KR20150131155A - 종양 약역학적 반응의 바이오마커 - Google Patents

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웬라이 조우
진윤 첸
크리스토퍼 윌슨
야오유 첸
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노파르티스 아게
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Abstract

본 발명은 부분적으로는 MLL1을 코딩하는 핵산 중 돌연변이의 존재 또는 부재에 대하여 또는 MLL1이 감소된 수준으로 존재하는 것에 대하여 검정하는 것에 기초한 선택적인 암 치료 요법에 관한 것이다.

Description

종양 약역학적 반응의 바이오마커 {BIOMARKERS OF TUMOR PHARMACODYNAMIC RESPONSE}
본 개시내용은 암 환자를 치료하는데 사용하기 위한 신규 개인화된 요법, 키트, 전송가능한 형태의 정보 및 방법에 관한 것이다.
열 쇼크 단백질 90 (HSP90)은 항암 표적으로서 인지된다. Hsp90은 클라이언트 단백질의 입체형태적 안정성, 형상 및 기능을 보장하기 위한 분자 샤페론으로서의 기능을 하는 고도로 풍부하고 필수적인 단백질이다. 샤페론의 Hsp90 패밀리는 4가지 구성원으로 구성되는데: Hsp90α 및 Hsp90β는 둘 다 시토졸에 위치하고, GRP94는 소포체에 위치하고, TRAP1은 미토콘드리아에 위치한다. Hsp90은 총 단백질 중 약 1%-2%를 구성하는 풍부한 세포 샤페론이다.
스트레스 단백질 중 Hsp90은 대부분의 폴리펩티드의 생체내 합성을 필요로 하지 않기 때문에 독특한 것이다. Hsp90은 성장 조절, 세포 생존 및 조직 발생에서 중요한 역할을 하는 입체형태상 불안정한 신호 전달자인, "클라이언트 단백질"이라 불리는 종양원성 단백질과 복합체를 형성한다. 상기 결합은 이들 클라이언트 단백질의 분해를 막는다. Hsp90 클라이언트 단백질의 서브세트, 예컨대 Raf, AKT, 포스포-AKT, CDK4 및 ErbB2를 비롯한 EGFR 패밀리는, 모두가 암 세포에서 중요한 과정인 세포 성장, 분화 및 아폽토시스에 중요하게 관여하는 종양원성 신호전달 분자이다. Hsp90의 내인성 ATPase 활성을 억제시키면 Hsp90-클라이언트 단백질 상호작용은 파괴되고, 이로써 유비퀴틴 프로테아좀 경로를 통하여 그의 분해가 이루어진다.
그의 N-말단 도메인에 보존되는 ATP-결합 부위를 가지는 Hsp90 샤페론은 DNA 기라제, Hsp90, 히스티딘 키나제 및 MutL (GHKL) 서브패밀리로서 공지된 작은 ATPase 서브패밀리에 속한다. Hsp90의 샤페로닝 (폴딩) 활성은 그의 ATPase 활성에 의존하는데, 이는 단리된 효소의 경우에는 약하다. 그러나, Hsp90의 ATPase 활성은 공동-샤페론으로 알려져 있는 단백질과 그의 회합시에 증진되는 것으로 밝혀졌다. 그러므로, 생체내에서, Hsp90 단백질은 큰 역학적 단백질 복합체의 서브유닛으로서 작용한다. Hsp90은 진핵 세포 생존에 필수적이고, 다수의 종양에서 과다발현된다.
HSP90 억제제는 신생 폴리펩티드의 폴딩 및 단백질 복합체의 정확한 조립 또는 분리를 지원하는 HSP90의 기능을 방해하고, 암 세포 성장, 분화 및 생존을 억제시킨다. AUY922 및 HSP990은 신규한, 비-겔다나마이신-유도체 HSP90 억제제이고, 매우 광범위한 돌연변이화 및 야생형 인간 암에서 유의적인 항종양 활성을 보였다.
그러나, HSP90 억제제의 효능은 HSP90 억제에 대한 암 세포 반응에 의해 감소된다. 본 발명자들의 이전 연구 결과, 열 쇼크 전사 인자1 (HSF1)-의존성 열 쇼크 반응은 양성 피드백 루프를 매개하는데 중요한데, 이는 HSP90 억제제의 효능을 제안하는 것으로 나타났다. HSP90 억제제와 조합된 HSF1 녹다운은 시험관내 증식 및 생체내 종양 성장에 대하여 현저한 억제 효과를 일으켰다. HSF1 녹다운은 또한 종양원성 단백질을 분해시킬 수 있고, 암 세포 아폽토시스를 유도할 수 있고, ERK 경로의 활성을 감소시킬 수 있는 HSP90 억제제의 능력을 증진시켰다. HSF1 발현은 또한 HCC에서 유의적으로 상향 조절되어 있다.
HSF1 전사 활성은 HSP90 억제제에 의해 유도되고, 방어적 "열 쇼크" 반응 및 다른 전사 프로그램을 상향 조절함으로써 저항 기전을 제공한다. 그러나, HSF1은 전사 인자이고, 현 단계에서는 약물화될 수 없다. 이는 본 발명자들로 하여금 HSP90 억제제에 의해 유도되는 HSF1 전사 활성에 중요한 HSF1의 중요한 약물화가능한 전사 조절인자를 확인하도록 촉구하였다. 그러한 새로 확인되는 HSF1 조절인자는 HSF1 전사 기능이 조절되는 방식에 대해 본 발명자들이 이해하는데 도움이 될 것이다.
환자의 유전적 프로파일이 치료학적 치료에 대한 환자의 반응성을 결정할 수 있다고 제안하는 일련의 증거가 증가하고 있다. 암을 가진 개체에게 이용가능한 요법이 다수 존재한다고 가정할 때, 예를 들어 특정 약물에 대한 반응에 영향을 주는 유전적 인자를 결정하는 것을 사용함으로써 환자에게 개인화된 치료 요법을 제공할 수 있다. 그러한 개인화된 치료 요법은 대안적이고, 효과가 더 적은 치료 요법과 관련될 수 있는 관련된 부작용은 최소화시키면서, 환자에게 치료학적 이익을 최대화시킬 수 있는 잠재능을 제공한다. 따라서, 환자가 특정 치료 요법에 대해 반응할 가능성이 있는지 여부를 예측하는데 사용될 수 있는 인자를 확인하는 것이 요구되고 있다.
