA is heterozygously deleted, and cases where the expression level of mRNA of the SUCLA2 gene is reduced due to genetic mutations, etc. In such cases, the amount of hybridization of the probe to RNA extracted from cancer cells in a cancer tissue sample is reduced compared to control cells. Here, an example of the control cell is a wild-type cell.

癌組織試料中の癌細胞がSUCLA2遺伝子のmRNAを発現していないか、又は、SUCLA2遺伝子のmRNAの発現量を低下させている場合には、癌組織試料が由来する癌患者の癌の治療にチモキノンを有効成分とする抗癌剤の投与が有効であると判定することができる。 If the cancer cells in the cancer tissue sample do not express SUCLA2 gene mRNA or have reduced expression of SUCLA2 gene mRNA, it can be determined that administration of an anticancer agent containing thymoquinone as an active ingredient is effective in treating the cancer of the cancer patient from whom the cancer tissue sample was derived.

(特異的結合物質)
本実施形態のキットは、SUCLA2タンパク質に対する特異的結合物質を含んでいてもよい。特異的結合物質としては、抗体、抗体断片、アプタマー等が挙げられる。抗体断片としては、F(ab’)、Fab’、Fab、Fv、scFv等が挙げられる。特異的結合物質は、SUCLA2タンパク質を検出することができれば特に限定されない。特異的結合物質は、固相に結合されて、例えば、フローストリップ、アレイ等を構成していてもよい。
(Specific binding substance)
The kit of this embodiment may contain a substance that specifically binds to SUCLA2 protein. Examples of the specific binding substance include antibodies, antibody fragments, aptamers, etc. Examples of the antibody fragments include F(ab') 2 , Fab', Fab, Fv, scFv, etc. The specific binding substance is not particularly limited as long as it can detect SUCLA2 protein. The specific binding substance may be bound to a solid phase to constitute, for example, a flow strip, an array, etc.

癌患者由来の癌組織試料からタンパク質を抽出し、SUCLA2タンパク質に対する特異的結合物質と接触させると、癌組織試料中の癌細胞がSUCLA2タンパク質を発現していた場合には、特異的結合物質が結合し、SUCLA2タンパク質の存在を検出することができる。 When proteins are extracted from a cancer tissue sample from a cancer patient and contacted with a substance that specifically binds to SUCLA2 protein, if the cancer cells in the cancer tissue sample express SUCLA2 protein, the specific binding substance will bind to the protein, making it possible to detect the presence of SUCLA2 protein.

一方、癌組織試料中の癌細胞がSUCLA2タンパク質を発現していない場合には、特異的結合物質が結合できず、SUCLA2タンパク質の存在が認められない。癌細胞がSUCLA2タンパク質を発現していない場合としては、ゲノムDNA上のSUCLA2遺伝子をホモ接合性に欠失していた場合、遺伝子変異等によりSUCLA2遺伝子のmRNAを発現できなくなっている場合、遺伝子変異等によりSUCLA2遺伝子のmRNAが翻訳できなくなっている場合等が挙げられる。 On the other hand, if the cancer cells in the cancer tissue sample do not express SUCLA2 protein, the specific binding substance cannot bind, and the presence of SUCLA2 protein is not observed. Examples of cases in which cancer cells do not express SUCLA2 protein include cases where the SUCLA2 gene on genomic DNA is homozygously deleted, cases where gene mutations or the like have made it impossible to express SUCLA2 gene mRNA, and cases where gene mutations or the like have made it impossible to translate SUCLA2 gene mRNA.

また、癌組織試料中の癌細胞がSUCLA2タンパク質の発現を、対照細胞と比較して低下させている場合もある。このような場合としては、ゲノムDNA上のSUCLA2遺伝子をヘテロ接合性に欠失していた場合、遺伝子変異等により、SUCLA2遺伝子のmRNAの発現量が低下している場合、遺伝子変異等によりSUCLA2遺伝子のmRNAの翻訳効率が低下している場合等が挙げられる。このような場合には、癌組織試料中の癌細胞から抽出したタンパク質に対する特異的結合物質の結合量が、対照細胞と比較して低下する。ここで、対照細胞としては、例えば、野生型の細胞が挙げられる。 In addition, the cancer cells in the cancer tissue sample may have reduced expression of SUCLA2 protein compared to the control cells. Examples of such cases include cases where the SUCLA2 gene in the genomic DNA is heterozygously deleted, cases where the expression level of the mRNA of the SUCLA2 gene is reduced due to genetic mutations, and cases where the translation efficiency of the mRNA of the SUCLA2 gene is reduced due to genetic mutations. In such cases, the binding amount of the specific binding substance to the protein extracted from the cancer cells in the cancer tissue sample is reduced compared to the control cells. Here, an example of the control cell is a wild-type cell.

癌組織試料中の癌細胞がSUCLA2タンパク質を発現していないか、又は、SUCLA2タンパク質の発現量を低下させている場合には、癌組織試料が由来する癌患者の癌の治療にチモキノンを有効成分とする抗癌剤の投与が有効であると判定することができる。 If the cancer cells in the cancer tissue sample do not express SUCLA2 protein or have a reduced expression level of SUCLA2 protein, it can be determined that administration of an anticancer agent containing thymoquinone as an active ingredient is effective in treating the cancer of the cancer patient from whom the cancer tissue sample was derived.

[判定方法]
(第1実施形態)
第1実施形態の判定方法は、癌組織試料が由来する癌の治療にチモキノンを有効成分とする抗癌剤の投与が有効であるか否かを判定する方法であって、以下の(i)~(iii)のいずれかの方法である。
(i)癌組織試料において、SUCLA2遺伝子のゲノムDNAを検出する工程を含み、SUCLA2遺伝子のゲノムDNAの欠失が検出されたことが、前記癌組織試料が由来する癌の治療にチモキノンを有効成分とする抗癌剤の投与が有効であることを示す方法。
(ii)癌組織試料において、SUCLA2遺伝子のmRNAの発現を検出する工程を含み、SUCLA2遺伝子のmRNAの発現の低下が検出されたことが、前記癌組織試料が由来する癌の治療にチモキノンを有効成分とする抗癌剤の投与が有効であることを示す方法。
(iii)癌組織試料において、SUCLA2タンパク質の発現を検出する工程を含み、SUCLA2タンパク質の発現の低下が検出されたことが、前記癌組織試料が由来する癌の治療にチモキノンを有効成分とする抗癌剤の投与が有効であることを示す方法。
[Method of Determination]
First Embodiment
The determination method of the first embodiment is a method for determining whether administration of an anticancer agent containing thymoquinone as an active ingredient is effective in treating the cancer from which a cancer tissue sample is derived, and is any one of the following methods (i) to (iii):
(i) A method comprising a step of detecting genomic DNA of the SUCLA2 gene in a cancer tissue sample, wherein detection of deletion of the genomic DNA of the SUCLA2 gene indicates that administration of an anticancer agent containing thymoquinone as an active ingredient is effective in treating the cancer from which the cancer tissue sample is derived.
(ii) A method comprising a step of detecting the expression of SUCLA2 gene mRNA in a cancer tissue sample, wherein detection of a decrease in the expression of SUCLA2 gene mRNA indicates that administration of an anticancer agent containing thymoquinone as an active ingredient is effective in treating the cancer from which the cancer tissue sample is derived.
(iii) A method comprising a step of detecting expression of SUCLA2 protein in a cancer tissue sample, wherein detection of a decrease in expression of SUCLA2 protein indicates that administration of an anticancer agent containing thymoquinone as an active ingredient is effective in treating the cancer from which the cancer tissue sample is derived.

《ゲノムDNAを検出する工程を含む方法》
本実施形態の判定方法は、(i)癌組織試料において、SUCLA2遺伝子のゲノムDNAを検出する工程を含み、SUCLA2遺伝子のゲノムDNAの欠失が検出されたことが、前記癌組織試料が由来する癌の治療にチモキノンを有効成分とする抗癌剤の投与が有効であることを示す方法であってもよい。
Methods including a step of detecting genomic DNA
The determination method of this embodiment may be a method that includes (i) a step of detecting genomic DNA of the SUCLA2 gene in a cancer tissue sample, and detection of deletion of the genomic DNA of the SUCLA2 gene indicates that administration of an anticancer agent containing thymoquinone as an active ingredient is effective in treating the cancer from which the cancer tissue sample is derived.

SUCLA2遺伝子のゲノムDNAの検出は、上述したSUCLA2遺伝子のゲノムDNA増幅用プライマーセット、SUCLA2遺伝子のゲノムDNAに対するプローブ等を用いて、上述したようにして行うことができる。 Detection of the genomic DNA of the SUCLA2 gene can be carried out as described above using the above-mentioned primer set for amplifying the genomic DNA of the SUCLA2 gene, a probe for the genomic DNA of the SUCLA2 gene, etc.

癌組織試料中の癌細胞がゲノムDNA上のSUCLA2遺伝子をホモ接合性又はヘテロ接合性に欠失していた場合には、癌組織試料が由来する癌の治療にチモキノンを有効成分とする抗癌剤の投与が有効であると判定することができる。 If the cancer cells in the cancer tissue sample have a homozygous or heterozygous deletion of the SUCLA2 gene on the genomic DNA, it can be determined that administration of an anticancer drug containing thymoquinone as an active ingredient is effective in treating the cancer from which the cancer tissue sample is derived.

《遺伝子レベルでの発現を検出する工程を含む方法》
本実施形態の判定方法は、(ii)癌組織試料において、SUCLA2遺伝子のmRNAの発現を検出する工程を含み、SUCLA2遺伝子のmRNAの発現の低下が検出されたことが、前記癌組織試料が由来する癌の治療にチモキノンを有効成分とする抗癌剤の投与が有効であることを示す方法であってもよい。
Methods Including a Step of Detecting Expression at the Gene Level
The determination method of this embodiment may be a method that includes (ii) a step of detecting the expression of mRNA of the SUCLA2 gene in a cancer tissue sample, and detection of a decrease in the expression of mRNA of the SUCLA2 gene indicates that administration of an anticancer agent containing thymoquinone as an active ingredient is effective in treating the cancer from which the cancer tissue sample is derived.

SUCLA2遺伝子の遺伝子レベルでの発現の検出は、上述したSUCLA2遺伝子のcDNA増幅用プライマーセット、SUCLA2遺伝子のmRNAに対するプローブ等を用いて、上述したようにして行うことができる。 Detection of gene-level expression of the SUCLA2 gene can be carried out as described above using the above-mentioned primer set for amplifying cDNA of the SUCLA2 gene, a probe for the mRNA of the SUCLA2 gene, etc.

