JPWO2011052749A1 - 抗がん剤の感受性の判定方法 - Google Patents

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Abstract

個々の患者の治療反応性を判別できる抗がん剤感受性判定マーカー及びそれを利用する新たながん治療手段を提供する。質量分析計において、本体もしくはそのフラグメントがm/z 5,300〜5,400のピークとして検出されるタンパク質、m/z 6,130〜6,230のピークとして検出されるタンパク質、m/z 7,000〜7,080のピークとして検出されるタンパク質、m/z 7,840〜7,920のピークとして検出されるタンパク質、m/z 8,920〜9,000のピークとして検出されるタンパク質、m/z 12,440〜12,560のピークとして検出されるタンパク質、m/z 17,100〜17,270のピークとして検出されるタンパク質、m/z 18,290〜18,470のピークとして検出されるタンパク質、m/z 24,660〜24,750のピークとして検出されるタンパク質、m/z 35,980〜36,290のピークとして検出されるタンパク質、m/z 8,650〜8,750のピークとして検出されるタンパク質、m/z 9,100〜9,200のピークとして検出されるタンパク質、m/z 11,760〜11,890のピークとして検出されるタンパク質、及びS100A10から選ばれるタンパク質からなる抗がん剤感受性判定マーカー。

Description

本発明は、対象となる患者のがんが、使用しようとする抗がん剤に治療反応性を有するか否かを判定するために用いる抗がん剤感受性判定マーカー及びその応用に関する。
抗がん剤には、アルキル化剤、白金製剤、代謝拮抗剤、抗がん性抗生物質、抗がん性植物アルカロイド等の種類がある。そしてこれらの抗がん剤には、がんの種類によって効果を示す場合と効果を示さない場合がある。しかし、有効であると認められている種類のがんであっても、個々の患者によって効果を示す場合と効果を示さない場合があることが知られている。このような個々の患者のがんに対して抗がん剤が効果を示すか否かを抗がん剤感受性という。
オキサリプラチン(SP−4−2)−[(1R,2R)−cyclohexane−1,2−diamine−κN,κN’][ethanedioato(2−)−κO1,κO2]platinum(IUPAC)は第三世代白金錯体系抗悪性腫瘍薬である。作用機序は先行薬剤であるシスプラチン(CDDP)やカルボプラチン(CBDCA)と同様、DNA塩基との架橋形成によるDNA合成阻害、蛋白合成阻害と考えられているが、CDDPやCBDCAが無効な大腸癌に対してもオキサリプラチン(L−OHP)は抗腫瘍効果を示し、従来の白金錯体系抗悪性腫瘍薬とは異なる抗腫瘍スペクトルを示す。アメリカでは2004年1月にフルオロウラシル(5−FU)/レボホリナート(LV)との併用で転移性結腸・直腸癌のファーストライン治療として承認されており、日本においても2005年4月、「治癒切除不能な進行・再発の結腸・直腸癌」に対するレボホリナート及びフルオロウラシルの静脈内持続投与法との併用(FOLFOX4法)にて薬価収載された。進行再発大腸癌の治療は、1990年代前半まで行なわれていた5−FU/LV療法での生存率は10〜12ヶ月であったのに対し、オキサリプラチンを加えたFOLFOX療法での生存期間は19.5ヶ月とほぼ2倍にまで到達している。さらに2009年8月には、同じくレボホリナート及びフルオロウラシルの静脈内持続投与法との併用による「結腸癌における術後補助化学療法」が効能・効果として追加され、大腸癌患者での使用拡大と有益性が期待できる薬剤である。
しかし、それでもなお進行再発大腸癌に対するFOLFOX療法の奏効率は50%程度であり、換言すれば治療を受けた患者の半数は効果が得られていないことを意味する。また、オキサリプラチンの使用により好中球減少症のほか高頻度の末梢神経障害を呈し、これは致死的副作用ではないものの治療継続を困難にする因子ともなっている。したがって、治療開始前に効果の期待できる患者(レスポンダー)と、効果の期待できない患者(ノンレスポンダー)を予測し、治療反応性を早期に診断できるバイオマーカーにより、有効性と安全性の高い化学療法が実現する。
プラチナベースの化学療法に対する感受性/耐性因子に関する報告は多いが、それらはシスプラチンを対象としたものが多く、構造的・機能的に関連するオキサリプラチンの治療反応性については主に、
1)オキサリプラチンによりもたらされる損傷DNAの除去・修復能の亢進
2)細胞内におけるオキサリプラチン(活性化体)の不活化(解毒)
3)オキサリプラチンの細胞内蓄積量の低下
などが関与していると考えられている。大腸癌患者を対象にしたオキサリプラチン+5−FU併用療法における治療反応性や予後予測因子として1)〜3)と関連する研究が行われている。
1)に関しては、ヌクレオチド除去修復(nucleotide excision repair:NER)に重要な役割を果たすExcision repair cross−complementing group 1(ERCC1)について、腫瘍内ERCC1遺伝子発現量が予後因子であるとする報告(非特許文献1)や、ERCC1の一塩基多型(SNP)の一つであるC118TについてC/Cホモ接合体を有する患者では、少なくとも1つ以上のTアレルを有する患者よりも良好な生存率が報告されている(非特許文献2)。Xeroderma pigmentosum D(XPD、ERCC2としても知られている)ではLys751Glnのアミノ酸変異を伴う遺伝多型が腫瘍縮小率や生存期間に関与するとの報告がなされている(非特許文献2、3)。塩基除去修復(base excision repair:BER)においては、アルキル化剤への曝露などにより形成されるDNA一本鎖切断の効率的な修復に関わると考えられているタンパク質をコードするX−ray repair cross−complementing group 1(XRCC1)のArg399Glnのアミノ酸変異を伴う遺伝多型と腫瘍縮小効果との関係が報告されたが(非特許文献4)、同じ患者を対象としたその後の解析により臨床予後には影響しないことが報告されている(非特許文献2)。シスプラチンへの感受性低下にはDNAミスマッチ修復(DNA mismatch repair:MMR)も関与していると考えられているが、in vitroの検討ではオキサリプラチンによるDNA損傷部位の修復にMMRは関与しないことが報告されている(非特許文献5)。
2)に関して、Glutathione−S−transferase(GST)は解毒・代謝の第II相反応を担う酵素の一つであり、DNA白金付加体とglutathioneとの抱合体形成を触媒することで、薬剤を不活化する。GSTサブタイプのうち、GSTP1は大腸癌での発現量が高く、Ile105Valのアミノ酸変異を伴う遺伝多型と生存期間が関連する(生存期間の中央値:Ile/Ile 7.9ヶ月、Ile/Val 13.3ヶ月、Val/Val 24.9ヶ月)ことが報告されている(非特許文献6)。
3)に関しては、培養細胞を用いた検討では、有機カチオントランスポーター(OCTs)がオキサリプラチンの細胞内への輸送と感受性に関与することが報告されている他(非特許文献7)、ATP7A、ATP7Bなどの銅や重金属の輸送に関与するトランスポーターと感受性との関連についても報告されている(非特許文献8、9)。ただし、これらの発現とオキサリプラチン治療反応性との関連について臨床的検討は行なわれていない。
FOLFOX療法を受けた進行大腸癌患者を対象とした最近の臨床研究においては、ERCC1の遺伝多型(Asn118Asn)とXPDの遺伝多型(Lys751Gln)が独立して無増悪期間(PFS)と関連することが報告されているが、GSTP1(Ile105Val)についてはPFSとの関連は見出されず、オキサリプラチン誘発神経毒性と関連する傾向が認められている(非特許文献10)。
In vitroの検討では、白金錯体系の先行薬剤であるシスプラチンの耐性関連因子については数多くの報告がなされており、オキサリプラチンについてもFAS/FASL、Bcl−xLなどのアポトーシス関連因子との関連も報告されている(非特許文献11、12)。しかし、オキサリプラチンはシスプラチンとはがん種により異なる治療反応性を示すことに加え、オキサリプラチンの細胞障害活性を担う白金DNA付加体に対するがん細胞の細胞応答はほとんど解明されておらず、オキサリプラチンを用いた化学療法に対する治療反応性を予測し得る明確なバイオマーカーは未だ確立されていない。
フルオロウラシルは、1957年に開発されたフッ化ピリミジン系抗癌剤であり、今なお消化器癌化学療法の基本となる薬剤である。がん細胞に取り込まれたフルオロウラシルは、活性代謝物fluorodeoxyuridine−5’−monophosphate(FdUMP)によるthymidylate synthase(TS)の阻害が惹起するDNA合成阻害を主たる作用機序とする他、同じく活性代謝物である5−fluorouridine triphosphate(FUTP)によるRNA機能障害などにより殺細胞効果を発揮する。
フッ化ピリミジン系抗癌剤の治療応答性の予測についてはこれまで多くの研究がなされているが、とくにフルオロウラシルの分解酵素であるdihydropyrimidine dehydrogenase(DPD)と活性代謝物の標的酵素であるthymidylate synthase(TS)についての報告が多い。フルオロウラシル異化代謝の律速酵素であるDPDを高発現している腫瘍ではフルオロウラシル耐性であることが報告されているが(非特許文献13)、臨床検体を用いての検証報告は多くはない。TS発現については、酵素活性、タンパク質及びRNAレベルなどの測定法によらず、その多寡がフッ化ピリミジン系抗癌剤の治療効果規定因子となり得ることが報告されている(非特許文献14、15)。しかし、すべての報告において必ずしも一致する結果は得られておらず、さらにフルオロウラシルに対する治療反応性を治療早期に予測する明確なバイオマーカーは知られていない。
また、フルオロウラシル耐性の転移性大腸癌患者において、腫瘍内ERCC1及びTSのmRNA発現量が5−FU/L−OHP併用療法に対する治療反応性予測因子となることも報告されている(非特許文献16)。しかし最近の、進行性大腸癌患者を対象とした化学療法に対する治療反応性バイオマーカーに関する大規模前向き臨床試験(FOCUS Trial)の報告では、ERCC1は5−FU/L−OHP併用療法の有意な効果予測因子とはならず、Topoisomerase−1(Topo1)のみが弱い関連を示したのみであった(非特許文献17)。このことは、5−FU/L−OHP併用療法によって高い治療効果が期待できる患者を確実に見出すことができるバイオマーカーは未だ確立されていないことを示している。さらに、一般にがん化学療法の治療スケジュールは長期に渡るため、治療継続中における抗がん剤に対する感受性の経時的モニターは治療継続の是非の判定を可能とし、患者負担や副作用軽減につながるのみならず医療経済の観点からも有用であると考えられる。個々の患者における治療反応性を予測、そして早期に診断して適切な薬剤や治療レジメンを選択する「個別化治療」実現のためには、5−FU、L−OHP、及び5−FU/L−OHP併用時の効果予測もしくは治療応答性の早期診断を可能とするバイオマーカーの確立は急務である。
J.Clin.Oncol.19,4298−4304(2001) Br.J.Cancer 91,344−354(2004) Cancer Res 61,8654−8658(2001) Anticancer Res.21,3075−3079(2001) Cancer Res.56,4881−4886(1996) J.Natl.Cancer Inst.94,936−942(2002) Cancer Res.66,8847−8857(2006) Mol.Pharmacol.66,25−32(2004) Clin.Cancer Res.10,4661−4669(2004) J.Clin.Oncol.25,1247−1254(2007) Clin.Cancer Res.11,4770−4774(2005) J.Biol.Chem.279,46113−46121(2004) European Journal of Cancer 2004;40:939−950. Cancer Treatment Reviews 2002;28:27−47. J Clin Oncol 2004;22:529−536. J Clin Oncol 2001;19:4298−4304. J Clin Oncol 2008;26:2690−2698.