본 발명은 암 세포에서 효소 H3K4 메틸트랜스퍼라제 MLL1의 발현 수준이 Hsp90의 내인성 ATPase 활성을 표적화하거나, 감소시키거나 또는 억제시키고/거나 유비퀴틴 프로테오솜 경로를 통해 Hsp90 클라이언트 단백질을 분해하거나, 표적화하거나, 감소시키거나 또는 억제시키는 치료 유효량의 하나 이상의 화합물을 사용한 치료에 대해 반응할 가능성이 있는, 암을 가진 개체를 선별하는데 사용될 수 있다는 발견에 기초한다. 상기 화합물은 "열 쇼크 단백질 90 억제제" 또는 "Hsp90 억제제로 지칭될 것이다. 본 발명에서 사용하는데 적합한 Hsp90 억제제의 예로는 겔다나마이신 유도체, 타네스피마이신 (17-알릴아미노-17-데메톡시겔다나마이신) (KOS-953 및 17-AAG로도 알려져 있음); 라디시콜; 6-클로로-9-(4-메톡시-3,5-디메틸피리딘-2-일메틸)-9H-퓨린-2-아민 메탄술포네이트 (CNF2024로도 알려져 있음); IPI504; SNX5422; 5-(2,4-디히드록시-5-이소프로필-페닐)-4-(4-모르폴린-4-일메틸-페닐)-이속사졸-3-카르복실산 에틸아미드 (AUY922); 및 (R)-2-아미노-7-[4-플루오로-2-(6-메티옥시-피리딘-2-일)-페닐]-4-메틸-7,8-디히드로-6H-피리도[4,3-d]피리미딘-5-온 (HSP990); 또는 그의 제약상 허용되는 염을 포함하나, 이에 제한되지 않는다.
구체적으로, 암을 가진 개체로부터의 샘플 중 MLL1의 수준 감소는 개체가 HSP90 억제제 화합물인 5-(2,4-디히드록시-5-이소프로필-페닐)-4-(4-모르폴린-4-일메틸-페닐)-이속사졸-3-카르복실산 에틸아미드 (AUY922) 또는 그의 제약상 허용되는 염을 사용한 치료에 대해 반응할지 여부를 선별하는데 사용될 수 있는 것으로 나타났다. 측정 단계는 관심 대상 물질 (예컨대, mRNA, cDNA, 단백질 등)에 대해 개체로부터의 생물학적 샘플을 직접 검정함으로써 수행될 수 있다.
한 측면에서, 본 발명은 암을 가진 대상체의 MLL1 수준이 감소되었는지에 기초하여 대상체에게 치료 유효량의 5-(2,4-디히드록시-5-이소프로필-페닐)-4-(4-모르폴린-4-일메틸-페닐)-이속사졸-3-카르복실산 에틸아미드 (AUY922) 또는 그의 제약상 허용되는 염을 선택적으로 투여하는 것을 포함하는, 암을 가진 대상체를 선택적으로 치료하는 방법을 포함한다.
또 다른 측면에서, 본 발명은
a) 암을 가진 대상체로부터의 생물학적 샘플을 MLL1 수준에 대해 검정하고;
b) 샘플의 MLL1 수준이 감소되었는지에 기초하여 대상체에게 치료 유효량의 5-(2,4-디히드록시-5-이소프로필-페닐)-4-(4-모르폴린-4-일메틸-페닐)-이속사졸-3-카르복실산 에틸아미드 (AUY922) 또는 그의 제약상 허용되는 염을 선택적으로 투여하는 것
을 포함하는, 암을 가진 대상체를 선택적으로 치료하는 방법을 포함한다.
추가의 또 다른 측면에서, 본 발명은
a) 샘플의 MLL1 수준이 감소되었는지에 기초하여 대상체에게 치료 유효량의 5-(2,4-디히드록시-5-이소프로필-페닐)-4-(4-모르폴린-4-일메틸-페닐)-이속사졸-3-카르복실산 에틸아미드 (AUY922) 또는 그의 제약상 허용되는 염을 선택적으로 투여하는 것
을 포함하는, 암을 가진 대상체를 선택적으로 치료하는 방법을 포함한다.
추가의 또 다른 측면에서, 본 발명은
a) 암을 가진 대상체로부터의 생물학적 샘플을 MLL1 수준에 대해 검정하고;
b) 이어서, 대상체의 MLL1 수준이 감소되었는지에 기초하여 대상체를 5-(2,4-디히드록시-5-이소프로필-페닐)-4-(4-모르폴린-4-일메틸-페닐)-이속사졸-3-카르복실산 에틸아미드 (AUY922) 또는 그의 제약상 허용되는 염을 사용한 치료에 대해 선택하고;
c) 이어서, 대상체의 MLL1 수준이 감소되었는지에 기초하여 대상체에게 5-(2,4-디히드록시-5-이소프로필-페닐)-4-(4-모르폴린-4-일메틸-페닐)-이속사졸-3-카르복실산 에틸아미드 (AUY922) 또는 그의 제약상 허용되는 염을 투여하는 것
을 포함하는, 암을 가진 대상체를 선택적으로 치료하는 방법을 포함한다.
또 다른 측면에서, 본 발명은
a) 암을 가진 대상체로부터의 생물학적 샘플 중 MLL1의 수준에 대해 측정하며, 여기서 MLL1이 감소된 수준으로 존재한다는 것은 대상체가 HSP90 억제제 화합물인 5-(2,4-디히드록시-5-이소프로필-페닐)-4-(4-모르폴린-4-일메틸-페닐)-이속사졸-3-카르복실산 에틸아미드 (AUY922) 또는 그의 제약상 허용되는 염을 사용한 치료에 대해 반응할 가능성이 증가되어 있음을 시사하는 것이고;
b) 이어서, 대상체로부터의 샘플의 MLL1 수준이 감소되었는지에 기초하여 대상체를 HSP90 억제제 화합물인 5-(2,4-디히드록시-5-이소프로필-페닐)-4-(4-모르폴린-4-일메틸-페닐)-이속사졸-3-카르복실산 에틸아미드 (AUY922)를 사용한 치료에 대해 선택하는 것
을 포함하는, 암을 가진 대상체를 선택적으로 치료하는 방법을 포함한다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 암을 가진 대상체로부터의 생물학적 샘플 중 MLL1의 수준에 대해 측정하는 것을 포함하며, 여기서 MLL1이 감소된 수준으로 존재한다는 것은 대상체가 HSP90 억제제 화합물인 5-(2,4-디히드록시-5-이소프로필-페닐)-4-(4-모르폴린-4-일메틸-페닐)-이속사졸-3-카르복실산 에틸아미드 (AUY922) 또는 그의 제약상 허용되는 염을 사용한 치료에 대해 반응할 가능성이 증가되어 있음을 시사하는 것인, 암을 가진 대상체를 치료에 대하여 선택하는 방법을 포함한다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 암을 가진 대상체로부터 수득된 핵산 샘플을 MLL1 수준에 대하여 검정하는 것을 포함하며, 여기서 MLL1이 감소된 수준으로 존재한다는 것은 대상체가 HSP90 억제제 화합물인 5-(2,4-디히드록시-5-이소프로필-페닐)-4-(4-모르폴린-4-일메틸-페닐)-이속사졸-3-카르복실산 에틸아미드 (AUY922) 또는 그의 제약상 허용되는 염을 사용한 치료에 대해 반응할 가능성이 증가되어 있음을 시사하는 것인, 암을 가진 대상체를 치료에 대하여 선택하는 방법을 포함한다.