癌組織試料中の癌細胞がSUCLA2遺伝子のmRNAを発現していないか、又は、SUCLA2遺伝子のmRNAの発現量を対照細胞と比較して低下させている場合には、癌組織試料が由来する癌の治療にチモキノンを有効成分とする抗癌剤の投与が有効であると判定することができる。ここで、対照細胞としては、例えば、野生型の細胞が挙げられる。 When the cancer cells in the cancer tissue sample do not express the mRNA of the SUCLA2 gene, or the expression level of the mRNA of the SUCLA2 gene is reduced compared to the control cells, it can be determined that administration of an anticancer agent containing thymoquinone as an active ingredient is effective in treating the cancer from which the cancer tissue sample is derived. Here, an example of the control cell is a wild-type cell.

《タンパク質レベルでの発現を検出する工程を含む方法》
本実施形態の判定方法は、(iii)癌組織試料において、SUCLA2タンパク質の発現を検出する工程を含み、SUCLA2タンパク質の発現の低下が検出されたことが、前記癌組織試料が由来する癌の治療にチモキノンを有効成分とする抗癌剤の投与が有効であることを示す方法であってもよい。
Methods Including a Step of Detecting Expression at the Protein Level
The determination method of this embodiment may be a method that includes (iii) a step of detecting expression of SUCLA2 protein in a cancer tissue sample, and detection of a decrease in expression of SUCLA2 protein indicates that administration of an anticancer agent containing thymoquinone as an active ingredient is effective in treating the cancer from which the cancer tissue sample is derived.

SUCLA2タンパク質の検出は、上述したSUCLA2タンパク質に対する特異的結合物質等を用いて、上述したようにして行うことができる。 Detection of SUCLA2 protein can be carried out as described above using a substance that specifically binds to the SUCLA2 protein.

癌組織試料中の癌細胞がSUCLA2タンパク質を発現していないか、又は、SUCLA2タンパク質の発現量を対照細胞と比較して低下させている場合には、癌組織試料が由来する癌の治療にチモキノンを有効成分とする抗癌剤の投与が有効であると判定することができる。ここで、対照細胞としては、例えば、野生型の細胞が挙げられる。 If the cancer cells in the cancer tissue sample do not express SUCLA2 protein or have a reduced expression level of SUCLA2 protein compared to the control cells, it can be determined that administration of an anticancer agent containing thymoquinone as an active ingredient is effective in treating the cancer from which the cancer tissue sample is derived. Here, an example of the control cell is a wild-type cell.

(第2実施形態)
第2実施形態の判定方法は癌患者の癌の治療にチモキノンを有効成分とする抗癌剤の投与が有効であるか否かを判定する方法であって、癌患者由来の生体試料中の、メチルマロン酸、スクシニルカルニチン、メチルマロニルカルニチン、プロピオニルカルニチン、メチルクエン酸又は3-ヒドロキシプロピオン酸の含有量を定量する工程を含み、メチルマロン酸、スクシニルカルニチン、メチルマロニルカルニチン、プロピオニルカルニチン、メチルクエン酸又は3-ヒドロキシプロピオン酸の含有量が対照と比較して有意に高いことが、前記癌患者の癌の治療にチモキノンを有効成分とする抗癌剤の投与が有効であることを示す方法である。
Second Embodiment
The determination method of the second embodiment is a method for determining whether or not administration of an anticancer drug containing thymoquinone as an active ingredient is effective in treating cancer in a cancer patient, and includes a step of quantifying the content of methylmalonic acid, succinylcarnitine, methylmalonylcarnitine, propionylcarnitine, methylcitric acid or 3-hydroxypropionic acid in a biological sample derived from a cancer patient, and a significantly higher content of methylmalonic acid, succinylcarnitine, methylmalonylcarnitine, propionylcarnitine, methylcitric acid or 3-hydroxypropionic acid compared to a control indicates that administration of an anticancer drug containing thymoquinone as an active ingredient is effective in treating cancer in the cancer patient.

第2実施形態の判定方法は、生体試料中の、メチルマロン酸、スクシニルカルニチン、メチルマロニルカルニチン、プロピオニルカルニチン、メチルクエン酸又は3-ヒドロキシプロピオン酸の含有量を指標とする点において第1実施形態の判定方法と主に異なる。上述したように、SUCLA2タンパク質は、TCA回路において、サクシニル-CoAをコハク酸に変換する酵素のサブユニットである。SUCLA2タンパク質が欠失するか又は活性が低下した場合、メチルマロニル-CoAムターゼが抑制される。この結果、血液中のメチルマロン酸、スクシニルカルニチン、メチルマロニルカルニチン、プロピオニルカルニチンの濃度が増加することが知られている。また、尿中のメチルマロン酸、メチルクエン酸、3-ヒドロキシプロピオン酸の濃度が増加することが知られている。 The determination method of the second embodiment is mainly different from the determination method of the first embodiment in that the content of methylmalonic acid, succinylcarnitine, methylmalonylcarnitine, propionylcarnitine, methylcitric acid, or 3-hydroxypropionic acid in a biological sample is used as an index. As described above, SUCLA2 protein is a subunit of an enzyme that converts succinyl-CoA to succinic acid in the TCA cycle. When SUCLA2 protein is deleted or its activity is reduced, methylmalonyl-CoA mutase is inhibited. As a result, it is known that the concentrations of methylmalonic acid, succinylcarnitine, methylmalonylcarnitine, and propionylcarnitine in the blood increase. It is also known that the concentrations of methylmalonic acid, methylcitric acid, and 3-hydroxypropionic acid in the urine increase.

第2実施形態の判定方法において、生体試料としては、尿、血液等を用いることができる。生体試料中の、メチルマロン酸、スクシニルカルニチン、メチルマロニルカルニチン、プロピオニルカルニチン、メチルクエン酸又は3-ヒドロキシプロピオン酸の含有量の定量は、例えば液体クロマトグラフィー(LC)-質量分析(MS)、LC-MS/MS、ガスクロマトグラフィー(GC)-MS、GC-MS/MS等により行うことができる。 In the determination method of the second embodiment, urine, blood, etc. can be used as the biological sample. The content of methylmalonic acid, succinylcarnitine, methylmalonylcarnitine, propionylcarnitine, methylcitric acid, or 3-hydroxypropionic acid in the biological sample can be quantified by, for example, liquid chromatography (LC)-mass spectrometry (MS), LC-MS/MS, gas chromatography (GC)-MS, GC-MS/MS, etc.

癌患者由来の生体試料中の、メチルマロン酸、スクシニルカルニチン、メチルマロニルカルニチン、プロピオニルカルニチン、メチルクエン酸又は3-ヒドロキシプロピオン酸の含有量が対照と比較して有意に高かった場合に、癌患者の癌の治療にチモキノンを有効成分とする抗癌剤の投与が有効であると判定することができる。ここで、対照としては、例えば、健常人由来の生体試料を用いることができる。 When the content of methylmalonic acid, succinylcarnitine, methylmalonylcarnitine, propionylcarnitine, methylcitric acid or 3-hydroxypropionic acid in a biological sample derived from a cancer patient is significantly higher than that of a control, it can be determined that administration of an anticancer agent containing thymoquinone as an active ingredient is effective in treating the cancer of the cancer patient. Here, for example, a biological sample derived from a healthy individual can be used as the control.

[スクリーニング方法]
1実施形態において、本発明は、被験物質の存在下で、癌抑制遺伝子の近傍に位置する代謝遺伝子を欠失した細胞株を培養する工程と、前記細胞株の生存率を測定する工程と、を含み、前記生存率が、対照と比較して有意に低下することが、前記被験物質が、前記代謝遺伝子の欠失を伴う癌用抗癌剤の候補であることを示す、前記代謝遺伝子の欠失を伴う癌用抗癌剤のスクリーニング方法を提供する。
[Screening method]
In one embodiment, the present invention provides a screening method for anticancer agents for cancers involving deletion of a metabolic gene, comprising the steps of culturing a cell line lacking a metabolic gene located near a cancer suppressor gene in the presence of a test substance and measuring the viability of the cell line, wherein a significant decrease in the viability compared to a control indicates that the test substance is a candidate anticancer agent for cancers involving deletion of the metabolic gene.

本実施形態のスクリーニング方法により、代謝遺伝子の欠失を伴う癌に有効な抗癌剤をスクリーニングすることができる。被験物質としては、特に限定されず、例えば、天然化合物ライブラリ、合成化合物ライブラリ、既存薬ライブラリ等を用いることができる。 The screening method of this embodiment makes it possible to screen for anticancer drugs that are effective against cancers involving metabolic gene deletions. There are no particular limitations on the test substance, and for example, natural compound libraries, synthetic compound libraries, existing drug libraries, etc. can be used.

本明細書において、代謝遺伝子とは、生体内のエネルギー恒常性において代謝経路を調節する酵素をコードする遺伝子を意味する。 As used herein, metabolic genes refer to genes that code for enzymes that regulate metabolic pathways in energy homeostasis in vivo.

本明細書において、「癌抑制遺伝子の近傍に位置する代謝遺伝子」とは、癌抑制遺伝子を欠失する場合に、当該癌抑制遺伝子と共に欠失する場合がある代謝遺伝子を意味する。より具体的には、癌抑制遺伝子と同じ染色体上に位置し、癌抑制遺伝子との間の距離が例えば500kb以内、例えば300kb以内、例えば200kb以内である代謝遺伝子が挙げられる。 In this specification, "a metabolic gene located near a cancer suppressor gene" refers to a metabolic gene that may be deleted together with a cancer suppressor gene when the cancer suppressor gene is deleted. More specifically, examples of such metabolic genes include those that are located on the same chromosome as the cancer suppressor gene and are located within 500 kb, for example, within 300 kb, for example, within 200 kb, from the cancer suppressor gene.