本発明の目的は、個々の患者の治療反応性を判別できる抗がん剤感受性判定マーカー及びそれを利用する新たながん治療手段を提供することにある。
そこで本発明者らは、ヒトがん細胞株を培養し、薬剤曝露後の細胞内タンパク質の経時的発現変化を、表面エンハンス型レーザー脱離イオン化飛行時間型質量分析計(SELDI−TOF MS)を用いて網羅的に解析することにより、抗がん剤感受性判定マーカーの探索を行なった。5−FU、L−OHP、及び両者の併用(5−FU/L−OHP)に対して高感受性、低感受性を示す2種類のヒト大腸癌細胞に対して、5−FU単剤、L−OHP単剤、5−FU/L−OHP併用にて曝露し、薬剤曝露後の細胞内タンパク質の経時的発現変化を検討した。その結果、5−FU曝露後に、高感受性細胞と低感受性細胞において、細胞内発現レベルの異なる経時的変化が認められるピークを見出し、そのピークが、質量分析計において、本体もしくはそのフラグメントがm/z 5,300〜5,400のピークとして検出されるタンパク質、m/z 6,130〜6,230のピークとして検出されるタンパク質、m/z 7,000〜7,080のピークとして検出されるタンパク質、m/z 7,840〜7,920のピークとして検出されるタンパク質、m/z 17,100〜17,270のピークとして検出されるタンパク質、m/z 18,290〜18,470のピークとして検出されるタンパク質、m/z 24,660〜24,750のピークとして検出されるタンパク質、m/z 35,980〜36,290のピークとして検出されるタンパク質、m/z 9,100〜9,200のピークとして検出されるタンパク質、カルシウム結合タンパク質S100A10であることを見出した。
同様に、L−OHP曝露後に、高感受性細胞と低感受性細胞において、細胞内発現レベルの異なる経時的変化が認められるピークを見出し、そのピークが、質量分析計において、本体もしくはそのフラグメントがm/z 5,300〜5,400のピークとして検出されるタンパク質、m/z 6,130〜6,230のピークとして検出されるタンパク質、m/z 7,000〜7,080のピークとして検出されるタンパク質、m/z 7,840〜7,920のピークとして検出されるタンパク質、m/z 12,440〜12,560のピークとして検出されるタンパク質、m/z 17,100〜17,270のピークとして検出されるタンパク質、m/z 18,290〜18,470のピークとして検出されるタンパク質、m/z 24,660〜24,750のピークとして検出されるタンパク質、m/z 35,980〜36,290のピークとして検出されるタンパク質、m/z 9,100〜9,200のピークとして検出されるタンパク質であることを見出した。
さらに、5−FU/L−OHP併用曝露後に、高感受性細胞と低感受性細胞において、細胞内発現レベルの異なる経時的変化が認められるピークを見出し、そのピークが、質量分析計において、本体もしくはそのフラグメントがm/z 5,300〜5,400のピークとして検出されるタンパク質、m/z 6,130〜6,230のピークとして検出されるタンパク質、m/z 7,000〜7,080のピークとして検出されるタンパク質、m/z 7,840〜7,920のピークとして検出されるタンパク質、m/z 8,920〜9,000のピークとして検出されるタンパク質、m/z 12,440〜12,560のピークとして検出されるタンパク質、m/z 17,100〜17,270のピークとして検出されるタンパク質、m/z 18,290〜18,470のピークとして検出されるタンパク質、m/z 24,660〜24,750のピークとして検出されるタンパク質、m/z 35,980〜36,290のピークとして検出されるタンパク質、m/z 9,100〜9,200のピークとして検出されるタンパク質、カルシウム結合タンパク質S100A10であることを見出した。
また、高感受性細胞と低感受性細胞において、薬剤曝露前の細胞内発現レベルが異なるピークを見出し、そのピークが、質量分析計において、本体もしくはそのフラグメントがm/z 6,130〜6,230のピークとして検出されるタンパク質、m/z 17,100〜17,270のピークとして検出されるタンパク質、m/z 8,650〜8,750のピークとして検出されるタンパク質、m/z 11,760〜11,890のピークとして検出されるタンパク質であることを見出した。
かかる知見に基づき、さらに検討した結果、がん患者由来の生体試料中の当該タンパク質の濃度を測定すれば、当該がん患者のがんが、5−FU、L−OHP、或いは5−FU/L−OHPの併用療法に対して感受性を有するか否かを判定できること、また、これらの物質の発現変動を指標とすれば抗がん剤感受性亢進剤のスクリーニングが可能になること、さらに当該抗がん剤感受性亢進剤と感受性亢進の対象となる抗がん剤を併用すれば、当該抗がん剤の治療効果が飛躍的に向上することを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、質量分析計において、本体もしくはそのフラグメントがm/z 5,300〜5,400のピークとして検出されるタンパク質(以下、タンパク質Aという)、m/z 6,130〜6,230のピークとして検出されるタンパク質(以下、タンパク質Bという)、m/z 7,000〜7,080のピークとして検出されるタンパク質(以下、タンパク質Cという)、m/z 7,840〜7,920のピークとして検出されるタンパク質(以下、タンパク質Dという)、m/z 8,920〜9,000のピークとして検出されるタンパク質(以下、タンパク質Eという)、m/z 12,440〜12,560のピークとして検出されるタンパク質(以下、タンパク質Gという)、m/z 17,100〜17,270のピークとして検出されるタンパク質(以下、タンパク質Hという)、m/z 18,290〜18,470のピークとして検出されるタンパク質(以下、タンパク質Iという)、m/z 24,660〜24,750のピークとして検出されるタンパク質(以下、タンパク質Jという)、m/z 35,980〜36,290のピークとして検出されるタンパク質(以下、タンパク質Kという)、m/z 8,650〜8,750のピークとして検出されるタンパク質(以下、タンパク質Lという)、m/z 9,100〜9,200のピークとして検出されるタンパク質(以下、タンパク質Mという)、及びm/z 11,760〜11,890のピークとして検出されるタンパク質(以下、タンパク質Nという)から選ばれるタンパク質からなる抗がん剤感受性判定マーカーを提供するものである。
また、本発明は、カルシウム結合タンパク質S100A10(以下、タンパク質Fという)からなる、フルオロウラシル又はその塩、又はフルオロウラシル又はその塩とオキサリプラチン又はその塩との組み合わせからなる抗がん剤の感受性判定マーカーを提供するものである。
また、本発明は、検体中の上記のタンパク質A〜Nを測定することを特徴とする抗がん剤感受性の判定方法を提供するものである。
また、本発明は、検体中の上記のタンパク質A〜Nを測定するためのプロトコールを含むことを特徴とする抗がん剤感受性の判定方法を実施するためのキットを提供するものである。
さらに本発明は、上記のタンパク質A〜Nの発現変動を指標とする抗がん剤感受性亢進剤のスクリーニング方法を提供するものである。
さらにまた本発明は、上記のスクリーニング方法により得られた抗がん剤感受性亢進剤を提供するものである。
さらに本発明は、上記の抗がん剤感受性亢進剤と、感受性亢進の対象となる抗がん剤とを組み合せてなるがん治療用組成物を提供するものである。
さらに本発明は、抗がん剤感受性を判定するための上記タンパク質A〜Nを提供するものである。
本発明の抗がん剤感受性判定マーカーを用いれば、個々の患者の抗がん剤感受性を治療開始前もしくは治療開始後早期に適確に判定できる結果、治療効果の高い抗がん剤の選択が可能となる。さらに効果が得られない抗がん剤の使用を回避できるため不必要な副作用を回避できる。また、抗がん剤を用いた治療スケジュールは長期に及ぶため、治療継続中においても治療サイクルごとに抗がん剤感受性を判定することにより、そのがんにおける抗がん剤に対する感受性の経時的評価が可能となり、治療を継続すべきか否かの判定ができる。その結果、治療効果の得られない抗がん剤の継続投与に伴うがんの進行、副作用の増大を防止でき、患者の負担軽減、医療費の削減にもつながる。
さらに、また、このマーカーを用いれば、抗がん剤感受性を亢進させる薬剤がスクリーニングでき、その対象となった抗がん剤と抗がん剤感受性亢進剤とを併用すれば、がん治療効果が飛躍的に向上する。本発明の抗がん剤感受性判定マーカーの測定試薬は、抗がん剤感受性判定試薬として有用である。