추가의 또 다른 측면에서, 본 발명은 PI3K의 코딩된 촉매성 p110α 서브유닛의 859번 위치에 아미노산 변이체를 생성하는 유전자 변이체를 검출하는 것을 포함하며, 여기서 859번 위치에 변이체가 없다는 것은 5-(2,4-디히드록시-5-이소프로필-페닐)-4-(4-모르폴린-4-일메틸-페닐)-이속사졸-3-카르복실산 에틸아미드 (AUY922)를 개체에게 투여하여야 함을 시사하는 것인, 개체의 유전자형을 분석하는 방법을 포함한다.
추가의 또 다른 측면에서, 본 발명은 개체로부터 수득된 PI3K 유전자의 촉매성 p110α 서브유닛 중 2575-2577번 위치에의 CAA의 부재 또는 존재에 대해 검출하는 것을 포함하며, 여기서 CAA가 존재한다는 것은 개체가 5-(2,4-디히드록시-5-이소프로필-페닐)-4-(4-모르폴린-4-일메틸-페닐)-이속사졸-3-카르복실산 에틸아미드 (AUY922)에 대해 반응할 가능성이 증가되어 있음을 시사하는 것인, 개체의 유전자형을 분석하는 방법을 포함한다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 개체의 MLL1 수준이 하기 위치:
(a) FMR1 게놈 유전자좌의 염색체 X 상의 146982000-146984500;
(b) FMR1 게놈 유전자좌의 염색체 X 상의 146991500-146993600;
(c) FMR1 게놈 유전자좌의 염색체 X 상의 146994300-147005500; 또는
(d) FMR1 게놈 유전자좌의 염색체 X 상의 147023800-147027400
중 하나 이상에서의 대조군과 비교하여 감소되었는지에 기초하여 개체에게 치료 유효량의 HSP90 억제제 화합물인 5-(2,4-디히드록시-5-이소프로필-페닐)-4-(4-모르폴린-4-일메틸-페닐)-이속사졸-3-카르복실산 에틸아미드 (AUY922) 또는 그의 제약상 허용되는 염을 투여하는 것을 특징으로 하는,
암 치료에 사용하기 위한 HSP90 억제제 화합물인 5-(2,4-디히드록시-5-이소프로필-페닐)-4-(4-모르폴린-4-일메틸-페닐)-이속사졸-3-카르복실산 에틸아미드 (AUY922) 또는 그의 제약상 허용되는 염을 포함한다.
추가의 또 다른 측면에서, 본 발명은 개체로부터의 샘플의 MLL1 수준이 하기 위치:
(a) FMR1 게놈 유전자좌의 염색체 X 상의 146982000-146984500;
(b) FMR1 게놈 유전자좌의 염색체 X 상의 146991500-146993600;
(c) FMR1 게놈 유전자좌의 염색체 X 상의 146994300-147005500; 또는
(d) FMR1 게놈 유전자좌의 염색체 X 상의 147023800-147027400
중 하나 이상에서의 대조군과 비교하여 감소된 것으로 측정되었는지에 기초하여 개체에게 치료 유효량의 HSP90 억제제 화합물인 5-(2,4-디히드록시-5-이소프로필-페닐)-4-(4-모르폴린-4-일메틸-페닐)-이속사졸-3-카르복실산 에틸아미드 (AUY922) 또는 그의 제약상 허용되는 염을 투여하는 것을 특징으로 하는,
암 치료에 사용하기 위한 HSP90 억제제 화합물인 5-(2,4-디히드록시-5-이소프로필-페닐)-4-(4-모르폴린-4-일메틸-페닐)-이속사졸-3-카르복실산 에틸아미드 (AUY922) 또는 그의 제약상 허용되는 염을 포함한다.
또한, 본원에 기재된 본 발명의 방법에서, 암은 교모세포종; 흑색종; 난소암; 유방암; 폐암; 비소세포 폐암 (NSCLC); 자궁내막암, 전립선암; 결장암; 및 골수종을 비롯한, 임의의 암일 수 있다. 전형적으로, 샘플은 종양 샘플이고, 신선한 동결 샘플 또는 파라핀 포매 조직 샘플일 수 있다.
본원에 기재된 본 발명의 방법에서, 글루타민 또는 변이체 아미노산을 검출하는 방법은 관련 기술분야에 공지된 임의의 방법, 예컨대 면역검정, 면역조직화학, ELISA, 유동 세포측정법, 웨스턴 블롯, HPLC 및 질량 분광측정법에 의해 수행될 수 있다. 추가로, 본원에 기재된 본 발명의 방법에서, PI3K의 촉매성 p110α 서브유닛을 코딩하는 핵산 분자 중의 돌연변이를 검출하는 방법은 폴리머라제 연쇄 반응 (PCR), 역전사-폴리머라제 연쇄 반응 (RT-PCR), 택맨(TaqMan)-기반 검정, 직접적인 서열분석, 역학적 대립유전자-특이적 혼성화, 고밀도 올리고뉴클레오티드 SNP 어레이, 제한 단편 길이 다형성 (RFLP) 검정, 프라이머 연장 검정, 올리고뉴클레오티드 리가제 검정, 단일 가닥 입체형태 다형성 분석, 온도 구배 겔 전기영동 (TGGE), 변성 고성능 액체 크로마토그래피, 고해상도 용융 분석, DNA 미스매치-결합 단백질 검정, SNPLex®, 또는 모세관 전기영동을 포함한다.
본 발명은 추가로
a) 암 환자인 대상체가 5-(2,4-디히드록시-5-이소프로필-페닐)-4-(4-모르폴린-4-일메틸-페닐)-이속사졸-3-카르복실산 에틸아미드 (AUY922)를 사용한 치료에 대해 반응할 가능성이 증가되어 있는지 여부를 측정하며, 여기서 대상체는 MLL1 수준이 감소된 것에 기초하여 상기 가능성이 증가되어 있는 것인 단계, 및
b) 측정 단계의 결과를 전송용의 유형 또는 무형 매체 형태 상에 기록하는 단계
를 포함하는, 5-(2,4-디히드록시-5-이소프로필-페닐)-4-(4-모르폴린-4-일메틸-페닐)-이속사졸-3-카르복실산 에틸아미드 (AUY922)를 사용한 치료에 대한 암 환자의 반응성을 예측하기 위한 전송가능한 형태의 정보를 제작하는 방법을 포함한다.