癌抑制遺伝子の近傍に位置する代謝遺伝子の具体例としては、例えば、癌抑制遺伝子であるRB1遺伝子の近傍に位置するSUCLA2遺伝子、癌抑制遺伝子であるCyclin Dependent Kinase Inhibitor 2A(CDKN2A)遺伝子及びCyclin Dependent Kinase Inhibitor 2B(CDKN2B)遺伝子の近傍に位置するMethylthioadenosine Phosphorylase(MTAP)遺伝子、癌抑制遺伝子であるSMAD Family Member 4(SMAD4)遺伝子の近傍に位置するMalic Enzyme 2(ME2)遺伝子、癌抑制遺伝子であるATM Serine/Threonine Kinase(ATM)遺伝子の近傍に位置するAcetyl-CoA Acetyltransferase 1(ACAT1)遺伝子、癌抑制遺伝子であるRho Guanine Nucleotide Exchange Factor 12(ARHGER12)遺伝子の近傍に位置するSterol-C5-Desaturase(SC5D)遺伝子、癌抑制遺伝子であるPhosphatase And Tensin Homolog(PTEN)遺伝子の近傍に位置するGlutamate Dehydrogenase 1(GLUD1)遺伝子等が挙げられる。 Specific examples of metabolic genes located near tumor suppressor genes include the SUCLA2 gene located near the tumor suppressor gene RB1 gene, the Methylthioadenosine Phosphorylase (MTAP) gene located near the tumor suppressor genes Cyclin Dependent Kinase Inhibitor 2A (CDKN2A) gene and Cyclin Dependent Kinase Inhibitor 2B (CDKN2B) gene, the Malic Enzyme 2 (ME2) gene located near the tumor suppressor gene SMAD Family Member 4 (SMAD4) gene, and the Acetyl-CoA gene located near the tumor suppressor gene ATM Serine/Threonine Kinase (ATM) gene. These include the Acetyltransferase 1 (ACAT1) gene, the Sterol-C5-Desaturase (SC5D) gene located near the tumor suppressor gene Rho Guanine Nucleotide Exchange Factor 12 (ARHGER12) gene, and the Glutamate Dehydrogenase 1 (GLUD1) gene located near the tumor suppressor gene Phosphatase And Tensin Homolog (PTEN) gene.

本実施形態のスクリーニング方法において、スクリーニングに使用する細胞株(試験対象細胞)は、代謝遺伝子を欠失し、その近傍の癌抑制遺伝子を保持していてもよいし、代謝遺伝子及びその近傍の癌抑制遺伝子の双方を欠失していてもよい。癌抑制遺伝子の近傍に位置する代謝遺伝子を欠失した細胞株は、ゲノム編集等により人工的に作製した細胞であってもよいし、樹立された細胞株であってもよい。 In the screening method of this embodiment, the cell line (test subject cell) used for screening may be deleted of a metabolic gene and may retain a nearby cancer suppressor gene, or may be deleted of both a metabolic gene and a nearby cancer suppressor gene. The cell line that has deleted a metabolic gene located near a cancer suppressor gene may be a cell artificially created by genome editing or the like, or may be an established cell line.

本実施形態のスクリーニング方法において、細胞株の生存率の測定方法は特に限定されず、通常用いられる方法を適宜用いることができる。例えば、トリパンブルー、ヨウ化プロピジウム(PI)等により死細胞を選択的に染色し、全細胞数に対する死細胞の割合を生存率として用いてもよいし、3-(4,5-ジメチル-チアゾール-2-イル)-2,5-ジフェニルテトラゾリウムブロマイド(MTT)等のテトラゾリウム化合物を用いた方法により生細胞数を測定し、生存率を算出してもよい。 In the screening method of this embodiment, the method for measuring the viability of the cell line is not particularly limited, and any commonly used method can be used as appropriate. For example, dead cells may be selectively stained with trypan blue, propidium iodide (PI), or the like, and the ratio of dead cells to the total number of cells may be used as the viability, or the number of live cells may be measured using a method using a tetrazolium compound such as 3-(4,5-dimethyl-thiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide (MTT), and the viability may be calculated.

被験物質の存在下で試験対象細胞を培養した結果、試験対象細胞の生存率が、対照と比較して有意に低下した場合、当該被験物質が、代謝遺伝子の欠失を伴う癌用抗癌剤の候補であると判定することができる。ここで、対照としては、例えば、野生型の細胞、代謝遺伝子を欠失させた細胞に更に代謝遺伝子を再導入した細胞等を用いることができる。 When the test cells are cultured in the presence of a test substance and the survival rate of the test cells is significantly reduced compared to the control, the test substance can be determined to be a candidate for an anticancer drug for cancer involving the deletion of a metabolic gene. Here, examples of the control that can be used include wild-type cells, cells in which a metabolic gene has been deleted and a metabolic gene has been further reintroduced, etc.

試験対象細胞の生存率が、対照細胞と比較して低下したか否かは、例えば、下記式(F1)により殺傷割合(Killing ratio)を算出して判定してもよい。
殺傷割合=試験対象細胞の生存率/対照細胞の生存率 …(F1)
Whether or not the survival rate of the test cells has decreased compared to that of the control cells may be determined, for example, by calculating the killing ratio according to the following formula (F1).
Killing rate = Viability of test cells / Viability of control cells ... (F1)

試験対象細胞の生存率が、対照細胞の生存率と等しい場合、殺傷割合は1となる。殺傷割合の値が1より低いことは、試験対象細胞の生存率が、対照細胞の生存率よりも低いことを示す。そして、殺傷割合の値が低いほど、被験物質が試験対象細胞に特異的な細胞傷害性を有することを示す。 When the viability of the test cells is equal to that of the control cells, the kill ratio is 1. A kill ratio value lower than 1 indicates that the viability of the test cells is lower than that of the control cells. A lower kill ratio value indicates that the test substance has specific cytotoxicity to the test cells.

[その他の実施形態]
1実施形態において、本発明は、チモキノンの有効量を、治療を必要とする患者に投与することを含む、SUCLA2遺伝子の欠失を伴う癌の治療方法を提供する。SUCLA2遺伝子の欠失を伴う癌については上述したものと同様である。
[Other embodiments]
In one embodiment, the present invention provides a method for treating cancer associated with deletion of the SUCLA2 gene, comprising administering to a patient in need of treatment an effective amount of thymoquinone, the cancer associated with deletion of the SUCLA2 gene being as described above.

1実施形態において、本発明は、以下の(i)~(iv)のいずれかの方法により、癌患者の癌の治療にチモキノンの投与が有効であるか否かを判定する工程と、前記癌患者の癌の治療にチモキノンの投与が有効であると判定された場合に、前記癌患者にチモキノンの有効量を投与する工程とを含む、癌の治療方法を提供する。
(i)癌患者由来の癌組織試料において、SUCLA2遺伝子のゲノムDNAを検出する工程を含み、SUCLA2遺伝子のゲノムDNAの欠失が検出された場合に、前記癌患者の癌の治療にチモキノンの投与が有効であると判定する方法。
(ii)癌患者由来の癌組織試料において、SUCLA2遺伝子のmRNAの発現を検出する工程を含み、SUCLA2遺伝子のmRNAの発現の低下が検出された場合に、前記癌患者の癌の治療にチモキノンの投与が有効であると判定する方法。
(iii)癌患者由来の癌組織試料において、SUCLA2タンパク質の発現を検出する工程を含み、SUCLA2タンパク質の発現の低下が検出された場合に、前記癌患者の癌の治療にチモキノンの投与が有効であると判定する方法。
(iv)癌患者由来の生体試料中の、メチルマロン酸、スクシニルカルニチン、メチルマロニルカルニチン、プロピオニルカルニチン、メチルクエン酸又は3-ヒドロキシプロピオン酸の含有量を定量する工程を含み、メチルマロン酸、スクシニルカルニチン、メチルマロニルカルニチン、プロピオニルカルニチン、メチルクエン酸又は3-ヒドロキシプロピオン酸の含有量が対照と比較して有意に高い場合に、前記癌患者の癌の治療にチモキノンの投与が有効であると判定する方法。
In one embodiment, the present invention provides a method for treating cancer, comprising the steps of: determining whether or not administration of thymoquinone is effective for treating cancer in a cancer patient by any of the following methods (i) to (iv); and administering an effective amount of thymoquinone to the cancer patient when it is determined that administration of thymoquinone is effective for treating cancer in the cancer patient:
(i) A method comprising a step of detecting genomic DNA of the SUCLA2 gene in a cancer tissue sample derived from a cancer patient, and determining that administration of thymoquinone is effective in treating the cancer in the cancer patient when deletion of the genomic DNA of the SUCLA2 gene is detected.
(ii) A method comprising a step of detecting expression of SUCLA2 gene mRNA in a cancer tissue sample derived from a cancer patient, and determining that administration of thymoquinone is effective in treating the cancer in the cancer patient when a decrease in expression of SUCLA2 gene mRNA is detected.
(iii) A method comprising a step of detecting expression of SUCLA2 protein in a cancer tissue sample derived from a cancer patient, and determining that administration of thymoquinone is effective in treating the cancer in the cancer patient when a decrease in expression of SUCLA2 protein is detected.
(iv) A method for determining that administration of thymoquinone is effective in treating cancer in a cancer patient, comprising a step of quantifying the content of methylmalonic acid, succinylcarnitine, methylmalonylcarnitine, propionylcarnitine, methylcitric acid or 3-hydroxypropionic acid in a biological sample derived from a cancer patient, when the content of methylmalonic acid, succinylcarnitine, methylmalonylcarnitine, propionylcarnitine, methylcitric acid or 3-hydroxypropionic acid is significantly higher than that of a control.

上記(iv)において、生体試料としては、上述したものと同様であり、尿、血液等を用いることができる。また、生体試料中の、メチルマロン酸、スクシニルカルニチン、メチルマロニルカルニチン、プロピオニルカルニチン、メチルクエン酸又は3-ヒドロキシプロピオン酸の含有量の定量は、例えばLC-MS、LC-MS/MS、GC-MS、GC-MS/MS等により行うことができる。また、対照としては、例えば、健常人由来の生体試料を用いることができる。 In (iv) above, the biological sample is the same as that described above, and urine, blood, etc. can be used. The content of methylmalonic acid, succinylcarnitine, methylmalonylcarnitine, propionylcarnitine, methylcitric acid, or 3-hydroxypropionic acid in the biological sample can be quantified, for example, by LC-MS, LC-MS/MS, GC-MS, GC-MS/MS, etc. As a control, for example, a biological sample derived from a healthy individual can be used.

1実施形態において、本発明は、SUCLA2遺伝子の欠失を伴う癌の治療のためのチモキノンを提供する。SUCLA2遺伝子の欠失を伴う癌については上述したものと同様である。 In one embodiment, the present invention provides thymoquinone for the treatment of cancers associated with deletion of the SUCLA2 gene, as described above.