HCT116及びDLD−1における5−FU、L−OHP、5−FU/L−OHP併用に対する生存率(%)を示す図である。 HCT116及びDLD−1における5−FU、L−OHP、5−FU/L−OHP併用曝露後のタンパク質Aの細胞内レベルの経時的変化を示す図である。 HCT116及びDLD−1における5−FU、L−OHP、5−FU/L−OHP併用曝露後のタンパク質Bの細胞内レベルの経時的変化を示す図である。 HCT116及びDLD−1における5−FU、L−OHP、5−FU/L−OHP併用曝露後のタンパク質Cの細胞内レベルの経時的変化を示す図である。 HCT116及びDLD−1における5−FU、L−OHP、5−FU/L−OHP併用曝露後のタンパク質Dの細胞内レベルの経時的変化を示す図である。 HCT116及びDLD−1における5−FU/L−OHP併用曝露後のタンパク質Eの細胞内レベルの経時的変化を示す図である。 HCT116及びDLD−1における5−FU、L−OHP、5−FU/L−OHP併用曝露後のタンパク質Fの細胞内レベルの経時的変化を示す図である。 HCT116及びDLD−1におけるL−OHP、5−FU/L−OHP併用曝露後のタンパク質Gの細胞内レベルの経時的変化を示す図である。 HCT116及びDLD−1における5−FU、L−OHP、5−FU/L−OHP併用曝露後のタンパク質Hの細胞内レベルの経時的変化を示す図である。 HCT116及びDLD−1における5−FU、L−OHP、5−FU/L−OHP併用曝露後のタンパク質Iの細胞内レベルの経時的変化を示す図である。 HCT116及びDLD−1における5−FU、L−OHP、5−FU/L−OHP併用曝露後のタンパク質Jの細胞内レベルの経時的変化を示す図である。 HCT116及びDLD−1における5−FU、L−OHP、5−FU/L−OHP併用曝露後のタンパク質Kの細胞内レベルの経時的変化を示す図である。 HCT116及びDLD−1におけるウエスタンブロット法を用いたS100A10の検出を示す図である。 HCT116及びDLD−1における5−FU、L−OHP、5−FU/L−OHP併用曝露後のタンパク質Mの細胞内レベルの経時的変化を示す図である。
本発明における抗がん剤感受性判定マーカーは、タンパク質A〜Nであり、より詳細には表面エンハンス型レーザー脱離イオン化飛行時間型質量分析計(SELDI−TOF MS)において、陽イオン交換チップを用いてpH4.5の条件で、それぞれ質量分析計において、本体もしくはそのフラグメントがm/z 5,300〜5,400のピークとして検出されるタンパク質(タンパク質A)、本体もしくはそのフラグメントがm/z 6,130〜6,230のピークとして検出されるタンパク質(タンパク質B)、本体もしくはそのフラグメントがm/z 7,000〜7,080のピークとして検出されるタンパク質(タンパク質C)、本体もしくはそのフラグメントがm/z 7,840〜7,920のピークとして検出されるタンパク質(タンパク質D)、本体もしくはそのフラグメントがm/z 8,920〜9,000のピークとして検出されるタンパク質(タンパク質E)、本体もしくはそのフラグメントがm/z 11,020〜11,120のピークとして検出されるタンパク質(タンパク質F)、本体もしくはそのフラグメントがm/z 12,440〜12,560のピークとして検出されるタンパク質(タンパク質G)、本体もしくはそのフラグメントがm/z 17,100〜17,270のピークとして検出されるタンパク質(タンパク質H)、本体もしくはそのフラグメントがm/z 18,290〜18,470のピークとして検出されるタンパク質(タンパク質I)、本体もしくはそのフラグメントがm/z 24,660〜24,750のピークとして検出されるタンパク質(タンパク質J)、本体もしくはそのフラグメントがm/z 35,980〜36,290のピークとして検出されるタンパク質(タンパク質K)、本体もしくはそのフラグメントがm/z 8,650〜8,750のピークとして検出されるタンパク質(タンパク質L)、本体もしくはそのフラグメントがm/z 9,100〜9,200のピークとして検出されるタンパク質(タンパク質M)、本体もしくはそのフラグメントがm/z 11,760〜11,890のピークとして検出されるタンパク質(タンパク質N)である。
後記実施例に示すように、タンパク質Fは、カルシウム結合タンパク質S100A10であることが判明している。S100A10は、カルシウム結合EF−handモチーフをもつS100タンパク質ファミリーの一員として知られている。さらに、S100A10は、自身のダイマーと、アネキシンA2(Annexin−2、Annexin II、Lipocortin II、Calpactin I heavy chain、Chromobindin−8、p36、Protein I、Placental anticoagulant protein IV、PAP−IV)のダイマーによりヘテロテトラマーを形成することも知られていることから、アネキシンA2もS100A10と同様に、抗がん剤感受性の判定マーカーとして使用できる可能性がある。
タンパク質A〜C、F、H〜Kは、後記実施例に示すように、培養がん細胞の細胞内タンパク質の発現をSELDI−TOF MSを用いて検討した結果、5−FU曝露後、5−FUに対して低感受性であるDLD−1で細胞内レベルの上昇が認められた。一方、5−FUに対して高感受性であるHCT116では顕著な相違は認められなかった。従って、タンパク質A〜C、F、H〜Kは、抗がん剤感受性判定マーカー、特に5−FUの抗がん剤感受性判定マーカーとして有用である。
タンパク質D、Mは、後記実施例に示すように、5−FU曝露後、5−FUに対して高感受性であるHCT116で細胞内レベルの低下が認められた。一方、5−FUに対して低感受性であるDLD−1では顕著な相違は認められなかった。従って、タンパク質D、Mは、抗がん剤感受性判定マーカー、特に5−FUの抗がん剤感受性判定マーカーとして有用である。
タンパク質A〜C、G〜Kは、後記実施例に示すように、L−OHP曝露後、L−OHPに対して低感受性であるDLD−1で細胞内レベルの上昇が認められた。一方、L−OHPに対して高感受性であるHCT116では顕著な相違は認められなかった。従って、タンパク質A〜C、G〜Kは、抗がん剤感受性判定マーカー、特にL−OHPの抗がん剤感受性判定マーカーとして有用である。
なお、タンパク質F(カルシウム結合タンパク質S100A10)がL−OHPの抗がん剤感受性判定マーカーとして利用できることは、本発明者らによる先行出願(WO2009/96196号国際公開パンフレット)で既に明らかになっており、今回の実施例でも同様の結果が得られた。
タンパク質D、Mは、後記実施例に示すように、L−OHP曝露後、L−OHPに対して高感受性であるHCT116で細胞内レベルの低下が認められた。一方、L−OHPに対して低感受性であるDLD−1では顕著な相違は認められなかった。従って、タンパク質D、Mは、抗がん剤感受性判定マーカー、特にL−OHPの抗がん剤感受性判定マーカーとして有用である。
タンパク質A〜C、F、H〜Kは、後記実施例に示すように、5−FU/L−OHP併用曝露後、5−FU/L−OHP併用に対して低感受性であるDLD−1で細胞内レベルの上昇が認められた。一方、5−FU/L−OHP併用に対して高感受性であるHCT116では顕著な相違は認められなかった。従って、タンパク質A〜C、F、H〜Kは、抗がん剤感受性判定マーカー、特に5−FU/L−OHP併用時の抗がん剤感受性判定マーカーとして有用である。前記のようにタンパク質FがL−OHPの抗がん剤感受性判定マーカーとして有用であることは知られていたが、当該タンパク質Fが5−FU/L−OHP併用時の抗がん剤感受性マーカーとして有用であることは今回初めて得られた知見である。
タンパク質E、Gは、後記実施例に示すように、5−FU/L−OHP併用曝露後、5−FU/L−OHPに対して高感受性であるHCT116で細胞内レベルの上昇が認められた。一方、5−FU/L−OHPに対して低感受性であるDLD−1では顕著な相違は認められなかった。従って、タンパク質E、Gは、抗がん剤感受性判定マーカー、特に5−FU/L−OHP併用時の抗がん剤感受性判定マーカーとして有用である。
タンパク質D、Mは、後記実施例に示すように、5−FU/L−OHP併用曝露後、5−FU/L−OHPに対して高感受性であるHCT116で細胞内レベルの低下が認められた。一方、5−FU/L−OHPに対して低感受性であるDLD−1では顕著な相違は認められなかった。従って、タンパク質D、Mは、抗がん剤感受性判定マーカー、特に5−FU/L−OHP併用時の抗がん剤感受性判定マーカーとして有用である。
タンパク質B、H、L、Nは、後記実施例に示すように、5−FU、L−OHP、5−FU/L−OHP併用のいずれに対しても高感受性であるHCT116における薬剤曝露前(非曝露時)の細胞内レベルが、上記いずれの薬剤に対しても低感受性であるDLD−1と比較して有意に高い値を示した。従って、タンパク質B、H、L、Nは、抗がん剤感受性判定マーカー、特に5−FU、L−OHP、5−FU/L−OHP併用時の抗がん剤感受性判定マーカーとして有用である。