추가의 또 다른 측면에서, 본 발명은 PI3K 유전자좌 (서열 2의 핵산 2575-2577)에서의 돌연변이의 존재를 검출하기 위한 하나 이상의 프로브 또는 프라이머 및 사용 지침서 제공을 포함하는, 종양이 HSP90 억제제 화합물인 5-(2,4-디히드록시-5-이소프로필-페닐)-4-(4-모르폴린-4-일메틸-페닐)-이속사졸-3-카르복실산 에틸아미드 (AUY922) 또는 그의 제약상 허용되는 염을 사용한 치료에 대해 반응성인지 여부를 측정하기 위한 키트를 포함한다.
또 다른 측면에서, 본 발명은
a) PI3K의 촉매성 p110α 서브유닛의 859번 위치의 변이체를 코딩하는 돌연변이의 존재에 대해 측정하기 위한 복수개의 작용제; 및
b) 사용 지침서
를 포함하는, HSP90 억제제 화합물인 5-(2,4-디히드록시-5-이소프로필-페닐)-4-(4-모르폴린-4-일메틸-페닐)-이속사졸-3-카르복실산 에틸아미드 (AUY922) 또는 그의 제약상 허용되는 염을 사용한 치료가 암을 가진 대상체에게 도움이 되는지 여부를 예측하기 위한 키트를 포함한다.
본원에 기재된 본 발명의 방법에서, HSP90 억제제는 Hsp90의 내인성 ATPase 활성을 표적화하거나, 감소시키거나 또는 억제시키고/거나, 유비퀴틴 프로테오솜 경로를 통해 Hsp90 클라이언트 단백질을 분해하거나, 표적화하거나, 감소시키거나 또는 억제시키는, 임의의 공지된 화합물이다. 상기 화합물은 "열 쇼크 단백질 90 억제제" 또는 "Hsp90 억제제로 지칭될 것이다. 본 발명에서 사용하는데 적합한 Hsp90 억제제의 예로는 겔다나마이신 유도체, 타네스피마이신 (17-알릴아미노-17- 데메톡시겔다나마이신) (KOS-953 및 17-AAG로도 알려져 있다); 라디시콜; 6-클로로-9-(4-메톡시-3,5-디메틸피리딘-2-일메틸)-9H-퓨린-2-아민 메탄술포네이트 (CNF2024로도 알려져 있다); IPI504; SNX5422; 5-(2,4-디히드록시-5-이소프로필-페닐)-4-(4-모르폴린-4-일메틸-페닐)-이속사졸-3-카르복실산 에틸아미드 (AUY922); 및 (R)-2-아미노-7-[4-플루오로-2-(6-메티옥시-피리딘-2-일)-페닐]-4-메틸-7,8-디히드로-6H-피리도[4,3-d]피리미딘-5-온 (HSP990)을 포함하나, 이에 제한되지 않는다. 특히, 화합물은 하기 화학식 A로도 또한 제시된, 5-(2,4-디히드록시-5-이소프로필-페닐)-4-(4-모르폴린-4-일메틸-페닐)-이속사졸-3-카르복실산 에틸아미드 (AUY922) 또는 그의 제약상 허용되는 염일 수 있다:
<화학식 A>
Figure pct00001
또 다른 측면에서, 본 발명은 PI3K 유전자의 촉매성 p110α 서브유닛 중 859번 위치에의 변이체를 코딩하는 돌연변이의 부재 또는 존재에 대해 검출하기 위한 하나 이상의 프로브 또는 프라이머 및 사용 지침서 제공을 포함하는, 종양이 HSP90 억제제 화합물인 5-(2,4-디히드록시-5-이소프로필-페닐)-4-(4-모르폴린-4-일메틸-페닐)-이속사졸-3-카르복실산 에틸아미드 (AUY922) 또는 그의 제약상 허용되는 염을 사용한 치료에 대해 반응성인지 여부를 측정하기 위한 키트를 포함한다.
도 1: siRNA 스크리닝에 의한 HSP90 억제에 반응하는 HSF1의 신규한 공동 조절인자로서의 MLL1 확인
a. siRNA 스크리닝 실험 디자인에 대한 개략도. b. 100 nM AUY922로 처리된 샘플 또는 대조군 디메틸 술폭시드 (DMSO) 샘플로부터의 각 siRNA 히트 판독 계수에 관한 산점도. 산점도에서의 각 점은 하나의 개별 siRNA 히트를 나타낸다. 경계선은 HSP90 억제제 및 siRNA 처리 후 70% 초과의 루시페라제 활성 감소 및 30% 미만의 세포 생존능 감소에 기초하였다. c. HSP70 프로모터 또는 HSP70 (mHSF1) 프로모터-구동 루시페라제 리포터로 형질감염된 A375 세포를 3일 동안 siRNA로 처리한 후, 이어서, 1시간 동안 AUY922로 처리한 후, 수거하여 루시페라제 검정을 수행하였다. d. HSP70 프로모터-구동 루시페라제 리포터로 형질감염된 A375 세포를 3일 동안 siRNA로 처리한 후, 이어서, 세포를 열 쇼크 (42℃에서 30 min)시키고, 1시간 동안 37℃로 복귀시킨 후, 수거하여 루시페라제 검정을 수행하였다. e. MLL1은 HSF1이 과다발현된 A375 세포에서 HSF1과 상호작용한다. HSF1-HA 과다발현 유도성 렌티바이러스로 형질도입된 A375 세포를 3일 동안 독시시클린으로 처리한 후, 이어서, 6 hr 동안 AUY922로 처리하거나, 또는 처리하지 않았다. A375 세포로부터의 핵 세포 추출물을 MLL1-C 항체 또는 항-HA 커플링된 비드로 면역침강시켰다. 침강된 면역복합체를 PAGE 및 HSF1 또는 MLL1-C에 대한 항체를 이용하는 웨스턴 블롯팅에 의해 분별하였다. f. MLL1 복합체의 성분이 HSF1과 상호작용한다. g. MLL1이 A375 세포에서 HSF1과 상호작용한다. A375 세포를 6 hr 동안 AUY922로 처리하거나, 또는 처리하지 않았다. A375 세포로부터의 핵 세포 추출물을 MLL1-C 또는 HSF1 항체로 면역침강시켰다. 침강된 면역복합체를 PAGE 및 HSF1 또는 MLL1-C에 대한 항체를 이용하는 웨스턴 블롯팅에 의해 분별하였다.