1実施形態において、本発明は、SUCLA2遺伝子の欠失を伴う癌の治療薬を製造するためのチモキノンの使用を提供する。SUCLA2遺伝子の欠失を伴う癌については上述したものと同様である。 In one embodiment, the present invention provides the use of thymoquinone to manufacture a medicament for treating a cancer associated with a deletion of the SUCLA2 gene. The cancer associated with a deletion of the SUCLA2 gene is as described above.

次に実施例を示して本発明を更に詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 The present invention will now be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to the following examples.

[実験例1]
(各種癌におけるRB1遺伝子及びSUCLA2遺伝子の欠失1)
公共の癌のゲノム解析データベース(cBioportal)を利用して、様々な癌種におけるRB1遺伝子の欠失及びSUCLA2遺伝子の欠失を検討した。
[Experimental Example 1]
(RB1 and SUCLA2 gene deletions in various cancers 1)
Using the public cancer genome analysis database (cBioportal), deletions of the RB1 gene and the SUCLA2 gene in various types of cancer were examined.

図1(a)及び(b)は、解析結果を示すグラフである。図1(a)はRB1遺伝子の結果を示し、図1(b)はSUCLA2遺伝子の結果を示す。 Figures 1(a) and (b) are graphs showing the analysis results. Figure 1(a) shows the results for the RB1 gene, and Figure 1(b) shows the results for the SUCLA2 gene.

その結果、前立腺癌、漿液性卵巣嚢腫、膀胱癌、肉腫、浸潤性乳癌等の様々な癌腫において、RB1遺伝子の欠失が生じていることが明らかとなった。更に、前立腺癌、膀胱癌、浸潤性乳癌、漿液性卵巣嚢腫、膠芽腫、肉腫、肺腺癌等の様々な癌腫において、SUCLA2遺伝子の欠失が生じていることが明らかとなった。 As a result, it was found that deletion of the RB1 gene occurs in various carcinomas, including prostate cancer, serous ovarian cyst, bladder cancer, sarcoma, and invasive breast cancer. Furthermore, it was found that deletion of the SUCLA2 gene occurs in various carcinomas, including prostate cancer, bladder cancer, invasive breast cancer, serous ovarian cyst, glioblastoma, sarcoma, and lung adenocarcinoma.

[実験例2]
(各種癌におけるRB1遺伝子及びSUCLA2遺伝子の欠失2)
免疫染色により、前立腺癌患者由来の癌組織切片におけるRB1タンパク質及びSUCLA2タンパク質の発現を検討した。癌組織切片としては、市販の組織マイクロアレイ(製品名「Tissue Microarray Human Tumor Tissue(Prostate Tumor, matched Prostatic Intraepithelial Neoplasia (PIN) and Normal Tissue)」、カタログ番号「TM0016」、provitro社)を用いた。なお、この組織マイクロアレイでは、患者情報はブラインドとされていた。
[Experimental Example 2]
(RB1 and SUCLA2 gene deletions in various cancers 2)
The expression of RB1 protein and SUCLA2 protein in cancer tissue sections from prostate cancer patients was examined by immunostaining. As the cancer tissue sections, a commercially available tissue microarray (product name: "Tissue Microarray Human Tumor Tissue (Prostate Tumor, matched Prostatic Intraepithelial Neoplasia (PIN) and Normal Tissue)", catalog number: "TM0016", Provitro) was used. In this tissue microarray, the patients were blinded to their information.

下記表1に、前立腺癌患者由来の癌組織におけるRB1タンパク質及びSUCLA2タンパク質の発現の検討結果を示す。その結果、RB1タンパク質の発現が欠失した7例の前立腺癌のうち6例において、SUCLA2タンパク質の発現が欠失していることが明らかとなった。この結果は、少なくとも前立腺癌では、RB1遺伝子とSUCLA2遺伝子が、高頻度に両欠失していることを示す。 Table 1 below shows the results of an investigation into the expression of RB1 protein and SUCLA2 protein in cancer tissues derived from prostate cancer patients. As a result, it was revealed that in 6 out of 7 cases of prostate cancer in which RB1 protein expression was lost, SUCLA2 protein expression was also lost. This result indicates that, at least in prostate cancer, both the RB1 gene and the SUCLA2 gene are frequently lost.

Figure 0007510144000006
Figure 0007510144000006

[実験例3]
(SUCLA2ノックアウト細胞株の樹立)
ゲノム編集により、ヒト前立腺癌細胞株であるDU145のSUCLA2遺伝子をノックアウトし、SUCLA2ノックアウト細胞を作製した。具体的には、まず、SUCLA2遺伝子の20塩基の塩基配列(CCGAGGCCGGTGGTTCCGAA、配列番号1)の相補鎖に制限酵素部位(BpiI)を付加したDNA断片を、制限酵素BpiI処理したPX458ベクター(アドジーン社)に挿入し、PX458-sgSUCLA2ベクターを得た。
[Experimental Example 3]
(Establishment of SUCLA2 knockout cell line)
The SUCLA2 gene of the human prostate cancer cell line DU145 was knocked out by genome editing to produce SUCLA2 knockout cells. Specifically, a DNA fragment in which a restriction enzyme site (BpiI) was added to the complementary strand of the 20-base base sequence of the SUCLA2 gene (CCGAGGCCGGTGGTTCCGAA, SEQ ID NO: 1) was inserted into a PX458 vector (Addgene) treated with the restriction enzyme BpiI to obtain a PX458-sgSUCLA2 vector.

続いて、濃度5×10個/mLのDU145細胞に、8μgのPX458-sgSUCLA2ベクター及び2μgのpcDNA3.1ベクター(サーモフィッシャーサイエンティフィック社)を同時に導入した。遺伝子導入はNeonTransfection System(サーモフィッシャーサイエンティフィック社)を用いて、プロトコルにしたがい、パルス電圧1,250(V)、パルス幅2(ms)、パルス数2、100μLチップの条件で行った。 Subsequently, 8 μg of PX458-sgSUCLA2 vector and 2 μg of pcDNA3.1 vector (Thermo Fisher Scientific) were simultaneously introduced into DU145 cells at a concentration of 5 × 10 6 cells/mL. Gene introduction was performed using a NeonTransfection System (Thermo Fisher Scientific) according to the protocol under the conditions of a pulse voltage of 1,250 (V), a pulse width of 2 (ms), a pulse number of 2, and a 100 μL tip.

遺伝子導入後、72時間、5%CO、37℃で培養した後、培地を400μg/mL G418を含む培地に交換し、2週間培養することにより、PX458-sgSUCLA2及びpcDNA3.1の双方が導入された細胞を選択した。 After gene transfer, the cells were cultured for 72 hours at 5% CO 2 and 37° C., and then the medium was replaced with a medium containing 400 μg/mL G418 and cultured for 2 weeks to select cells into which both PX458-sgSUCLA2 and pcDNA3.1 had been introduced.

続いて、薬剤選択後の細胞を0.3個/ウェルとなるように96ウェルプレートに播種して、1.5ヶ月培養し、クローンを得た。続いて、得られたクローンのうちウエスタンブロットによりSUCLA2発現が確認されず、サンガーシーケンスによりSUCLA2遺伝子の塩基配列にフレームシフトが認められたものをSUCLA2ノックアウト細胞として以下の実験に用いた。 Next, the cells after drug selection were seeded in a 96-well plate at 0.3 cells/well and cultured for 1.5 months to obtain clones. Among the obtained clones, those in which SUCLA2 expression was not confirmed by Western blotting and a frameshift was confirmed in the base sequence of the SUCLA2 gene by Sanger sequencing were used as SUCLA2 knockout cells in the following experiments.

[実験例4]
(SUCLA2遺伝子発現用組換えレンチウイルスベクター及びウイルス液の作製)
SUCLA2遺伝子を発現させるための組換えレンチウイルスベクターを作製し、ウイルス液を調製した。まず、DU145細胞から全RNAを調整した。続いて、PrimeScrip II 1st strand cDNA Synthesis Kit (タカラバイオ)を用いてプロトコルにしたがって全RNAからcDNAを合成した。
[Experimental Example 4]
(Preparation of recombinant lentiviral vector and virus solution for expressing SUCLA2 gene)
A recombinant lentivirus vector for expressing the SUCLA2 gene was prepared, and a virus solution was prepared. First, total RNA was prepared from DU145 cells. Then, cDNA was synthesized from total RNA using PrimeScript II 1st strand cDNA Synthesis Kit (Takara Bio) according to the protocol.

続いて、合成したcDNAを鋳型として、KOD plus(Toyobo)を用いたPCR反応により、5’末端にattB1配列を付加し、3’末端にattB2配列を付加し、ストップコドンを削除したSUCLA2遺伝子断片を増幅した。 Next, using the synthesized cDNA as a template, a PCR reaction was performed using KOD plus (Toyobo) to amplify a SUCLA2 gene fragment with the attB1 sequence added to the 5' end, the attB2 sequence added to the 3' end, and the stop codon deleted.

続いて、得られたPCR産物をGateway BP Clonase II Enzyme mix(サーモフィッシャーサイエンティフィック社)を用いてpDONR223ベクターにクローニングした。続いて、DNAシーケンサー3130(サーモフィッシャーサイエンティフィック社)を用いてベクターの塩基配列をシーケンスし、目的通りの遺伝子組換えができていることを確認した。 The resulting PCR product was then cloned into the pDONR223 vector using Gateway BP Clonase II Enzyme mix (Thermo Fisher Scientific). The base sequence of the vector was then sequenced using a DNA sequencer 3130 (Thermo Fisher Scientific) to confirm that the desired genetic recombination had occurred.

続いて、Gateway LR Clonase Enzyme mix(サーモフィッシャーサイエンティフィック社)を用いて、pDONR223ベクターにクローニングしたSUCLA2遺伝子断片を、pLenti6.3/V5-DESTベクター(サーモフィッシャーサイエンティフィック社)にサブクローニングした。以下、このベクターを「SUCLA2発現プラスミド」という場合がある。 Next, the SUCLA2 gene fragment cloned into the pDONR223 vector was subcloned into the pLenti6.3/V5-DEST vector (Thermo Fisher Scientific) using Gateway LR Clonase Enzyme mix (Thermo Fisher Scientific). Hereinafter, this vector may be referred to as the "SUCLA2 expression plasmid."