本発明の抗がん剤感受性判定マーカーの対象となる抗がん剤としては特に限定されないが、例えばオキサリプラチン、シクロフォスファミド(cyclophosphamide)、イフォスファミド(ifosfamide)、チオテパ(thiotepa)、メルファラン(melphalan)、ブスルファン(busulfan)、ニムスチン(nimustine)、ラニムスチン(ranimustine)、ダカルバジン(dacarbazine)、プロカルバジン(procarbazine)、テモゾロミド(temozolomide)、シスプラチン(cisplatin)、カルボプラチン(carboplatin)、ネダプラチン(nedaplatin)、メトトレキサート(methotrexate)、ペメトレキセド(pemetrexed)、フルオロウラシル(fluorouracil)、テガフール/ウラシル(tegaful・uracil)、ドキシフルリジン(doxifluridine)、テガフール/ギメラシル/オテラシル(tegaful・gimeracil・oteracil)、カペシタビン(capecitabine)、シタラビン(cytarabine)、エノシタビン(enocitabine)、ゲムシタビン(gemcitabine)、6−メルカプトプリン(6−mercaptopurine)、フルダラビン(fuludarabin)、ペントスタチン(pentostatin)、クラドリビン(cladribine)、ヒドロキシウレア(hydroxyurea)、ドキソルビシン(doxorubicin)、エピルビシン(epirubicin)、ダウノルビシン(daunorubicin)、イダルビシン(idarubicine)、ピラルビシン(pirarubicin)、ミトキサントロン(mitoxantrone)、アムルビシン(amurubicin)、アクチノマイシンD(actinomycin D)、ブレオマイシン(bleomycine)、ペプレオマイシン(pepleomycin)、マイトマイシンC(mytomycin C)、アクラルビシン(aclarubicin)、ジノスタチン(zinostatin)、ビンクリスチン(vincristine)、ビンデシン(vindesine)、ビンブラスチン(vinblastine)、ビノレルビン(vinorelbine)、パクリタキセル(paclitaxel)、ドセタキセル(docetaxel)、イリノテカン(irinotecan)、イリノテカン活性代謝物(SN−38)、ノギテカン(nogitecan、topotecan)、エトポシド(etoposide)、プレドニゾロン(prednisolone)、デキサメタゾン(dexamethasone)、タモキシフェン(tamoxifen)、トレミフェン(toremifene)、メドロキシプロゲステロン(medroxyprogesterone)、アナストロゾール(anastrozole)、エキセメスタン(exemestane)、レトロゾール(letrozole)、リツキシマブ(rituximab)、イマチニブ(imatinib)、ゲフィチニブ(gefitinib)、ゲムツズマブ・オゾガマイシン(gemtuzumab ozogamicin)、ボルテゾミブ(bortezomib)、エルロチニブ(erlotinib)、セツキシマブ(cetuximab)、ベバシズマブ(bevacizumab)、スニチニブ(sunitinib)、ソラフェニブ(sorafenib)、ダサチニブ(dasatinib)、パニツムマブ(panitumumab)、アスパラギナーゼ(asparaginase)、トレチノイン(tretinoin)、三酸化ヒ素(arsenic trioxide)、又はそれらの塩、又はそれらの活性代謝物等が挙げられる。このうちフッ化ピリミジン系抗がん剤、白金錯体系抗がん剤が好ましく、特にフルオロウラシル、オキサリプラチン又はそれらの塩が好ましい。さらに、フルオロウラシル又はその塩と、オキサリプラチン又はその塩との併用剤において好適に利用することができる。
本発明の抗がん剤感受性判定マーカーを用いて抗がん剤感受性を判定するには、検体中のタンパク質A〜Nを測定すればよい。ここで、検体としては、がんを有する被験者(がん患者)由来の生体試料、例えば血液、血清、血漿、がん組織生検検体、がん摘出手術標本、便、尿、腹水、胸水、脳脊髄液、喀痰等が挙げられるが、血清が特に好ましい。
また、本発明の対象となるがんとしては、咽頭がんを代表とする口唇、口腔及び咽頭がん、食道がん、胃がん、結腸・直腸がんなどを代表とする消化器がん、肺がんを代表とする呼吸器及び胸腔内臓器がん、骨及び関節軟骨がん、皮膚の悪性黒色腫、有棘細胞がん及びその他の皮膚のがん、中皮腫を代表とする中皮及び軟部組織がん、乳房がん、子宮がん、卵巣がんを代表とする女性性器がん、前立腺がんを代表とする男性性器がん、膀胱がんを代表とする尿路がん、脳腫瘍を代表とする眼、脳及び中枢神経系がん、甲状腺及びその他の内分泌腺がん、非ホジキンリンパ腫やリンパ性白血病を代表とするリンパ組織、造血組織及び関連組織がん、及びこれらを原発巣とする転移組織のがん等が挙げられるが、特に胃がんや結腸・直腸がんに対して好適に利用できる。
検体中のタンパク質A〜Nの測定手段は、例えばSELDI−TOF MS、免疫学的測定法等により測定可能である。
ここでSELDI−TOF MSによる測定は後記実施例に記載の方法によって行うことができる。また、免疫学的測定法においては、抗タンパク質A〜N抗体を用いる免疫学的測定法が好ましい。用いる抗タンパク質A〜N抗体はモノクローナル抗体でもポリクローナル抗体でもよい。より具体的には、例えば、ラジオイムノアッセイ、エンザイムイムノアッセイ、蛍光イムノアッセイ、発光イムノアッセイ、免疫沈降法、免疫比濁法、ウエスタンブロット、免疫染色、免疫拡散法などを挙げることができるが、好ましくはウエスタンブロット又はエンザイムイムノアッセイであり、特に好ましいのはウエスタンブロット、酵素結合免疫吸着定量法(enzyme−linked immunosorbent assay:ELISA)(例えば、sandwich ELISA)である。
タンパク質A〜C、F、H〜Kについて、対象とする抗がん剤が5−FUである場合、抗がん剤に対する感受性を判定するには、抗がん剤投与前及び投与後のがん患者由来の生体試料中のこれらのタンパク質濃度を測定し、抗がん剤投与前後におけるタンパク質の濃度が上昇した場合は、そのがんは抗がん剤感受性ではなく、抗がん剤投与前に比べて投与後におけるタンパク質の濃度が変化しない、もしくは低下した場合には、そのがんは抗がん剤感受性であると判定できる。つまり、タンパク質A〜C、F、H〜Kの濃度が投与後早期の段階において所定の標準濃度より低いと判断される濃度を有する場合は、そのがんは対象とする抗がん剤に対して感受性を有すると判定できるため、治療効果を期待できる患者に対して積極的に治療を継続するためのマーカーとして使用できる。
また、投与後早期の段階において、タンパク質A〜C、F、H〜Kの濃度が所定の標準濃度より高いと判断される濃度を有する場合は、そのがんは対象とする抗がん剤に対して感受性ではないと判定できる。対象とする抗がん剤に対して感受性を有さない場合は、その薬効を期待することができず、このような薬効の期待できない抗がん剤の投与が続けられた場合、がんの進行、副作用の増大が危惧される。このように、本発明における抗がん剤感受性判定マーカーは、抗がん剤治療反応性の判定のみならず、薬効の期待できない抗がん剤の継続投与に伴うがんの進行や副作用の増大を回避するためのマーカーとしても使用できる。
タンパク質A〜C、G〜Kについて対象とする抗がん剤がL−OHPである場合、また、タンパク質A〜C、F、H〜Kについて対象とする抗がん剤が5−FU/L−OHPの併用である場合も上記と同様に抗がん剤に対する感受性を判定することができる。
タンパク質D、Mについて、対象とする抗がん剤が5−FUである場合、抗がん剤に対する感受性を判定するには、抗がん剤投与前及び投与後のがん患者由来の生体試料中のタンパク質濃度を測定し、抗がん剤投与前後におけるタンパク質の濃度が低下した場合は、そのがんは抗がん剤感受性であり、抗がん剤投与前に比べて投与後におけるタンパク質の濃度が変化しない、もしくは上昇した場合には、そのがんは抗がん剤感受性ではないと判定できる。つまり、タンパク質D、Mの濃度が投与後早期の段階において所定の標準濃度より低いと判断される濃度を有する場合は、そのがんは対象とする抗がん剤に対して感受性を有すると判定できるため、治療効果を期待できる患者に対して積極的に治療を継続するためのマーカーとして使用できる。
また、投与後早期の段階において、タンパク質D、Mの濃度が所定の標準濃度より高いと判断される濃度を有する場合は、そのがんは対象とする抗がん剤に対して感受性ではないと判定できる。対象とする抗がん剤に対して感受性を有さない場合は、その薬効を期待することができず、このような薬効の期待できない抗がん剤の投与が続けられた場合、がんの進行、副作用の増大が危惧される。このように、本発明における抗がん剤感受性判定マーカーは、抗がん剤治療反応性の判定のみならず、薬効の期待できない抗がん剤の継続投与に伴うがんの進行や副作用の増大を回避するためのマーカーとしても使用できる。