도 2. HSP90 억제하에 MLL1이 HSF1 -의존성 전사 활성을 조절하고, HSF1 -표적 유전자 프로모터에 결합한다
a. 유전자가 AUY922에 의해 상향 조절되었지만, 상향 조절은 MLL1 녹다운에 의해 손상되었다는 것을 보여주는 열 지도. shMLL1 형질도입된 A375 세포를 3일 동안 독시시클린으로 처리하거나, 또는 처리하지 않고, 3 h 동안 AUY922 100 nM으로 추가 처리하였다. 전체 RNA를 수집하고, 마이크로어레이를 수행하였다. b. HSP90 억제제 처리하에 MLL1 녹다운을 포함하거나 또는 포함하지 않는 세포에서 HSP70BAG3의 발현에 관한 실시간 PCR 분석. AUY922로 처리된 세포에서의 MLL1 항체를 이용한 ChIP. shMLL1 형질도입된 A375 세포를 3일 동안 독시시클린으로 처리하거나, 또는 처리하지 않고, 1 h 동안 AUY922 100 nM으로 추가 처리하였다. 염색질을 항-MLL1 항체로 면역침강시키고, HSP70 (c) 또는 BAG3 (d) 유전자 프로모터의 HSE 요소 및 MESI1 (e) 프로모터의 MLL1 결합 부위 주변의 프라이머를 사용하여 정량적 실시간 PCR에 의해 증폭시켰다. 염색질을 또한 항-H3K4me2 (f), 항-H3K4me3 (f) 및 항-H4K16ac (g) 항체로 면역침강시키고, BAG3 유전자 프로모터의 HSE 요소 주변의 프라이머를 사용하여 정량적 실시간 PCR에 의해 증폭시켰다.
도 3. MLL1 결핍이 HSP90 억제에 대한 HSF1 -매개 세포 반응을 손상시킨다
a. 유전자가 AUY922에 의해 상향 조절되었지만, 상향 조절은 MLL1 녹아웃에 의해 손상되었다는 것을 보여주는 열 지도. MLL1 +/+ 또는 MLL1 -/- MEF를 3 h 동안 AUY922 100 nM으로 처리하거나, 또는 처리하지 않았다. 전체 RNA를 수집하고, 마이크로어레이를 수행하였다. b. HSP90 억제제 처리하에 MLL1 +/+ MLL1 -/- MEF 세포에서 HSP70BAG3의 발현에 관한 실시간 PCR 분석. MLL1 +/+ 또는 MLL1 -/- MEF를 3 h 동안 AUY922 100 nM으로 처리하거나, 또는 처리하지 않았다. 전체 RNA를 수집하고, 실시간 PCR을 수행하였다. c. 상이한 용량의 AUY922로 처리된 MLL1 +/+ 또는 MLL1 -/- MEF의 웨스턴 블롯팅 분석. MLL1 +/+ 또는 MLL1 -/- MEF를 상이한 용량의 AUY922로 처리하거나, 또는 처리하지 않았다. 전체 단백질을 수집하고, 명시된 항체에 의해 웨스턴 블롯팅을 수행하였다. d . MLL1 모델은 HSP90 억제에 대한 세포 반응 동안 HSF1의 보조 인자로서 전사 활성을 조절하였다. MLL1 및 그의 복합체는 HSF1에 결합하고, HSP90 억제하에 전사에 도움을 준다.
도 4. MLL1 녹다운 또는 녹아웃이 세포를 HSP90 억제에 대해 감작화시킨다
a. A375 세포에서 AUY922 처리된 MLL1 녹다운의 세포 콜로니 형성 검정. 5,000개의 shNTC 또는 shMLL1 A375 세포를 6 웰 플레이트에 시딩하고, 5일 동안 독시시클린으로 처리하거나, 처리하지 않은 후, 이어서, 6일 동안 상기 화합물로 처리하였다. b. A2058 세포에서 AUY922 처리된 MLL1 녹다운의 세포 콜로니 형성 검정. 5,000개의 shNTC 또는 shMLL1 A2058 세포를 6 웰 플레이트에 시딩하고, 5일 동안 독시시클린으로 처리하거나, 처리하지 않은 후, 이어서, 6일 동안 상기 화합물로 처리하였다. c. 종양 샘플의 웨스턴 블롯팅 분석. 연구 종료시 종양 샘플을 수집하고, MLL1 및 GAPDH의 웨스턴 블롯팅 분석을 수행하였다. d. 종양 샘플의 실시간 PCR 분석. 연구 종료시 종양 샘플을 수집하고, 전체 mRNA를 수집하고, 실시간 PCR을 수행하였다. e. A375 이종이식 마우스 모델에서의 MLL1 녹다운 및 HSP90 억제제의 조합 효과. 독시시클린 및/또는 HSP990하에 유도성 대조군 shRNA 또는 MLL1에 대한 shRNA를 발현하는 A375 세포의 종양 성장률을 다른 시점에 비교하였다. f. MLL1 녹다운 및 AUY922 처리된 A375 세포의 세포 주기 분석. shMLL1 형질도입된 A375 세포를 3일 동안 독시시클린으로 처리하거나, 또는 처리하지 않고, 48 h 동안 AUY922 100 nM으로 추가 처리하였다. PI 염색에 의해 S+G2M 세포의 비율(%)을 측정하였다. g. MLL1 녹다운 및 AUY922 처리된 A375 세포의 세포 아폽토시스 분석. shMLL1 형질도입된 A375 세포를 3일 동안 독시시클린으로 처리하거나, 또는 처리하지 않고, 48 h 동안 AUY922 100 nM으로 추가 처리하였다. 7AAD+아넥신V+로 표시된 아폽토시스 세포는 FACS에 의해 측정하였다. h. 48 h 동안 AUY922 (25 nM 또는 100 nM)로 처리되거나, 또는 처리되지 않은 MLL1 +/+ MLL1 -/- MEF의 현미경 분석. i. MLL1 +/+ 또는 MLL1 -/- MEF에서의 AUY922의 용량 반응. MLL1 +/+ 또는 MLL1 -/- MEF를 24 h 및 48 h 동안 DMSO 또는 일련의 AUY922 희석액으로 처리하였다. CTG에 의해 상대적인 세포 성장을 측정하였다. j. AUY922 처리된 MLL1 +/+ 또는 MLL1 -/- MEF의 세포 아폽토시스 분석. MLL1 +/+ 또는 MLL1 -/- MEF를 48 h 동안 AUY922 100 nM으로 처리하거나, 또는 처리하지 않았다. 7AAD+아넥신V+로 표시된 아폽토시스 세포는 FACS에 의해 측정하였다.