また、同様の方法により、LacZ遺伝子断片をpLenti6.3/V5-DESTベクターにサブクローニングした。以下、このベクターを「LacZ発現プラスミド」という場合がある。 In addition, the LacZ gene fragment was subcloned into the pLenti6.3/V5-DEST vector using a similar method. Hereinafter, this vector may be referred to as the "LacZ expression plasmid."

続いて、以下の方法により組換えレンチウイルスを作製した。まず、293FT細胞(サーモフィッシャーサイエンティフィック社)を、10%ウシ胎児血清(FBS)含有DMEMに6×10個/10cmディッシュとなるように播種し、5%CO、37℃で24時間培養した。 Next, recombinant lentivirus was produced by the following method: First, 293FT cells (Thermo Fisher Scientific) were seeded in DMEM containing 10% fetal bovine serum (FBS) at 6 x 106 cells/10 cm dish, and cultured at 37°C under 5% CO2 for 24 hours.

続いて、293FT細胞に、パッケージングプラスミド及び1μgのSUCLA2発現プラスミドを導入した。また、対照としてLacZ発現プラスミドを導入した。遺伝子導入は、OPTI-MEM 1mLにDNA3μg及び1mg/mLポリエチレンイミン(分子量15,000)を9μL添加後、室温で15分静置し、混合液を培地に滴下することで行った。 Next, the packaging plasmid and 1 μg of SUCLA2 expression plasmid were introduced into 293FT cells. As a control, a LacZ expression plasmid was also introduced. Gene introduction was performed by adding 3 μg of DNA and 9 μL of 1 mg/mL polyethyleneimine (molecular weight 15,000) to 1 mL of OPTI-MEM, leaving it at room temperature for 15 minutes, and then adding the mixture dropwise to the medium.

遺伝子導入から18時間後に培地を交換し、48時間後に培地を回収した。回収した培地を0.45μm PVDF膜(ザルトリウス社)で濾過した後、ポリエチレングリコールを用いて濃縮し、8μg/mL polybrene(ナカライテスク社)を添加してウイルス液とした。 The medium was replaced 18 hours after gene transfer, and collected 48 hours later. The collected medium was filtered through a 0.45 μm PVDF membrane (Sartorius), concentrated using polyethylene glycol, and 8 μg/mL polybrene (Nacalai Tesque) was added to prepare a virus solution.

[実験例5]
(SUCLA2再構成細胞株の樹立)
実験例3で作製したSUCLA2ノックアウト細胞に、実験例4で作製したウイルス液を用いてSUCLA2遺伝子を導入し、SUCLA2再構成細胞株を作製した。
[Experimental Example 5]
(Establishment of SUCLA2-reconstituted cell line)
The SUCLA2 gene was introduced into the SUCLA2 knockout cells prepared in Experimental Example 3 using the virus solution prepared in Experimental Example 4 to prepare a SUCLA2 reconstituted cell line.

具体的には、まず、SUCLA2ノックアウト細胞を6ウェルプレートに3×10個/ウェルとなるように播種した。続いて、培地に実験例4で作製したウイルス液を添加して、SUCLA2ノックアウト細胞とウイルスを24時間接触させ、SUCLA2ノックアウト細胞にウイルスを感染させた。 Specifically, first, SUCLA2 knockout cells were seeded in a 6-well plate at 3 × 10 cells/well. Then, the virus solution prepared in Experimental Example 4 was added to the medium, and the SUCLA2 knockout cells were contacted with the virus for 24 hours to infect the SUCLA2 knockout cells with the virus.

続いて、ウイルス感染後の細胞を、通常のDMEM培地(富士フイルム和光純薬社)で24時間培養した。続いて、培地に2μg/mLのピューロマイシン(インビボジェン社)を添加し、48時間培養することにより、ウイルス感染した細胞を選択した。得られた細胞株を、SUCLA2再構成細胞として以下の実験に用いた。 Then, the virus-infected cells were cultured in regular DMEM medium (Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) for 24 hours. Then, 2 μg/mL puromycin (Invivogen) was added to the medium and cultured for 48 hours to select virus-infected cells. The obtained cell line was used as SUCLA2-reconstituted cells in the following experiments.

また、LacZ発現プラスミドを用いて調製したウイルス液を、上記と同様にしてSUCLA2ノックアウト細胞に感染させ、ウイルス感染した細胞を選択した。得られた細胞株を、SUCLA2ノックアウト細胞(対照)として以下の実験に用いた。 In addition, the virus solution prepared using the LacZ expression plasmid was infected into SUCLA2 knockout cells in the same manner as above, and virus-infected cells were selected. The resulting cell line was used in the following experiment as SUCLA2 knockout cells (control).

[実験例6]
(化合物ライブラリのスクリーニング)
実験例3で作製したSUCLA2ノックアウト細胞、及び、実験例5で作製したSUCLA2再構成細胞を用いて、SUCLA2ノックアウト細胞特異的に細胞傷害性を示す化合物をスクリーニングした。
[Experimental Example 6]
(Screening of compound libraries)
Using the SUCLA2 knockout cells prepared in Experimental Example 3 and the SUCLA2 reconstituted cells prepared in Experimental Example 5, a compound exhibiting cytotoxicity specific to SUCLA2 knockout cells was screened.

具体的には、化合物ライブラリ(Enzo Life Sciences社)に含まれる各化合物を、終濃度5μg/mLでSUCLA2ノックアウト細胞及びSUCLA2再構成細胞の培地に添加し、48時間培養した。続いて、市販のキット(製品名「Cell count reagent SF」、ナカライテスク社)を用いて各細胞の生存率を測定した。続いて、下記式(F2)にしたがって殺傷割合(Killing ratio)を算出した。
殺傷割合=SUCLA2再構成細胞の生存率/SUCLA2ノックアウト細胞の生存率 …(F2)
Specifically, each compound contained in the compound library (Enzo Life Sciences) was added to the medium of SUCLA2 knockout cells and SUCLA2 reconstituted cells at a final concentration of 5 μg/mL and cultured for 48 hours. Then, the viability of each cell was measured using a commercially available kit (product name "Cell count reagent SF", Nacalai Tesque). Then, the killing ratio was calculated according to the following formula (F2).
Killing ratio = viability of SUCLA2-reconstituted cells / viability of SUCLA2 knockout cells ... (F2)

図2は、スクリーニングの結果を示すグラフである。グラフの縦軸は殺傷割合を表し、横軸は化合物番号を示す。殺傷割合の値が高いほど、SUCLA2ノックアウト細胞特異的な細胞傷害性を有することを示す。その結果、チモキノンがSUCLA2ノックアウト細胞特異的な細胞傷害性を有することが明らかとなった。 Figure 2 is a graph showing the results of the screening. The vertical axis of the graph shows the killing rate, and the horizontal axis shows the compound number. A higher killing rate value indicates more cytotoxicity specific to SUCLA2 knockout cells. As a result, it was revealed that thymoquinone has cytotoxicity specific to SUCLA2 knockout cells.

[実験例7]
(チモキノンの細胞傷害性のSUCLA2欠失依存性の検証)
チモキノンの細胞傷害性が、SUCLA2欠失依存性であるか否かを検討した。具体的には、まず、実験例3で作製したSUCLA2ノックアウト細胞、及び、実験例5で作製したSUCLA2再構成細胞を、それぞれ3×10個/6cmディッシュとなるように播種した。播種と同時に培地に、0、5、10、15、20、25μg/mLのチモキノンを加え、5%CO、37℃で48時間培養した。
[Experimental Example 7]
(Verification of SUCLA2 deletion dependency of thymoquinone cytotoxicity)
We investigated whether the cytotoxicity of thymoquinone is SUCLA2 deletion-dependent. Specifically, the SUCLA2 knockout cells prepared in Experimental Example 3 and the SUCLA2 reconstituted cells prepared in Experimental Example 5 were seeded at 3 x 105 cells/6 cm dish. At the same time as seeding, 0, 5, 10 , 15, 20, and 25 μg/mL of thymoquinone was added to the medium, and the cells were cultured at 37°C under 5% CO2 for 48 hours.

続いて、培養上清及び残存している細胞を回収し、細胞懸濁液に等容量の0.5%トリパンブルー(ナカライテスク社)を添加して混和した。続いて、全細胞数及びトリパンブルー陽性細胞(死細胞)数を、全自動セルカウンターTC20(バイオラッド社)を用いて測定した。続いて、全細胞数に対するトリパンブルー陰性細胞数の割合を細胞生存率として算出した。 Then, the culture supernatant and remaining cells were collected, and an equal volume of 0.5% trypan blue (Nacalai Tesque) was added to the cell suspension and mixed. The total cell count and the number of trypan blue-positive cells (dead cells) were then measured using a fully automated cell counter TC20 (Bio-Rad). The ratio of the number of trypan blue-negative cells to the total cell count was then calculated as the cell viability.

また、場合により、次の方法で細胞生存率を算出した。まず、実験例3で作製したSUCLA2ノックアウト細胞、及び、実験例5で作製したSUCLA2再構成細胞を、それぞれ1×10個/ウェルとなるように96ウェルプレートに播種した。播種と同時に培地に、0、5、10、15、20、25μg/mLのチモキノンを加え、5%CO、37℃で48時間培養した。 In some cases, cell viability was calculated by the following method: First, the SUCLA2 knockout cells prepared in Experimental Example 3 and the SUCLA2 reconstituted cells prepared in Experimental Example 5 were seeded on a 96-well plate at 1 x 104 cells/well. Simultaneously with the seeding, 0, 5, 10, 15, 20, and 25 μg/mL thymoquinone was added to the medium, and the cells were cultured at 5% CO2 and 37°C for 48 hours.

続いて、各細胞のウェルに10μLの生細胞数測定試薬SF(ナカライテスク社)を加えて2時間反応させた。続いて460nmの吸光度をマイクロプレートリーダー(製品名「iMark」、バイオラッド社)で測定した。続いて、チモキノンを添加しなかった細胞の吸光度からブランクの吸光度を引いた値を100%として、細胞生存率を算出した。 Next, 10 μL of the viable cell count measurement reagent SF (Nacalai Tesque) was added to each well and allowed to react for 2 hours. The absorbance at 460 nm was then measured using a microplate reader (product name "iMark", Bio-Rad). The cell viability was calculated by subtracting the blank absorbance from the absorbance of cells to which thymoquinone had not been added, and taking this value as 100%.