タンパク質D、Mについて、対象とする抗がん剤がL−OHPである場合、また、対象とする抗がん剤が5−FU/L−OHPの併用である場合も上記と同様に抗がん剤に対する感受性を判定することができる。
タンパク質E、Gについて、対象とする抗がん剤が5−FU/L−OHPの併用である場合、抗がん剤に対する感受性を判定するには、抗がん剤投与前及び投与後のがん患者由来の生体試料中のこれらのタンパク質濃度を測定し、抗がん剤投与前後におけるタンパク質の濃度が上昇した場合は、そのがんは抗がん剤感受性であり、抗がん剤投与前に比べて投与後におけるタンパク質の濃度が変化しない、もしくは低下した場合には、そのがんは抗がん剤感受性ではないと判定できる。つまり、タンパク質E、Gの濃度が投与後早期の段階において所定の標準濃度より高いと判断される濃度を有する場合は、そのがんは対象とする抗がん剤に対して感受性を有すると判定できるため、治療効果を期待できる患者に対して積極的に治療を継続するためのマーカーとして使用できる。
また、投与後早期の段階において、タンパク質E、Gの濃度が所定の標準濃度より低いと判断される濃度を有する場合は、そのがんは対象とする抗がん剤に対して感受性ではないと判定できる。対象とする抗がん剤に対して感受性を有さない場合は、その薬効を期待することができず、このような薬効の期待できない抗がん剤の投与が続けられた場合、がんの進行、副作用の増大が危惧される。このように、本発明における抗がん剤感受性判定マーカーは、抗がん剤治療反応性の判定のみならず、薬効の期待できない抗がん剤の継続投与に伴うがんの進行や副作用の増大を回避するためのマーカーとしても使用できる。
また、タンパク質B、H、L、Nについて、対象とする抗がん剤が5−FU、L−OHP、5−FU/L−OHPの併用である場合、抗がん剤に対する感受性を判定するには、抗がん剤投与前のがん患者由来の生体試料中のこれらのタンパク質濃度を測定し、これらのタンパク質の濃度が所定の標準濃度より低いと判断される濃度を有する場合は、そのがんは対象とする抗がん剤に対して感受性ではないと判定できる。対象とする抗がん剤に対して感受性を有さない場合は、その薬効を期待することができず、抗がん剤による副作用のみが発現すると考えられるため、本発明における抗がん剤感受性判定マーカーは、不必要な副作用の発現もしくは無効な治療継続に伴うがんの進行や副作用の増大を回避するためのマーカーとしても使用できる。
また、これらのタンパク質の濃度が所定の標準濃度より高いと判断される濃度を有する場合は、そのがんは対象とする抗がん剤に対して感受性を有すると判定できるため、治療効果を期待できる患者を積極的に選出するためのマーカーとしても使用できる。
なお、タンパク質B、Hについて、抗がん剤投与中のマーカーとしては、抗がん剤投与前に比べて投与後におけるタンパク質の濃度が変化しない、もしくは低下した場合には、そのがんは抗がん剤感受性であると判定でき、抗がん剤投与前のマーカーとしては、所定の標準濃度より低いと判断される濃度を有する場合には、そのがんは抗がん剤感受性ではないと判定できる。抗がん剤の投与中、或いは抗がん剤の投与前でマーカーとしての位置づけが異なるため、その点を留意して使用することが好ましい。
本発明の抗がん剤感受性の判定方法を実施するには、検体中のタンパク質A〜Nを測定するためのプロトコールを含むキットを用いるのが好ましい。当該キットには、タンパク質A〜Nの測定試薬、測定試薬の使用方法、及び抗がん剤感受性の有無を判定するための基準等が含まれる。当該基準には、タンパク質A〜Nの標準濃度、高いと判断される濃度、低いと判断される濃度、測定結果に影響を与える要因とその影響の程度等が含まれ、これらの濃度は対象とする抗がん剤ごとに設定することが可能である。当該基準を用いて、前記のように判定することができる。
タンパク質A〜D、F、H〜K、Mについて、対象とする抗がん剤が5−FUである場合、これらのタンパク質の発現変動、具体的には発現抑制を指標とすれば、抗がん剤感受性亢進剤がスクリーニングできる。すなわち、in vitro又はin vivoにおいてタンパク質の発現を抑制する物質は、抗がん剤感受性を亢進する。例えば、in vitroでは、各種がん細胞株において抗がん剤の存在下でタンパク質の濃度を低下させる物質は、当該抗がん剤の感受性を亢進する物質(抗がん剤感受性亢進剤)である。またin vivoでは、担癌動物における抗がん剤投与前後において、タンパク質の濃度の低下を亢進させる物質は、当該抗がん剤の感受性を亢進する物質(抗がん剤感受性亢進剤)である。タンパク質A〜D、G〜K、Mについて対象とする抗がん剤がL−OHPである場合、また、タンパク質A〜D、F、H〜K、Mについて対象とする抗がん剤が5−FU/L−OHPの併用である場合も上記と同様に抗がん剤感受性亢進剤をスクリーニングすることができる。
タンパク質E、Gについて、対象とする抗がん剤が5−FU/L−OHPの併用である場合、これらのタンパク質の発現変動、具体的には発現上昇を指標とすれば、抗がん剤感受性亢進剤がスクリーニングできる。すなわち、in vitro又はin vivoにおいてタンパク質の発現を上昇させる物質は、抗がん剤感受性を亢進する。例えば、in vitroでは、各種がん細胞株において抗がん剤の存在下でタンパク質の濃度を上昇させる物質は、当該抗がん剤の感受性を亢進する物質(抗がん剤感受性亢進剤)である。またin vivoでは、担癌動物における抗がん剤投与前後において、タンパク質の濃度の上昇を亢進させる物質は、当該抗がん剤の感受性を亢進する物質(抗がん剤感受性亢進剤)である。
また、タンパク質B、H、L、Nについて、対象とする抗がん剤が5−FU、L−OHP、5−FU/L−OHPの併用である場合、これらのタンパク質の発現変動、具体的には発現上昇を指標とすれば、抗がん剤感受性亢進剤がスクリーニングできる。すなわち、in vitro又はin vivoにおいてタンパク質の発現を上昇させる物質は、抗がん剤感受性を亢進する。例えば、in vitroでは、各種がん細胞株において抗がん剤の非存在下でタンパク質の濃度を上昇させる物質は、当該抗がん剤の感受性を亢進する物質(抗がん剤感受性亢進剤)である。またin vivoでは、担癌動物における抗がん剤投与前において、タンパク質の濃度の上昇を亢進させる物質は、当該抗がん剤の感受性を亢進する物質(抗がん剤感受性亢進剤)である。
かくして得られた抗がん剤感受性亢進剤と感受性亢進の対象となる抗がん剤とを併用すれば、当該抗がん剤の治療効果が飛躍的に向上する。抗がん剤感受性亢進剤と感受性亢進の対象となる抗がん剤とを組み合せた形態としては、それらの成分の両方を含む一の組成物であってもよく、それぞれ別個の製剤の組み合せであってもよい。また、それらの成分はそれぞれ別の投与経路であってもよい。
ここで用いられる対象となる抗がん剤としては、前記と同様であり、オキサリプラチン、シクロフォスファミド(cyclophosphamide)、イフォスファミド(ifosfamide)、チオテパ(thiotepa)、メルファラン(melphalan)、ブスルファン(busulfan)、ニムスチン(nimustine)、ラニムスチン(ranimustine)、ダカルバジン(dacarbazine)、プロカルバジン(procarbazine)、テモゾロミド(temozolomide)、シスプラチン(cisplatin)、カルボプラチン(carboplatin)、ネダプラチン(nedaplatin)、メトトレキサート(methotrexate)、ペメトレキセド(pemetrexed)、フルオロウラシル(fluorouracil)、テガフール/ウラシル(tegaful・uracil)、ドキシフルリジン(doxifluridine)、テガフール/ギメラシル/オテラシル(tegaful・gimeracil・oteracil)、カペシタビン(capecitabine)、シタラビン(cytarabine)、エノシタビン(enocitabine)、ゲムシタビン(gemcitabine)、6−メルカプトプリン(6−mercaptopurine)、フルダラビン(fuludarabin)、ペントスタチン(pentostatin)、クラドリビン(cladribine)、ヒドロキシウレア(hydroxyurea)、ドキソルビシン(doxorubicin)、エピルビシン(epirubicin)、ダウノルビシン(daunorubicin)、イダルビシン(idarubicine)、ピラルビシン(pirarubicin)、ミトキサントロン(mitoxantrone)、アムルビシン(amurubicin)、アクチノマイシンD(actinomycin D)、ブレオマイシン(bleomycine)、ペプレオマイシン(pepleomycin)、マイトマイシンC(mytomycin C)、アクラルビシン(aclarubicin)、ジノスタチン(zinostatin)、ビンクリスチン(vincristine)、ビンデシン(vindesine)、ビンブラスチン(vinblastine)、ビノレルビン(vinorelbine)、パクリタキセル(paclitaxel)、ドセタキセル(docetaxel)、イリノテカン(irinotecan)、イリノテカン活性代謝物(SN−38)、ノギテカン(nogitecan、topotecan)、エトポシド(etoposide)、プレドニゾロン(prednisolone)、デキサメタゾン(dexamethasone)、タモキシフェン(tamoxifen)、トレミフェン(toremifene)、メドロキシプロゲステロン(medroxyprogesterone)、アナストロゾール(anastrozole)、エキセメスタン(exemestane)、レトロゾール(letrozole)、リツキシマブ(rituximab)、イマチニブ(imatinib)、ゲフィチニブ(gefitinib)、ゲムツズマブ・オゾガマイシン(gemtuzumab ozogamicin)、ボルテゾミブ(bortezomib)、エルロチニブ(erlotinib)、セツキシマブ(cetuximab)、ベバシズマブ(bevacizumab)、スニチニブ(sunitinib)、ソラフェニブ(sorafenib)、ダサチニブ(dasatinib)、パニツムマブ(panitumumab)、アスパラギナーゼ(asparaginase)、トレチノイン(tretinoin)、三酸化ヒ素(arsenic trioxide)、又はそれらの塩、又はそれらの活性代謝物等が挙げられる。