도 5. MLL1 발현이 낮은 인간 백혈병 세포는 HSP90 억제에 대해 감작성을 띤다
a. HSP90 억제제 처리하의 상이한 인간 백혈병 세포주의 실시간 PCR 분석. 인간 백혈병 세포를 배양하고, 48 h 동안 AUY922로 처리하거나, 또는 처리하지 않았다. 이어서, 전체 mRNA를 수집하고, 실시간 PCR을 수행하였다. b. AUY922 처리된, MLL1 발현이 낮은 또는 MLL1 발현이 높은 인간 백혈병 세포의 세포 아폽토시스 분석. 인간 백혈병 세포를 48 h 동안 AUY922 100 nM으로 처리하거나, 또는 처리하지 않았다. 7AAD+아넥신V+로 표시된 아폽토시스 세포는 FACS에 의해 측정하였다. c. SEM 및 MOLM13 이종이식 마우스 모델에서의 HSP90 억제제의 효과. HSP990 처리하에 SEM 및 MOLM13의 종양 성장률을 다른 시점에 비교하였다. d. 유전자가 MOLM13 세포가 아닌, SEM 세포에서 AUY922에 의해 상향 조절되었다는 것을 보여주는 열 지도. SEM 및 MOLM13 세포를 3 h 동안 AUY922 100 nM으로 처리하거나, 또는 처리하지 않았다. 전체 RNA를 수집하고, 마이크로어레이를 수행하였다. e. 벤 다이어그램은 HSF1 활성화 경로 및 다른 4가지 신호 경로가 인간 백혈병 세포, 흑색종 및 MEF를 포함하는 3개의 유전자 프로파일 데이터 세트에 의해 공유됨을 보여주었다.
도 6. MLL1 발현이 낮은 인간 1차 B 급성 림프모구성 백혈병 세포는 HSP90 억제에 대해 감작성을 띤다
a. 인간 1차 백혈병 세포 이식을 받은 수혜자 마우스이 골수 중 인간 백혈병 세포의 비율(%). 인간 CD45+로 표시된 인간 세포는 FACS에 의해 측정하였다. b. 상이한 인간 1차 백혈병 세포에서의 MLL1 발현의 실시간 PCR 분석. c. 인간 1차 BALL 세포에서의 AUY922의 용량 반응. 인간 1차 BALL 세포를 48 h 동안 DMSO 또는 일련의 AUY922 희석액으로 처리하였다. 셀타이터-글로(CellTiter-Glo)에 의해 상대적인 세포 성장을 측정하였다. d. JURKAT, SEM, RS(4,11) 및 MOLM13을 상이한 용량의 72 h 동안 AUY922 및/또는 NVP-JAE067로 처리하였다. 세포 생존능 억제를 셀타이터-글로 검정을 사용하여 측정하였다. e. 찰리스(Chalice) 소프트웨어를 사용하여 각 AUY922 및 NVP-JAE067 용량 조합에 대한 로에베(Loewe) 가성성을 초과하는 억제 초과량를 계산하였다.
보충 도 1: 유도성 MLL1 녹다운을 포함하는 A375 세포에서의 MLL1 발현에 관한 실시간 PCR 웨스턴 블롯팅 분석
shNTC 또는 shMLL1 형질도입된 안정한 세포주를 3일 동안 독시시클린으로 처리하고, 세포 펠릿을 수집하고, 실시간 PCR 및 웨스턴 블롯팅을 수행하였다.
보충 도 2: MLL1 녹다운은 mRNA 수준 및 단백질 수준 둘 다의 HSF1 발현에는 영향을 미치지 않았다
보충 도 3: AUY922로 처리된 세포에서의 HSF1 항체를 이용한 ChIP
shHSF1 형질도입된 A375 세포를 3일 동안 독시시클린으로 처리하거나, 또는 처리하지 않고, 1 h 동안 AUY922 100 nM으로 추가 처리하였다. 염색질을 항-MLL1 항체로 면역침강시키고, HSP70 (a) 또는 BAG3 (b) 유전자 프로모터의 HSE 요소 및 MESI1 (c) 프로모터의 MLL1 결합 부위 주변의 프라이머를 사용하여 정량적 실시간 PCR에 의해 증폭시켰다.
보충 도 4: HCT116 세포에서 AUY922 처리된 MLL1 녹다운의 세포 콜로니 형성 검정.
5,000개의 shNTC 또는 shMLL1 HCT116 세포를 6 웰 플레이트에 시딩하고, 5일 동안 독시시클린으로 처리하거나, 처리하지 않은 후, 이어서, 6일 동안 상기 화합물로 처리하였다.
보충 도 5: A375 세포에서 NVP - LGX818 처리된 HSF1 녹다운 또는 MLL1 녹다운 의 세포 콜로니 형성 검정.
5,000개의 shNTC, shHSF1 또는 shMLL1 A375 세포를 6 웰 플레이트에 시딩하고, 5일 동안 독시시클린으로 처리하거나, 처리하지 않은 후, 이어서, 6일 동안 상기 화합물로 처리하였다.
보충 도 6: 상이한 용량의 AUY922로 처리된, 유도성 sh MLL1 발현하는 A375 세포의 웨스턴 블롯팅 분석
shNTC 또는 shMLL1 형질도입된 A375 세포를 3일 동안 독시시클린으로 처리하거나, 처리하지 않고, 48 h 동안 상이한 용량의 AUY922로 추가 처리하였다.
보충 도 7: 인간 백혈병 세포에서의 MLL1 발현의 실시간 PCR 분석
"치료"는 예방학적 (예방적) 및 치료학적 치료 뿐만 아니라, 질환 또는 장애의 진행 지연을 포함한다. "예방학적"이라는 용어는 증식성 질환을 비롯한 질환의 발병 또는 재발을 예방하는 것을 의미한다. 본원에서 사용되는 바, "진행 지연"이라는 용어는 치료하고자 하는 증식성 질환의 사전 단계에 또는 조기 단계에 있는 환자에게 조합물을 투여하는 것으로, 상기 환자는 예를 들어, 상응하는 질환의 예비 형태 진단을 받았거나, 또는 환자는 예컨대, 의학적 치료 동안 병증에 있거나, 또는 상응하는 질환이 발생할 가능성이 있는 사고부터 발생되는 병증에 있는 것을 의미한다.