図3は、細胞生存率に基づいて作成した容量反応曲線のグラフである。図3中、「-R」はSUCLA2再構成細胞の結果であることを示し、「KO」はSUCLA2ノックアウト細胞の結果であることを示す。図3の横軸はチモキノンの濃度を示し、縦軸は応答率(%)を示す。 Figure 3 is a graph of a dose-response curve created based on cell viability. In Figure 3, "-R" indicates the results for SUCLA2-reconstituted cells, and "KO" indicates the results for SUCLA2 knockout cells. The horizontal axis of Figure 3 indicates the concentration of thymoquinone, and the vertical axis indicates the response rate (%).

その結果、SUCLA2ノックアウト細胞に対するチモキノンのIC50(50%阻害濃度)は5.77μg/mLであり、SUCLA2再構成細胞に対するチモキノンのIC50は18μg/mLであった。この結果は、チモキノンの細胞傷害性が、SUCLA2欠失依存性であることを示す。 As a result, the IC50 (50% inhibitory concentration) of thymoquinone against SUCLA2 knockout cells was 5.77 μg/mL, and the IC50 of thymoquinone against SUCLA2-reconstituted cells was 18 μg/mL, indicating that the cytotoxicity of thymoquinone is SUCLA2 deletion-dependent.

[実験例8]
(チモキノンによる細胞傷害性の検討)
チモキノンによる細胞傷害がアポトーシスを伴うか否かを検討した。具体的には、まず、実験例3で作製したSUCLA2ノックアウト細胞、及び、実験例5で作製したSUCLA2再構成細胞を、それぞれ6×10個/6cmディッシュとなるように播種した。播種と同時に培地に、10μg/mLのチモキノンを加え、5%CO、37℃で48時間培養した。また、対照として、チモキノンの代わりに溶媒のみ(DMSO)を添加した細胞も用意した。
[Experimental Example 8]
(Study of cytotoxicity of thymoquinone)
We investigated whether cytotoxicity caused by thymoquinone was accompanied by apoptosis. Specifically, the SUCLA2 knockout cells prepared in Experimental Example 3 and the SUCLA2 reconstituted cells prepared in Experimental Example 5 were seeded at 6 x 105 cells/6 cm dish. At the same time as seeding, 10 μg/mL thymoquinone was added to the medium, and the cells were cultured at 5% CO2 and 37°C for 48 hours. As a control, cells were also prepared to which only the solvent (DMSO) was added instead of thymoquinone.

続いて、培地中の浮遊細胞および接着している細胞を回収し、リン酸緩衝生理食塩水(PBS)で2回洗浄した。続いて、eBioscience Annexin V-FITC Apoptosis Detection Kit(サーモフィッシャーサイエンティフィック社)を用いてアネキシンV陽性細胞を染色した。また、ヨウ化プロピジウム(PI)で死細胞を染色した。 Next, the floating and adherent cells in the medium were collected and washed twice with phosphate-buffered saline (PBS). Annexin V-positive cells were then stained using the eBioscience Annexin V-FITC Apoptosis Detection Kit (Thermo Fisher Scientific). Dead cells were stained with propidium iodide (PI).

続いて、FACS Canto II(BDバイオサイエンス社)を用いて各細胞を解析した。アネキシンV-FITCの蛍光値が高く、PIの蛍光値が低い細胞は、アポトーシス初期の細胞であり、アネキシンV-FITCの蛍光値及びPIの蛍光値の双方が高い細胞は、アポトーシス後期の細胞である。 Then, each cell was analyzed using FACS Canto II (BD Biosciences). Cells with high Annexin V-FITC fluorescence values and low PI fluorescence values were early apoptotic cells, and cells with high Annexin V-FITC and PI fluorescence values were late apoptotic cells.

図4(a)はSUCLA2ノックアウト細胞にDMSOを添加した結果を示すグラフである。図4(b)はSUCLA2ノックアウト細胞にチモキノンを添加した結果を示すグラフである。図4(c)はSUCLA2再構成細胞にDMSOを添加した結果を示すグラフである。図4(d)はSUCLA2再構成細胞にチモキノンを添加した結果を示すグラフである。図4(a)~(d)において、縦軸はPIの蛍光強度を示し、横軸はアネキシンV-FITCの蛍光強度を示す。 Figure 4(a) is a graph showing the results of adding DMSO to SUCLA2 knockout cells. Figure 4(b) is a graph showing the results of adding thymoquinone to SUCLA2 knockout cells. Figure 4(c) is a graph showing the results of adding DMSO to SUCLA2 reconstituted cells. Figure 4(d) is a graph showing the results of adding thymoquinone to SUCLA2 reconstituted cells. In Figures 4(a) to (d), the vertical axis shows the fluorescence intensity of PI, and the horizontal axis shows the fluorescence intensity of Annexin V-FITC.

また、図5(a)及び(b)は、図4(a)~(d)の結果に基づいて作成したグラフである。図5(a)はアポトーシスを生じた細胞の割合を示すグラフであり、図5(b)は生細胞の割合を示すグラフである。図5(a)及び(b)中、「LacZ」はSUCLA2ノックアウト細胞の結果であることを示し、「A2R」はSUCLA2再構成細胞の結果であることを示し、「DMSO」はジメチルスルホキシドを添加した結果であることを示し、「TQ」はチモキノンを示す。その結果、チモキノンによるSUCLA2欠失細胞に対する細胞傷害は、アポトーシスを伴うことが明らかとなった。 Figures 5(a) and (b) are graphs prepared based on the results of Figures 4(a) to (d). Figure 5(a) is a graph showing the percentage of cells that underwent apoptosis, and Figure 5(b) is a graph showing the percentage of live cells. In Figures 5(a) and (b), "LacZ" indicates the results for SUCLA2 knockout cells, "A2R" indicates the results for SUCLA2 reconstituted cells, "DMSO" indicates the results after addition of dimethyl sulfoxide, and "TQ" indicates thymoquinone. As a result, it was revealed that the cytotoxicity of SUCLA2-deficient cells by thymoquinone is accompanied by apoptosis.

[実験例9]
(チモキノンの頻回投与によるインビボでの薬効評価)
実験例3で作製したSUCLA2ノックアウト細胞、及び、実験例5で作製したSUCLA2再構成細胞を、それぞれ5×10個/マウスの細胞数でKSN/slcマウス(8週齢、雄)の背部皮下にマトリゲル(BDバイオサイエンス社)とともに移植し、担癌マウスモデルを作製した。担癌マウスモデルは、チモキノンを頻回投与するTQ投与群と、チモキノンの代わりに溶媒のみを投与する対照群とに各群5匹ずつに分けた。
[Experimental Example 9]
(In vivo efficacy evaluation of thymoquinone by repeated administration)
The SUCLA2 knockout cells prepared in Experimental Example 3 and the SUCLA2 reconstituted cells prepared in Experimental Example 5 were each transplanted at a cell number of 5 x 106 /mouse together with Matrigel (BD Biosciences) into the dorsal subcutaneous tissue of KSN/slc mice (8 weeks old, male) to prepare a tumor-bearing mouse model. The tumor-bearing mouse model was divided into a TQ administration group in which thymoquinone was administered frequently, and a control group in which only a solvent was administered instead of thymoquinone, with 5 mice in each group.

各個体の平均腫瘍直径が7mmに到達した後、TQ投与群に対しては、48時間毎にそれぞれチモキノンを20mg/kg体重で計5回腹腔内投与した。一方、対照群に対しては、TQ投与群と同じ投与タイミングで溶媒のみを計5回腹腔内投与した。溶媒としては生化学用コーン油(富士フイルム和光純薬社)を用いた。 After the average tumor diameter of each individual reached 7 mm, the TQ-treated group was intraperitoneally administered thymoquinone at 20 mg/kg body weight five times every 48 hours. Meanwhile, the control group was intraperitoneally administered the solvent alone five times at the same timing as the TQ-treated group. Corn oil for biochemistry (Fujifilm Wako Pure Chemical Industries) was used as the solvent.

各群のマウスについて、チモキノンの投与開始から0、3、6、9、11日後に、腫瘍体積を測定した。腫瘍体積の測定は次の通りに行なった。デジタルノギスを用いて、背部皮下に形成された腫瘍の長径と短径を測定し、(長径mm×短径mm×短径mm)/2の値を腫瘍体積として算出した。 For mice in each group, tumor volume was measured 0, 3, 6, 9, and 11 days after the start of thymoquinone administration. Tumor volume was measured as follows. The long and short diameters of the tumors formed subcutaneously on the back were measured using digital calipers, and the tumor volume was calculated as (long diameter mm × short diameter mm × short diameter mm)/2.

また、最終投与から24時間後に背部皮下に形成された腫瘍塊を摘出し、腫瘍重量及び個体体重を測定した。腫瘍重量及び腫瘍体積の群間比較には、GraphPad Prismを用いた。腫瘍重量及び各日の腫瘍体積の値について、各細胞におけるコントロール群とTQ投与群との間でTukey-Kramer testを実施し、両側検定にてP<0.01水準で有意差を判定した。 24 hours after the final administration, tumor masses formed subcutaneously on the back were excised, and tumor weight and individual body weight were measured. GraphPad Prism was used to compare tumor weight and tumor volume between groups. Tukey-Kramer tests were performed between the control group and the TQ-administered group for each cell type for the values of tumor weight and tumor volume on each day, and significant differences were determined at the P<0.01 level in a two-sided test.

図6は、腫瘍体積の測定結果を示すグラフである。図6中、横軸はチモキノンの投与開始からの時間(日)を示し、縦軸は腫瘍体積の平均値(mm)を示す。また、「KO Cont.」は、SUCLA2ノックアウト細胞を移植して形成された腫瘍の対照群における結果であることを示し、「-R Cont.」は、SUCLA2再構成細胞を移植して形成された腫瘍の対照群における結果であることを示し、「KO+TQ」は、SUCLA2ノックアウト細胞を移植して形成された腫瘍のTQ投与群における結果であることを示し、「-R+TQ」は、SUCLA2再構成細胞を移植して形成された腫瘍のTQ投与群における結果であることを示す。 Fig. 6 is a graph showing the results of measuring tumor volume. In Fig. 6, the horizontal axis indicates the time (days) from the start of administration of thymoquinone, and the vertical axis indicates the average tumor volume (mm 3 ). In addition, "KO Cont." indicates the results in the control group of tumors formed by transplanting SUCLA2 knockout cells, "-R Cont." indicates the results in the control group of tumors formed by transplanting SUCLA2-reconstituted cells, "KO+TQ" indicates the results in the TQ-administered group of tumors formed by transplanting SUCLA2 knockout cells, and "-R+TQ" indicates the results in the TQ-administered group of tumors formed by transplanting SUCLA2-reconstituted cells.