このうちフッ化ピリミジン系抗がん剤、白金錯体系抗がん剤が好ましく、特にフルオロウラシル、オキサリプラチン又はそれらの塩が好ましい。さらに、フルオロウラシル又はその塩と、オキサリプラチン又はその塩との併用剤を好適に利用することができる。
次に実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明する。
実施例1
(1)方法
(a)使用細胞
ヒト大腸癌細胞株2種類(HCT−116、DLD−1)は、ECACCより入手した。培養は、φ100mm/Tissue Culture Dish(IWAKI)、培地(D−MEM、2mM Glutamine、10% Fetal Bovine Serum)、37℃、5%CO2の条件下にて行なった。
(b)薬剤
フルオロウラシル(5−FU)はSigma社より購入し、オキサリプラチン(L−OHP)原末は、株式会社ヤクルト本社より入手した。
(c)5−FU、L−OHP、及び5−FUとL−OHP併用時(5−FU/L−OHP)における感受性の評価
2種類の大腸癌細胞株HCT116、DLD−1を用い、薬剤曝露24時間後と48時間後の細胞生存率をMTS assay(CellTiter96TMAQueous One Solution Cell Proliferation Assay、Promega)にて評価した。薬剤曝露条件は5−FU単剤としてControl(0μM)、0.001μM、0.01μM、0.1μM、1μM、3μM、10μM、30μM、100μM、1000μM、10000μMの11条件、L−OHP単剤としてControl(0μM)、0.001μM、0.01μM、0.1μM、0.3μM、1μM、3μM、10μM、30μM、100μM、1000μMの11条件を用いた。併用としては5−FUの2μM、10μM、30μM、100μMの4濃度それぞれに、L−OHP の0.01μM、0.1μM、0.3μM、1μM、3μM、10μM、30μM、100μM、1000μMの9濃度を加えた36条件、及び各併用条件と同濃度の5−FU単剤として4条件とControl(0μM)を用いた。感受性の評価は、1回の試験においてそれぞれの細胞株、薬剤曝露時間、薬剤曝露条件について3サンプルずつ測定し、異なる継代数の細胞にて3回実施した。
解析は、MTS assayの結果から算出した生存率をもとに行った。併用効果の有無の判定は、併用時における生存率(viability)と、併用時に用いたのと同濃度での各薬剤の単剤曝露時における生存率とを比較し、双方から有意に生存率が低下していれば併用効果があると判定した。
(d)薬剤曝露実験
前記(c)の結果にもとづき、曝露実験に用いる薬剤濃度は、5−FU+L−OHPの併用として2μM+1μM、2μM+10μM、100μM+1μM、100μM+10μMの4種類、これら併用曝露で用いるのと同じ濃度の各薬剤単独曝露として5−FUは2μM、100μM、L−OHPは1μM、10μM、及びこれらに薬剤フリーのControlを加えた全9条件で曝露実験を行った。薬剤曝露時間は 曝露直前(0時間)、4時間、12時間、24時間、48時間の5通りとし、曝露終了時点における細胞数を計測し、細胞内タンパク質を抽出した。
(e)細胞内タンパク質の抽出
dishより培地を除き氷冷PBSで3回洗浄後、ラバーポリスマンにて剥がしてかき集め、細胞懸濁液を1.5mLマイクロチューブに移した。4℃にて1,200×g、10分間遠心して細胞を集め、上清を除いた後に、細胞数1000万個あたり200μLの細胞溶解バッファー(9mol/L Urea、2% CHAPS、1mM DTT、プロテアーゼインヒビターカクテル(Sigma))を加え、氷冷下で超音波破砕処理を行なった後、4℃にて16,000×g、20分間遠心し、上清を液体窒素にて急速凍結後、分析するまで−80℃にて保存した。上清の一部を用いてタンパク質定量(DC Protein Assay Kit、Bio−Rad)を行なった。
(f)タンパク質発現解析のためのサンプル調製及びプロテインチップの作製、細胞内タンパク質の発現解析
細胞溶解バッファー(プロテアーゼインヒビターを除く)にて2.5mg/mLに調製し、さらに、pH4.5の希釈/洗浄バッファー(50mM sodium acetate buffer)(以下、バッファー)にて0.5mg/mLに調製したサンプル100μLを、同バッファーにて前処理した陽イオン交換チップアレイ(CM10、Bio−Rad)のスポットにapplyし、1時間インキュベートして反応させた後、バッファーにて3回洗浄、milliQ水にて2回リンスした。風乾後、energy absorbing molecule(EAM:50% ACN/0.5% TFA溶液によるsinapinic acidの飽和溶液)1.0μLを、0.5μLずつ2回に分けて各スポットにapplyし、スポット表面が乾いた後、プロテインチップアレイの分析を行なった。
タンパク質発現解析は、表面エンハンス型レーザー脱離イオン化飛行時間型質量分析計(surface−enhanced laser desorption/ionization time−of−flight mass spectrometry:SELDI−TOF MS)にて行なった。分析機器としては、ProteinChipTM Reader(Model PCS4000 Personal Edition、Bio−Rad)を用い、Mass Range 0〜70,000 Daltons、Focus Mass 8,000 Dalton、Energy 3000もしくは4000 nJ、1サンプルあたり合計265shots の条件にて分析を行なった。signal−to−noise ratio(S/N比)2以上のピークの抽出とタンパク質発現比較解析は、CiphergenExpressTM Data Manager 3.0を用いて行なった。
(g)候補ピークの選択
SELDI−TOF MSによる分析の結果、S/N比2以上の条件で各サンプルにつき88〜143個のタンパク質ピークを抽出した。まず、CiphergenExpressTM Data Manager 3.0によりピーククラスターを作成した。次に、各条件において、薬剤曝露後に経時的に有意にピーク強度が変化しているピークと、各曝露時間(4、12、24、48時間)において、薬剤曝露条件によってピーク強度が有意に変化しているピークをピックアップした。さらに、両者に共通して検出されるピーク、すなわち曝露時間による発現変化と薬剤条件による発現変化のいずれをも認めるピークを絞り込んだ。
(2)結果
(a)HCT−116及びDLD−1における薬剤感受性の評価
100μMの5−FUにて48時間曝露後の細胞生存率は、HCT116で約24%、DLD−1で約49%となり、DLD−1がHCT116に比べ5−FU低感受性であることが確認された。1μMのL−OHPにて48時間曝露後の細胞生存率は、HCT116で約37%、DLD−1で約82%となり、DLD−1がHCT116に比べL−OHP低感受性であることが確認された。5−FU/L−OHP併用については、5−FU 2μM+L−OHP 1μMの24時間曝露後、及び5−FU 100μM+L−OHP 10μMの48時間曝露後において、HCT116では各々の単剤曝露時よりも併用時において有意に低い細胞生存率を示し併用効果が認められたが、DLD1では有意な併用効果は認められなかった。したがって、HCT116は5−FU/L−OHP併用に対する高感受性細胞、DLD−1は低感受性細胞であることが確認された。(図1)。
(b)タンパク質発現解析
SELDI−TOF MSを用いたプロテオーム解析手法により、5−FU曝露、あるいはL−OHP曝露、あるいは5−FU/L−OHP併用曝露に伴う細胞内タンパク質の変動を網羅的に解析した。(1)方法で示した手法により解析した結果、各薬剤曝露後に特徴的な変動を示す以下のタンパク質を見出した。