"대상체"는 동물을 포함하는 것으로 한다. 대상체의 예로는 포유동물, 예컨대 인간, 개, 소, 말, 돼지, 양, 염소, 고양이, 마우스, 토끼, 래트, 및 트랜스제닉 비-인간 동물을 포함한다. 특정 실시양태에서, 대상체는 인간, 예컨대 뇌 종양 질환을 앓거나, 그러할 위험이 있거나, 또는 잠재적으로 뇌 종양 질환을 앓을 수 있는 인간이다. 특히 바람직하게, 대상체는 인간이다.
"제약 제제" 또는 "제약 조성물"이란 포유동물에서 발생하는 특정 질환 또는 병증을 예방, 치료 또는 제어하기 위해 포유동물, 예컨대 인간에게 투여하고자 하는 1 이상의 치료학적 화합물을 함유하는 혼합물 또는 용액을 의미한다.
"공동-투여하다," "공동-투여" 또는 "조합 투여" 등은 단일 환자에게 선택된 치료학적 작용제들을 투여하는 것을 포함한다는 것을 의미하며, 이는 작용제들이 같은 투여 경로에 의해 또는 동시에 반드시 투여되어야 할 필요는 없는 치료 요법을 포함하는 것으로 한다.
"제약상 허용되는"이란, 조성물, 및/또는 투여 형태가 뚜렷한 의학적 판단 범주 내에서 과도한 독성, 자극, 알레르기 반응 및 다른 문제적 합병증 없이, 타당한 이익/위험 비에 상응하여, 포유동물, 특히, 인간의 조직과 접촉하는데 적합하다는 것을 의미한다.
"치료 유효한"은 바람직하게 증식성 질환의 진행에 대하여 치료학상 또는 더욱 광범위한 의미에서 또는 예방학상 효과적인 양에 관한 것이다.
"단일 제약 조성물"은 유효량의 두 치료학적 작용제 둘 다를 환자에게 전달하기 위해 제제화된 단일 캐리어 또는 비히클을 의미한다. 단일 비히클은 임의의 제약상 허용되는 담체 또는 부형제와 함께 유효량의 각 작용제들을 전달하도록 디자인된 것이다. 일부 실시양태에서, 비히클은 정제, 캡슐제, 환제 또는 패치이다. 다른 실시양태에서, 비히클은 액제 또는 현탁제이다.
"용량 범위"는 명시된 작용제의 양의 허용되는 변동의 상한 내지 하한을 의미한다. 전형적으로, 명시된 범위내 임의 양의 작용제의 용량은 치료 중인 환자에게 투여될 수 있다.
"약" 또는 "대략"이라는 용어는 일반적으로 주어진 값 또는 범주의 20% 이내, 더욱 바람직하게, 10% 이내, 및 가장 바람직하겐 여전히 5% 이내인 것을 의미한다. 별법으로, 특히 생물학적 시스템에서, "약"이라는 용어는 약 로그 (즉, 10배) 이내, 바람직하게, 주어진 값의 2배 이내인 것을 의미한다.
여기서, 본 발명자들은 HSP70 프로모터-구동 루시페라제 수용체가 통합된 인간 흑색종 세포의 유도체를 확립하였고, HSF1의 공동 조절인자를 찾기 위해 게놈 와이드 약물화가능한 siRNA 스크린을 수행하였다. 본 발명자들은 H3K4 메틸트랜스퍼라제 MLL1이 HSP90 억제에 대한 세포 반응에서 HSF1의 보조 인자로서 작용한다는 것을 확인하였다. HSP90 억제하에 MLL1은 HSF1과 상호작용하고, HSF1-표적 유전자의 프로모터에 결합하고, HSF1-의존성 전사 활성화를 조절한다. 다양한 세포주 및 종양 마우스 모델에서 MLL1 녹다운 또는 녹아웃이 HSP90 억제와 함께 조합되었을 때 놀라운 조합 효과가 관찰되었다. 본 발명자들의 데이터는 MLL1이 HSF1의 보조인자임을 시사하고, HSP90 억제에 대한 세포 반응에서 MLL1의 중요한 역할을 확립한다.
혼합 직계성 백혈병 단백질-1 유전자 (MLL1 , ALLl , HRX , Htrx))를 파괴시키는 염색체 전위는 급성 림프모구성 또는 골수성 백혈병의 독특한 서브세트와 관련이 있다 [1-4]. MLL1 유전자의 생성물은 조혈 및 발생 동안 Hox 유전자 발현의 유지에 필요한 전사 공동 활성 인자로서 작용하는 거대 단백질이다 [5-8]. MLL1의 전사 공동 활성 인자 활성은 부분적으로는, 염색질의 전사 활성 형태와 상관 관계가 있는 후생적 마커인 [9, 10], 그의 히스톤 H3 리신 4 (H3K4) 메틸트랜스퍼라제 활성에 의해 매개된다 [6]. MLL1 복합체는 H3K4의 모노-, 디-, 및 트리메틸화를 촉진시키며, 그의 조절은 기능상 상이한 결과를 가져올 수 있다.
본 발명은 Hsp90의 내인성 ATPase 활성을 표적화하거나, 감소시키거나 또는 억제시키고/거나, 유비퀴틴 프로테오솜 경로를 통해 Hsp90 클라이언트 단백질을 분해하거나, 표적화하거나, 감소시키거나 또는 억제시키는 하나 이상의 화합물을 포함한다. 상기 화합물은 "열 쇼크 단백질 90 억제제" 또는 "Hsp90 억제제로 지칭될 것이다. 본 발명에서 사용하는데 적합한 Hsp90 억제제의 예로는 겔다나마이신 유도체, 타네스피마이신 (17-알릴아미노-17-데메톡시겔다나마이신) (KOS-953 및 17-AAG로도 알려져 있다); 라디시콜; 6-클로로-9-(4-메톡시-3,5-디메틸피리딘-2-일메틸)-9H-퓨린-2-아민 메탄술포네이트 (CNF2024로도 알려져 있다); IPI504; SNX5422; 5-(2,4-디히드록시-5-이소프로필-페닐)-4-(4-모르폴린-4-일메틸-페닐)-이속사졸-3-카르복실산 에틸아미드 (AUY922); 및 (R)-2-아미노-7-[4-플루오로-2-(6-메티옥시-피리딘-2-일)-페닐]-4-메틸-7,8-디히드로-6H-피리도[4,3-d]피리미딘-5-온 (HSP990)을 포함하나, 이에 제한되지 않는다.