図7(a)及び(b)は、チモキノンの投与開始から11日後の対照群及びTQ投与群のマウスの代表的な写真である。図7(a)は対照群のマウスであり、図7(b)はTQ投与群のマウスである。図7(a)及び(b)中、「SUCLA2 KO」はSUCLA2ノックアウト細胞を移植して形成された腫瘍を示し、「SUCLA2 R」はSUCLA2再構成細胞を移植して形成された腫瘍を示す。 Figures 7(a) and (b) are representative photographs of control and TQ-treated mice 11 days after the start of thymoquinone administration. Figure 7(a) shows a control mouse, and Figure 7(b) shows a TQ-treated mouse. In Figures 7(a) and (b), "SUCLA2 KO" indicates a tumor formed by transplanting SUCLA2 knockout cells, and "SUCLA2 R" indicates a tumor formed by transplanting SUCLA2-reconstituted cells.

図8は、チモキノンの投与開始から11日後の対照群及びTQ投与群のマウスから摘出した腫瘍塊の写真である。図8中、「Control」は対照群のマウスから摘出した腫瘍塊の写真であることを示し、「TQ」はTQ投与群のマウスから摘出した腫瘍塊の写真であることを示す。図8中、「SUCLA2-KO」はSUCLA2ノックアウト細胞を移植して形成された腫瘍を示し、「SUCLA2-R」はSUCLA2再構成細胞を移植して形成された腫瘍を示す。 Figure 8 shows photographs of tumor masses excised from mice in the control and TQ-administered groups 11 days after the start of thymoquinone administration. In Figure 8, "Control" shows a photograph of a tumor mass excised from a mouse in the control group, and "TQ" shows a photograph of a tumor mass excised from a mouse in the TQ-administered group. In Figure 8, "SUCLA2-KO" shows a tumor formed by transplanting SUCLA2 knockout cells, and "SUCLA2-R" shows a tumor formed by transplanting SUCLA2-reconstituted cells.

図9は、図8に示す腫瘍塊の腫瘍重量の測定結果を示すグラフである。図9中、グラフの縦軸は腫瘍重量を示し、「A2 KO」はSUCLA2ノックアウト細胞を移植して形成された腫瘍を示し、「A2 R」はSUCLA2再構成細胞を移植して形成された腫瘍を示し、「Cont」は対照群であることを示し、「TQ」はTQ投与群であることを示す。また、「*」はp<0.05で有意差が存在することを示し、「**」はp<0.01で有意差が存在することを示し、「ns」は有意差が存在しないことを示す。 Figure 9 is a graph showing the results of measuring the tumor weight of the tumor mass shown in Figure 8. In Figure 9, the vertical axis of the graph indicates tumor weight, "A2 KO" indicates a tumor formed by transplanting SUCLA2 knockout cells, "A2 R" indicates a tumor formed by transplanting SUCLA2 reconstituted cells, "Cont" indicates the control group, and "TQ" indicates the TQ administration group. In addition, "*" indicates a significant difference at p<0.05, "**" indicates a significant difference at p<0.01, and "ns" indicates no significant difference.

その結果、チモキノンの投与により、SUCLA2ノックアウト細胞を移植して形成された腫瘍の体積が有意に減少したことが明らかとなった。この結果は、チモキノンが、インビボでSUCLA2遺伝子の欠失を伴う癌に対する高い細胞傷害性を有することを示す。 As a result, it was found that administration of thymoquinone significantly reduced the volume of tumors formed by transplantation of SUCLA2 knockout cells. This result indicates that thymoquinone has high cytotoxicity against cancers with SUCLA2 gene deletion in vivo.

[実験例10]
(チモキノンを頻回投与した担癌マウスモデルの癌組織の免疫組織学的解析)
実験例10でTQ投与群及び対照群から摘出した腫瘍塊を4%パラホルムアルデヒド中、4℃で一晩固定し、定法にしたがってパラフィン包埋した。続いて、パラフィン包埋した腫瘍サンプルから、4μm厚の薄切標本を作製した。続いて、Histo-Clear(コスモバイオ社)を用いて脱パラフィンした後、エタノールでHisto-Clear(コスモバイオ社)を除去した。続いて、水道水を用いた流水洗浄を10分間行い、続いてPBSを用いて5分間の洗浄を3回行った。続いて、標準的なプロトコルにしたがって、ヘマトキシリン・エオジン染色及び免疫組織学染色を行った。
[Experimental Example 10]
(Immunohistological analysis of cancer tissue in a tumor-bearing mouse model administered thymoquinone repeatedly)
In Experimental Example 10, tumor masses excised from the TQ-administered group and the control group were fixed overnight at 4°C in 4% paraformaldehyde and embedded in paraffin according to a standard method. Then, 4 μm-thick slices were prepared from the paraffin-embedded tumor samples. Then, the samples were deparaffinized using Histo-Clear (Cosmo Bio), and the Histo-Clear (Cosmo Bio) was removed with ethanol. Then, the samples were washed with running tap water for 10 minutes, followed by washing three times with PBS for 5 minutes. Then, hematoxylin-eosin staining and immunohistochemical staining were performed according to a standard protocol.

免疫組織学染色では、10mMクエン酸緩衝液(pH6)を用いて加熱による抗原賦活処理を10分間行い、室温で冷却後、蒸留水を用いた5分間の洗浄を2回行った。続いて、3%Hを用いて内因性ペルオキシダーゼ賦活化処理を10分間行い、流水洗浄及びPBSを用いた洗浄を行った。 For immunohistochemical staining, antigen activation was performed by heating with 10 mM citrate buffer (pH 6) for 10 minutes, and after cooling at room temperature, washing was performed twice with distilled water for 5 minutes. Subsequently, endogenous peroxidase activation was performed with 3% H2O2 for 10 minutes, followed by washing with running water and PBS.

続いて、1%ウシ血清アルブミン(BSA)、5%ヤギ正常血清及び0.1%Triton-X100を含むPBSを用いてブロッキング処理を行った。続いて、1次抗体を反応させた。1次抗体として、抗切断カスパーゼ3抗体(セルシグナリングテクノロジー社)を使用した。それぞれ400倍に希釈して4℃で一晩インキュベートした。 Next, blocking was performed using PBS containing 1% bovine serum albumin (BSA), 5% normal goat serum, and 0.1% Triton-X100. The primary antibody was then reacted. Anti-cleaved caspase 3 antibody (Cell Signaling Technology) was used as the primary antibody. Each antibody was diluted 400-fold and incubated overnight at 4°C.

続いて、2次抗体として、EnVision+Dual Link System-HRP(マウス・ウサギ1次抗体両用タイプ、ダコ社)を切片に滴下し、HRPが接合したポリマーを反応させた。続いて、PBSによる5分間の洗浄を3回行い、Liquid DAB+ Substrate Chromogen System(ダコ社)を用いて発色反応を行った。 Next, EnVision+Dual Link System-HRP (a type for both mouse and rabbit primary antibodies, Dako) was dropped onto the sections as a secondary antibody, and the HRP-conjugated polymer was allowed to react. Then, the sections were washed three times with PBS for 5 minutes each, and a color reaction was carried out using Liquid DAB+ Substrate Chromogen System (Dako).

発色反応時間は5分間とした。発色反応の後、PBSで5分間の洗浄を3回行い、ヘマトキシリン溶液(サクラファインテックジャパン)で対比染色し、脱水及び透徹した。その後、VectaMount Permanent Mounting Medium(ベクターラボラトリーズ社)を用いて封入した。 The color reaction time was 5 minutes. After the color reaction, the sections were washed with PBS for 5 minutes three times, counterstained with hematoxylin solution (Sakura Finetech Japan), dehydrated, and cleared. Then, the sections were mounted using VectaMount Permanent Mounting Medium (Vector Laboratories).

続いて、顕微鏡観察を行い、切断カスパーゼ3陽性細胞の数を測定した。図10は、一視野中の切断カスパーゼ3陽性細胞の数を測定した結果を示すグラフである。図10中、「Cont.」は対照群から摘出した腫瘍塊の結果であることを示し、「TQ」はTQ投与群から摘出した腫瘍塊の結果であることを示し、「KO」はSUCLA2ノックアウト細胞を移植して形成された腫瘍の結果であることを示し、「-R」はSUCLA2再構成細胞を移植して形成された腫瘍の結果であることを示す。 Subsequently, microscopic observation was performed to measure the number of cleaved caspase 3-positive cells. Figure 10 is a graph showing the results of measuring the number of cleaved caspase 3-positive cells in one field of view. In Figure 10, "Cont." indicates the result of tumor masses excised from the control group, "TQ" indicates the result of tumor masses excised from the TQ-administered group, "KO" indicates the result of tumors formed by transplanting SUCLA2 knockout cells, and "-R" indicates the result of tumors formed by transplanting SUCLA2-reconstituted cells.

その結果、SUCLA2ノックアウト細胞を移植して形成された腫瘍にチモキノンを投与すると、切断カスパーゼ3陽性細胞の数が顕著に増加したことが明らかとなった。 The results showed that administration of thymoquinone to tumors formed by transplanting SUCLA2 knockout cells significantly increased the number of cleaved caspase 3-positive cells.

ところで、Gemininタンパク質は、細胞周期G1期において特異的に発現が減少することが知られているタンパク質である。更に検討を行った結果、SUCLA2ノックアウト細胞を移植して形成された腫瘍にチモキノンを投与すると、Geminin陽性細胞の数が有意に減少したことも明らかとなった。 Incidentally, Geminin protein is a protein whose expression is known to decrease specifically in the G1 phase of the cell cycle. Further investigation revealed that administration of thymoquinone to tumors formed by transplanting SUCLA2 knockout cells significantly reduced the number of Geminin-positive cells.

[実験例11]
(Cap analysis gene expression(CAGE)シーケンス法による細胞死誘導遺伝子の発現解析)
実験例5で作製したSUCLA2再構成細胞を1.2×10個/10cmディッシュに播種した。続いて、24時間培養後、終濃度が10μg/mLとなるようにチモキノンを添加し、5%CO、37℃で6時間培養した。続いて、細胞から全RNAを回収し、精製した。RNAの精製はRNeasy Mini Kit(キアゲン社)を用いてプロトコルにしたがって行った。
[Experimental Example 11]
(Expression analysis of cell death-inducing genes using Cap analysis gene expression (CAGE) sequencing method)
The SUCLA2 reconstituted cells prepared in Experimental Example 5 were seeded at 1.2 x 106 cells/10 cm dish. After culturing for 24 hours, thymoquinone was added to a final concentration of 10 μg/mL, and the cells were cultured at 5% CO2 and 37°C for 6 hours. Total RNA was then recovered from the cells and purified. RNA purification was performed using RNeasy Mini Kit (Qiagen) according to the protocol.