(5−FU)
5−FU曝露後の細胞内タンパク質の経時的変化について解析した結果、
(1)5−FU曝露後の細胞内レベルが、DLD−1でのみ上昇、あるいはHCT116と比較してDLD−1でより大きな上昇が認められたピーク(図2、図3、図4(ア)、図7(ア)、図9、図10、図11(ア)、図12)
・m/z 5,300〜5,400(タンパク質A)
・m/z 6,130〜6,230(タンパク質B)
・m/z 7,000〜7,080(タンパク質C)
・m/z 11,020〜11,120(タンパク質F)
・m/z 17,100〜17,270(タンパク質H)
・m/z 18,290〜18,470(タンパク質I)
・m/z 24,660〜24,750(タンパク質J)
・m/z 35,980〜36,290(タンパク質K)
(2)5−FU曝露後、HCT116で細胞内レベルの低下が認められたピーク(図5(ウ)、図14)
・m/z 7,840〜7,920(タンパク質D)
・m/z 9,100〜9,200(タンパク質M)
(L−OHP)
L−OHP曝露後の細胞内タンパク質の経時的変化について解析した結果、
(1)L−OHP曝露後の細胞内レベルが、DLD−1でのみ上昇、あるいはHCT116と比較してDLD−1でより大きな上昇が認められたピーク(図2、図3、図4(イ)、図7(イ)、図8(ア)、図9、図10、図11(ウ)、図12)
・m/z 5,300〜5,400(タンパク質A)
・m/z 6,130〜6,230(タンパク質B)
・m/z 7,000〜7,080(タンパク質C)
・m/z 11,020〜11,120(タンパク質F)
・m/z 12,440〜12,560(タンパク質G)
・m/z 17,100〜17,270(タンパク質H)
・m/z 18,290〜18,470(タンパク質I)
・m/z 24,660〜24,750(タンパク質J)
・m/z 35,980〜36,290(タンパク質K)
(2)L−OHP曝露後、HCT116で細胞内レベルの低下を認めたピーク(図5(ア)、図14)
・m/z 7,840〜7,920(タンパク質D)
・m/z 9,100〜9,200(タンパク質M)
(5−FU/L−OHP)
5−FU/L−OHP併用曝露後の細胞内タンパク質の経時的変化について解析した結果、
(1)5−FU/L−OHP曝露後の細胞内レベルが、DLD−1でのみ上昇、あるいはHCT116と比較してDLD−1でより大きな上昇が認められたピーク(図2、図3、図4(ウ)、図7(ウ)、図9、図10、図11(イ)、図12)
・m/z 5,300〜5,400(タンパク質A)
・m/z 6,130〜6,230(タンパク質B)
・m/z 7,000〜7,080(タンパク質C)
・m/z 11,020〜11,120(タンパク質F)
・m/z 17,100〜17,270(タンパク質H)
・m/z 18,290〜18,470(タンパク質I)
・m/z 24,660〜24,750(タンパク質J)
・m/z 35,980〜36,290(タンパク質K)
(2)5−FU/L−OHP併用曝露後、HCT116で細胞内レベルの上昇が認められたピーク(図6、図8(イ))
・m/z 8,920〜9,000(タンパク質E)
・m/z 12,440〜12,560(タンパク質G)
(3)5−FU/L−OHP併用曝露後、HCT116で細胞内レベルの低下が認められたピーク(図5(イ)、図14)
・m/z 7,840〜7,920(タンパク質D)
・m/z 9,100〜9,200(タンパク質M)
(薬剤曝露前における細胞内レベル)
薬剤曝露前(非曝露時)の細胞内レベルが、DLD−1と比較してHCT116で有意に高値を示したピーク
・m/z 6,130〜6,230(タンパク質B)
・m/z 8,650〜8,750(タンパク質L)
・m/z 11,760〜11,890(タンパク質N)
・m/z 17,100〜17,270(タンパク質H)
タンパク質Bにおける薬剤曝露前の細胞内レベルは、SELDI−TOF MS分析によるピーク強度(μA)(平均値±S.D.、n=27)として、HCT116では55.4±9.2、DLD−1では28.9±6.4、同様にタンパク質Lでは、HCT116
88.2±2.2、DLD−1 32.1±1.3、タンパク質Nでは、HCT116
85.1±9.3、DLD−1 50.6±6.0、タンパク質Hでは、HCT116
15.5±2.1、DLD−1 3.86±1.34であり、いずれもHCT116における薬剤曝露前(非曝露時)細胞内レベルはDLD−1よりも有意に高値を示した。
実施例2
実施例1において見出されたすべてのピークに関して、分子量既知の標準物質として、Insulin oxidized B chain(bovine)(m/z 3496.94+1H)、Insulin(bovine)(m/z 5733.51+1H)、Cytochrome c (equine)(m/z 12360.96+1H)、Apomyoglobin(equine)(m/z 16952.27+1H)、Aldorase(reabbit muscle)(m/z 39212.28+1H)を用い、各目的ピークを挟む2種類の標準物質の分子量2点を用いた分子量補正(internal calibration)によりm/zの確認を行った。その結果、実施例1において見出されたピークは、それぞれ、m/z 5,300〜5,400(タンパク質A)、m/z 6,130〜6,230(タンパク質B)、m/z 7,000〜7,080(タンパク質C)、m/z 7,840〜7,920(タンパク質D)、m/z 8,920〜9,000(タンパク質E)、m/z 11,020〜11,120(タンパク質F)、m/z 12,440〜12,560(タンパク質G)、m/z 17,100〜17,270(タンパク質H)、m/z 18,290〜18,470(タンパク質I)、m/z 24,660〜24,750(タンパク質J)、m/z 35,980〜36,290(タンパク質K)、m/z 8,650〜8,750(タンパク質L)、m/z 9,100〜9,200(タンパク質M)、m/z 11,760〜11,890(タンパク質N)の間に検出されることを確認した。
実施例3
実施例1において見出されたすべてのピークに関して、その性質をさらに詳細に調べるために、pHの変化に伴うピーク強度の変化について検討を行った。
(1)方法
(a)検討に用いたプロテインチップアレイとバッファー条件
陽イオン交換チップアレイ(CM10、Bio−Rad)に対して、pH3.0(50mM Glycine−HCl buffer)、pH3.5(50mM sodium acetate buffer)、pH4.0(50mM sodium acetate buffer)、pH4.5(50mM sodium acetate buffer)、pH5.0(50mM sodium acetate buffer)、pH5.5(50mM sodium acetate buffer)、pH6.0(50mM phosphate buffer)、pH6.5(50mM phosphate buffer)、pH7.0(50mM phosphate buffer)、pH7.5(50mM phosphate buffer)、pH8.0(50mM Tris−HCl buffer)、pH8.5(50mM Tris−HCl buffer)、pH9.0(50mM Glycine−NaOH buffer)、pH9.5(50mM Glycine−NaOH buffer)、pH10.0(50mM Glycine−NaOH buffer)の15種類のバッファーを用いた。
(b)CM10チップアレイを用いた分析のためのサンプル調製及びプロテインチップの作製と分析条件
CM10チップアレイを用いた分析のためのサンプル調製及びプロテインチップの作製は、(a)の各バッファーを用いて実施例1の(1)方法前記(f)に準じて実施した。
(2)結果
CM10チップアレイを用いた分析において、ピーク強度の低下を認めるpHがそのタンパク質のイオン化が失われる等電点(pI)付近と判断できる。その結果、実施例1で検出したピークの等電点(pI)は、
・m/z 7,000〜7,080(タンパク質C)ではpH3.5〜6.5、
・m/z 8,920〜9,000(タンパク質E)ではpH4.0〜7.0、
・m/z 11,020〜11,120(タンパク質F)ではpH7.0〜8.0、
・m/z 12,440〜12,560(タンパク質G)ではpH4.5〜7.5
・m/z 17,100〜17,270(タンパク質H)ではpH5.0〜8.0、
・m/z 18,290〜18,470(タンパク質I)ではpH6.5〜9.5、
・m/z 24,660〜24,750(タンパク質J)ではpH3.5〜6.5、
・m/z 35,980〜36,290(タンパク質K)ではpH3.0〜6.5
・m/z 8,650〜8,750(タンパク質L)ではpH4.5〜7.0
・m/z 9,100〜9,200(タンパク質M)ではpH4.5〜7.5
・m/z 11,760〜11,890(タンパク質N)ではpH4.5〜7.5
がpI付近に相当すると推定された。m/z 5,300〜5,400(タンパク質A)、m/z 6,130〜6,230(タンパク質B)、m/z 7,840〜7,920(タンパク質D)では、ピーク強度が低下するpHが明確ではなかった。
実施例4
実施例1で見出されたピークについて、実施例2及び3の情報にもとづき、The ExPASy proteomics serverのTagIdent tool(http://au.expasy.org/tools/tagident.html)を用いてデータベース検索を行った。その結果は以下のとおりであった。
Figure 2011052749
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データベース検索の結果、m/z 11,020〜11,120(タンパク質F)では1種類のタンパク質(Protein S100−A10)のみがヒットした。タンパク質F(カルシウム結合タンパク質S100A10)がL−OHPの抗がん剤感受性判定マーカーとして利用できることは、本発明者らによる先行出願(WO2009/96196号国際公開パンフレット)で既に明らかになっているが、今回の実施例により、L−OHP感受性の治療前予測のみならず治療開始後早期に治療反応性を判定するマーカーとなること、また、5−FU単剤や5−FUとL−OHPの併用時にも使用できるマーカーとなることが確認された。
実施例5
実施例4のデータベース検索の結果、m/z 11,020〜11,120(タンパク質F)では1種類のタンパク質(Protein S100−A10)のみがヒットしたことから、HCT116及びDLD−1における発現を確認した。
1)方法
HCT116及びDLD−1について、実施例1と同様の方法により細胞内タンパク質を抽出後、100V定電圧にてSDS−PAGEを行なった。泳動後、PVDF膜にタンパク質をブロットし、ブロッキングを行なった後、抗S100A10モノクローナル抗体(Purified Mouse Anti−Annexin II light chain monoclonal antibody、BD Transduction Laboratories)を用いて一次抗体反応を行なった。アルカリホスファターゼ標識抗マウスIgG抗体と二次抗体反応をさせた後、反応基質としてCDP−StarTM chemiluminescent substrateを添加して発光させ、ルミノ・イメージアナライザー(LAS−4000mini、FUJIFILM)により検出した。
(2)結果
実施例1において、m/z 11,020〜11,120(タンパク質F)のHCT116、及びDLD−1におけるS100A10の発現は、抗S100A10モノクローナル抗体を用いたウエスタンブロット法により確認された(図13)。

Claims (35)

  1. 質量分析計において、本体もしくはそのフラグメントがm/z 5,300〜5,400のピークとして検出されるタンパク質、m/z 6,130〜6,230のピークとして検出されるタンパク質、m/z 7,000〜7,080のピークとして検出されるタンパク質、m/z 7,840〜7,920のピークとして検出されるタンパク質、m/z 8,920〜9,000のピークとして検出されるタンパク質、m/z 12,440〜12,560のピークとして検出されるタンパク質、m/z 17,100〜17,270のピークとして検出されるタンパク質、m/z 18,290〜18,470のピークとして検出されるタンパク質、m/z 24,660〜24,750のピークとして検出されるタンパク質、m/z 35,980〜36,290のピークとして検出されるタンパク質、m/z 8,650〜8,750のピークとして検出されるタンパク質、m/z 9,100〜9,200のピークとして検出されるタンパク質、及びm/z 11,760〜11,890のピークとして検出されるタンパク質から選ばれるタンパク質からなる抗がん剤感受性判定マーカー。
  2. 抗がん剤が、フッ化ピリミジン系抗がん剤及び白金錯体系抗がん剤から選ばれる抗がん剤である請求項1記載の抗がん剤感受性判定マーカー。
  3. 抗がん剤が、フルオロウラシル、オキサリプラチン及びそれらの塩から選ばれるものである請求項1又は2記載の抗がん剤感受性判定マーカー。
  4. 抗がん剤が、フルオロウラシル又はその塩とオキサリプラチン又はその塩との組み合わせである請求項1又は2記載の抗がん剤感受性判定マーカー。
  5. 検体中の請求項1〜4のいずれか1項記載のタンパク質を測定することを特徴とする抗がん剤感受性の判定方法。
  6. 検体が、がんを有する被験者由来の生体試料である請求項5記載の判定方法。
  7. 検体が、抗がん剤を投与された、がんを有する被験者由来の生体試料である請求項5又は6記載の判定方法。
  8. 抗がん剤が、フッ化ピリミジン系抗がん剤及び白金錯体系抗がん剤から選ばれる抗がん剤である請求項5〜7のいずれか1項記載の判定方法。
  9. 抗がん剤が、フルオロウラシル、オキサリプラチン及びそれらの塩から選ばれるものである請求項5〜8のいずれか1項記載の判定方法。
  10. 抗がん剤が、フルオロウラシル又はその塩とオキサリプラチン又はその塩との組み合わせである請求項5〜8のいずれか1項記載の判定方法。
  11. 検体中の請求項1〜4のいずれか1項記載のタンパク質を測定するためのプロトコールを含むことを特徴とする請求項5〜10のいずれか1項記載の判定方法を実施するためのキット。
  12. 検体が、がんを有する被験者由来の生体試料である請求項11記載のキット。
  13. 検体が、抗がん剤を投与された、がんを有する被験者由来の生体試料である請求項11又は12記載のキット。
  14. 抗がん剤が、フッ化ピリミジン系抗がん剤及び白金錯体系抗がん剤から選ばれる抗がん剤である請求項11〜13のいずれか1項記載のキット。
  15. 抗がん剤が、フルオロウラシル、オキサリプラチン及びそれらの塩から選ばれるものである請求項11〜14のいずれか1項記載のキット。
  16. 抗がん剤が、フルオロウラシル又はその塩とオキサリプラチン又はその塩との組み合わせである請求項11〜14のいずれか1項記載のキット。
  17. 請求項1〜4のいずれか1項記載のタンパク質の発現変動を指標とする抗がん剤感受性亢進剤のスクリーニング方法。
  18. 抗がん剤が、フッ化ピリミジン系抗がん剤及び白金錯体系抗がん剤から選ばれる抗がん剤である請求項17記載のスクリーニング方法。
  19. 抗がん剤が、フルオロウラシル、オキサリプラチン及びそれらの塩から選ばれるものである請求項17又は18記載のスクリーニング方法。
  20. 抗がん剤が、フルオロウラシル又はその塩とオキサリプラチン又はその塩との組み合わせである請求項17又は18記載のスクリーニング方法。
  21. 請求項17〜20のいずれか1項記載の方法により得られた抗がん剤感受性亢進剤。
  22. 請求項21記載の抗がん剤感受性亢進剤と、感受性亢進の対象となる抗がん剤とを組み合せてなるがん治療用組成物。
  23. 抗がん剤が、フッ化ピリミジン系抗がん剤及び白金錯体系抗がん剤から選ばれる抗がん剤である請求項22記載のがん治療用組成物。
  24. 抗がん剤が、フルオロウラシル、オキサリプラチン及びそれらの塩から選ばれるものである請求項22又は23記載のがん治療用組成物。
  25. 抗がん剤が、フルオロウラシル又はその塩とオキサリプラチン又はその塩との組み合わせである請求項22又は23記載のがん治療用組成物。
  26. カルシウム結合タンパク質S100A10からなる、フルオロウラシル又はその塩、又はフルオロウラシル又はその塩とオキサリプラチン又はその塩との組み合わせからなる抗がん剤の感受性判定マーカー。
  27. 検体中の請求項26記載のカルシウム結合タンパク質S100A10を測定することを特徴とする抗がん剤感受性の判定方法。
  28. 検体が、がんを有する被験者由来の生体試料である請求項27記載の判定方法。
  29. 検体が、抗がん剤を投与された、がんを有する被験者由来の生体試料である請求項27又は28記載の判定方法。
  30. 検体中の請求項26記載のカルシウム結合タンパク質S100A10を測定するためのプロトコールを含むことを特徴とする請求項27〜29のいずれか1項記載の判定方法を実施するためのキット。
  31. 検体が、がんを有する被験者由来の生体試料である請求項30記載のキット。
  32. 検体が、抗がん剤を投与された、がんを有する被験者由来の生体試料である請求項30又は31記載のキット。
  33. 請求項26記載のカルシウム結合タンパク質S100A10の発現変動を指標とする抗がん剤感受性亢進剤のスクリーニング方法。
  34. 請求項33記載の方法により得られた抗がん剤感受性亢進剤。
  35. 請求項34記載の抗がん剤感受性亢進剤と、感受性亢進の対象となる抗がん剤とを組み合せてなるがん治療用組成物。
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