Bioanalyzer2100(アジレント・テクノロジー社)を用いて測定した、RNA integrity numberが7.0以上であり、吸光度比A260/280及び260/230が1.7以上である純度のRNAをCAGEライブラリ作成に用いた。 RNA with a purity of 7.0 or higher, and A260/280 and 260/230 of 1.7 or higher, as measured using a Bioanalyzer 2100 (Agilent Technologies), was used to create the CAGE library.

まず、逆転写酵素を用いてRNAの5’末端キャップよりcDNAを合成すると同時に任意のCAGEバーコードタグを付加した。続いて、NextSeq 550(イルミナ社)を用いてCAGEタグ付加cDNAのシーケンスを行い、得られた配列からリボソーム及びA/C/G/T以外の塩基を含むRNAを除去した後、ヒトhg19ゲノムにBurrows-Wheeler Aligner ソフトウェア(v0.5.9)を用いてマッピングした。 First, cDNA was synthesized from the 5'-end cap of RNA using reverse transcriptase, and an arbitrary CAGE barcode tag was added at the same time. Next, the CAGE-tagged cDNA was sequenced using NextSeq 550 (Illumina), and RNA containing ribosomes and bases other than A/C/G/T was removed from the obtained sequence, after which it was mapped to the human hg19 genome using Burrows-Wheeler Aligner software (v0.5.9).

遺伝子発現は、マッピングされたタグをREproducible CLUStering methodによりクラスタリングして解析した。ただし、最大irreproducible discovery rateが0.1及び最小tags per millionが0.1を満たさない遺伝子は排除した。 Gene expression was analyzed by clustering the mapped tags using the REproducible CLUSTERING method. However, genes that did not meet the maximum irreproducible discovery rate of 0.1 and the minimum tags per million of 0.1 were excluded.

発現変動遺伝子検出及びジーンオントロジー解析は、Weighted Average Differentiation法を用いて行った。また、発現変動遺伝子のデータセット解析はGene Set Enrichment Analysisにより行った。下記表2に、ジーンオントロジー解析の結果を示す、表2中、「GO Term」は生物学的プロセスを示し、「FDR」は偽発見率を示す。その結果、チモキノン処理によりアポトーシス実行に関わる遺伝子の発現変動が起こることが明らかとなった。 The detection of differentially expressed genes and gene ontology analysis were performed using the Weighted Average Differentiation method. Furthermore, the dataset analysis of differentially expressed genes was performed using Gene Set Enrichment Analysis. The results of the gene ontology analysis are shown in Table 2 below. In Table 2, "GO Term" indicates biological process, and "FDR" indicates false discovery rate. As a result, it was revealed that thymoquinone treatment causes changes in the expression of genes involved in the execution of apoptosis.

Figure 0007510144000007
Figure 0007510144000007

[実験例12]
(チモキノンによるアポトーシス誘導効果の検討)
実験例3で作製したSUCLA2ノックアウト細胞、及び、実験例5で作製したSUCLA2再構成細胞を、それぞれ6×10個/6cmディッシュとなるように播種した。播種と同時にチモキノンを終濃度が10μg/mLとなるように培地に添加し、6時間培養した。
[Experimental Example 12]
(Study of the apoptosis-inducing effect of thymoquinone)
The SUCLA2 knockout cells prepared in Experimental Example 3 and the SUCLA2 reconstituted cells prepared in Experimental Example 5 were seeded at 6 x 105 cells/6 cm dish. Simultaneously with the seeding, thymoquinone was added to the medium to a final concentration of 10 µg/mL, and the cells were cultured for 6 hours.

続いて、RIPA改変細胞溶解バッファーを用いて、タンパク質を抽出後、TaKaRa BCA Protein Assay Kit(タカラバイオ株式会社)にてタンパク質濃度を測定し、SDS-ポリアクリルアミドゲル電気泳動(PAGE)及びPVDF膜への転写を行った。続いて、ウエスタンブロッティングにより切断カスパーゼ3及び切断Poly(ADP-Ribose) Polymerase (PARP)を検出し、アポトーシス誘導効果を評価した。 Next, proteins were extracted using a RIPA modified cell lysis buffer, and the protein concentration was measured using the TaKaRa BCA Protein Assay Kit (Takara Bio Inc.), followed by SDS-polyacrylamide gel electrophoresis (PAGE) and transfer onto a PVDF membrane. Next, cleaved caspase 3 and cleaved Poly(ADP-Ribose) Polymerase (PARP) were detected by Western blotting to evaluate the apoptosis-inducing effect.

図11はウエスタンブロッティングの結果を示す写真である。図11中、「KO」はSUCLA2ノックアウト細胞の結果であることを示し、「-R」はSUCLA2再構成細胞の結果であることを示す。また、「DM」は対照としてDMSOを添加した結果であることを示し、「TQ」はチモキノンを添加した結果であることを示す。また、「Cont.」は親細胞株の結果であることを示す。その結果、チモキノン処理群ではアポトーシスの実行分子である切断カスパーゼ3のタンパク量が増加することが明らかとなった。 Figure 11 is a photograph showing the results of Western blotting. In Figure 11, "KO" indicates the results for SUCLA2 knockout cells, and "-R" indicates the results for SUCLA2 reconstituted cells. "DM" indicates the results when DMSO was added as a control, and "TQ" indicates the results when thymoquinone was added. "Cont." indicates the results for the parent cell line. As a result, it was revealed that the protein amount of cleaved caspase 3, which is the molecule that executes apoptosis, increased in the thymoquinone-treated group.

[実験例13]
(チモキノンによるアポトーシス誘導効果のZ-VAD-FMKによる阻害)
実験例3で作製したSUCLA2ノックアウト細胞、及び、実験例5で作製したSUCLA2再構成細胞を、それぞれ6×10個/6cmディッシュとなるように播種した。播種と同時に、終濃度10μg/mLのチモキノンを単独で、又は、終濃度20μMの細胞透過性の全カスパーゼ阻害剤であるZ-VAD-FMK(プロメガ社)と共に培地に添加し、5%CO、37℃で48時間培養した。
[Experimental Example 13]
(Z-VAD-FMK inhibits the apoptosis-inducing effect of thymoquinone)
The SUCLA2 knockout cells prepared in Experimental Example 3 and the SUCLA2 reconstituted cells prepared in Experimental Example 5 were seeded at 6 x 105 cells/6 cm dish. Simultaneously with the seeding, thymoquinone was added to the medium at a final concentration of 10 μg/mL either alone or together with a cell-permeable pan-caspase inhibitor, Z-VAD-FMK (Promega), at a final concentration of 20 μM, and the cells were cultured at 5% CO2 and 37°C for 48 hours.

続いて、培地中の浮遊細胞及び接着細胞を回収し、PBSで2回洗浄した。続いて、eBioscience Annexin V-FITC Apoptosis Detection Kit(サーモフィッシャーサイエンティフィック社)を用いてアネキシンV陽性細胞を染色した。また、ヨウ化プロピジウム(PI)で死細胞を染色した。続いて、FACS Canto II(BDバイオサイエンス社)を用いて各細胞を解析した。 Next, the floating and adherent cells in the medium were collected and washed twice with PBS. Next, Annexin V-positive cells were stained using eBioscience Annexin V-FITC Apoptosis Detection Kit (Thermo Fisher Scientific). Dead cells were stained with propidium iodide (PI). Next, each cell was analyzed using FACS Canto II (BD Biosciences).

図12は、フローサイトメトリー解析の結果を示すグラフである。図12中、縦軸は、アネキシンV陽性細胞(アポトーシスを起こした細胞)の割合(%)を示し、「SUCLA2-KO」はSUCLA2ノックアウト細胞の結果であることを示し、「SUCLA2-R」はSUCLA2再構成細胞の結果であることを示す。また、「DMSO」は対照としてDMSOを添加した結果であることを示し、「TQ」はチモキノンを添加した結果であることを示し、「TQ+Z-VAD-FMK」はチモキノン及びZ-VAD-FMKを添加した結果であることを示す。また、「N.S」は有意差が認められなかったことを示す。 Figure 12 is a graph showing the results of flow cytometry analysis. In Figure 12, the vertical axis indicates the percentage of annexin V positive cells (cells undergoing apoptosis), "SUCLA2-KO" indicates the results for SUCLA2 knockout cells, and "SUCLA2-R" indicates the results for SUCLA2 reconstituted cells. "DMSO" indicates the results when DMSO was added as a control, "TQ" indicates the results when thymoquinone was added, and "TQ+Z-VAD-FMK" indicates the results when thymoquinone and Z-VAD-FMK were added. "N.S." indicates that no significant difference was observed.

その結果、SUCLA2ノックアウト細胞では、チモキノンの投与によりアポトーシスが誘導され、チモキノンと共にZ-VAD-FMKを添加すると、アポトーシスが抑制されることが明らかとなった。 As a result, it was found that administration of thymoquinone induced apoptosis in SUCLA2 knockout cells, and that addition of Z-VAD-FMK together with thymoquinone inhibited apoptosis.

本発明は、SUCLA2遺伝子の欠失を伴う癌を治療する新たな技術を提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a new technology for treating cancer associated with deletion of the SUCLA2 gene.

Claims (2)

下記式(1)で表される化合物を有効成分とする、Succinate-CoA Ligase ADP-Forming Beta Subunit(SUCLA2)遺伝子の欠失を伴う前立腺癌用抗癌剤。
Figure 0007510144000008
An anticancer agent for prostate cancer associated with deletion of the Succinate-CoA Ligase ADP-Forming Beta Subunit (SUCLA2) gene, comprising as an active ingredient a compound represented by the following formula (1):
Figure 0007510144000008
前記前立腺癌が、RB Transcriptional Corepressor 1(RB1)遺伝子を更に欠失している、請求項1に記載の抗癌剤。 The anticancer agent according to claim 1, wherein the prostate cancer further lacks the RB Transcriptional Corepressor 1 (RB1) gene.
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