결과:
siRNA 스크리닝에 의한 HSP90 억제에 반응하는 HSF1의 공동 조절인자로서의 MLL1 확인
HSP90 억제에 반응하는 HSF1의 신규한 공동 조절인자를 확인하기 위해, 본 발명자들은 HSP90 억제제 처리에 의해 활성화된 HSP70 프로모터-구동 루시페라제 수용체가 통합된 A375 세포의 유도체를 확립하였고, 2 라운드에 걸친 siRNA 스크린을 수행하였다 (도 1a). 고처리량 게놈 와이드 약물화가능한 표적 siRNA 스크린을 수행하기 위해, 7,000개의 유전자를 함유하는 전체 siRNA 라이브러리 뿐만 아니라, HSF1 siRNA 및 음성 대조군을 384 웰 플레이트에 스탬핑하였다. 2 라운드에 걸쳐 siRNA 스크리닝을 수행하였다. 루시페라제 활성은 제2 라운드 스크린을 위해 유전자를 선별하는데 사용하였다. 제1 라운드 스크린으로부터의 264개의 유전자에 대한 상위 1,000개의 siRNA에 대해 제2 라운드 스크린을 수행하여 선별하였다. 제2 라운드 스크린을 위해 루시페라제 활성 및 세포 생존능 둘 다를 측정하였다. 상기 스크린으로부터 선별된 잠재적인 HSF1 조절인자의 녹다운 후 내인성 HSP70 유전자 발현을 조사하고, 잠재적인 HSF1 조절인자 유전자의 녹다운을 조사하는 역 스크리닝 검정 또한 수행하였다. 경계선은 HSP90 억제제 및 siRNA 처리 후 70% 초과의 루시페라제 활성 감소 및 30% 미만의 세포 생존능 감소에 기초하였다. 35개의 유전자가 기준을 충족시키는 것으로 나타났고 (보충 표 1), 상기 유전자 중 MLL1, MED6, MED19, MED21, 및 SMARCD3은 염색질 리모델링 인자로서 공지되어 있다. MLL1은 공지된 H3K4 메틸트랜스퍼라제이고, 유전자 전사 활성에 관여한다. HSF1 녹다운은 세포 증식에는 영향을 미치지 않았지만, 루시페라제 활성은 100% 억제시켰다. MLL1 녹다운은 세포 증식을 30% 미만 억제시켰지만, 루시페라제 활성은 90% 초과 감소시켰다 (도 1b). MLL1이 HSP90 억제에 대한 세포 반응 조절에 참여할 수 있다는 것을 입증하기 위해, 본 발명자들은 상이한 서열 소형 간섭 RNA (siRNA)를 이용함으로써 HSP70 프로모터 리포트된 플라스미드를 이용하여 A375 세포에서 MLL1을 녹다운시켰다. (서열은 어떻게 다른가?). MLL1 유전자의 mRNA 전사체에 상보적인 서열과 함께 siRNA 시약으로 처리함으로써 MLL1 유전자의 발현을 감소시킨다. 상기 siRNA의 활성 MLL1 유전자의 전사체에의 결합은 mRNA 전사체의 분해를 통해 발현을 감소시킨다). MLL1 녹다운은 HSP90 억제에 의해 유발된 루시페라제 활성을 40% 초과 억제시킨 반면, HSF1 녹다운은 루시페라제 활성을 약 90% 억제시켰다 (도 1c). 본 발명자들은 MLL1이 HSP70 프로모터 중 HSF1 결합 부위를 돌연변이화시켜 HSF1을 통한 HSP90 억제에 대한 세포 반응을 조절하였는지 여부에 대해 추가로 측정하였다. 예상대로, HSP70 프로모터 중 한 HSF1 결합 부위를 돌연변이화시켰을 때, HSP90 억제로 유도된 루시페라제 활성이 70% 초과로 감소된 것이 관찰되었다. 흥미롭게도, HSF1 결합 부위 돌연변이와 함께 MLL1 녹다운시켰을 때, 루시페라제 활성은 80% 초과 억제되었다 (도 1c). 본 결과는 MLL1이 HSP90 억제에 대한 세포 반응의 조절에 참여하였다는 것을 제안하였다. MLL1이 열 쇼크 반응을 조절할 수 있다는 개념 또한 열 쇼크 조건하에서 시험하였다. HSP90 억제와 유사하게, 열 쇼크는 HSP70 프로모터 루시페라제 활성을 유도하였다. HSF1 녹다운은 열 쇼크 반응을 억제시키는 반면, MLL1 녹다운은 열 쇼크 유도된 루시페라제 활성을 40% 초과로 감소시켰다 (도 1d). MLL1 및 그의 복합체가 HSP90 억제하에 HSF1에 결합하는지 여부를 분석하기 위해, 본 발명자들은 대조군 또는 HSF1-HA 구축물이 형질도입된 세포를 이용하여 공동 면역침강 검정을 수행하였다. 웨스턴 블롯팅 결과, HSP90 억제하에 HSF1과 함께 MLL1이 존재하는 것으로 나타났다. 역 공동 면역침강 검정 결과, HSF1 에피토프 또한 MLL1 단백질을 침강시킨 것으로 나타났다 (도 1e). 추가로, 웨스턴 블롯팅 결과, MLL1 복합체 성분인 ASH2L 및 WDR5 또한 HSF1 또는 MLL1을 침강시켰다 (도 1f). 내인성 HSF1과 MLL1 사이의 생체내 상호작용에 대해 시험하기 위해, HSP90 억제제로 처리된 또는 처리되지 않은 A375 세포로부터 얻은 핵 단백질 추출물을 HSF1 또는 MLL1 항체와 면역침강시켰다. 웨스턴 블롯팅 결과, 항-HSF1 또는 항-MLL1 면역침강물 중 MLL1 또는 HSF1이 존재하는 것으로 나타났다 (도 1g).
HSP90 억제하에 MLL1이 HSF1 -의존성 전사 활성을 조절하고, HSF1 -표적 유전자 프로모터에 결합한다.
본 발명자들은 MLL1 녹다운이 HSF1-의존성 전사 활성에 영향을 주는지 여부에 대해 추가로 시험하였다. 본 발명자들은 shMLL1을 A375 세포 내로 도입한 후, 세포를 HSP90 억제에 노출시켰다. 유전자 프로파일 분석 결과, 38개의 유전자의 전사 활성 HSP90 억제에 의해 유도되었다. 38개의 유전자 중 22개의 유전자의 전사 활성의 유도는 MLL1 녹다운에 의해 다양한 정도로 억제되었다 (도 2a). 22개의 유전자 중 일부, 예컨대 HSPA1A , HSPA1L , HSPB8 , DEDD2 DNAJB1은 HSF1-조절된 세포 스트레스 경로에 속하는 것이다 (도 2a). 유전자 프로파일 결과를 입증하기 위해, 상이한 MLL1 서열을 표적함으로써 2개의 MLL1 유도성 shRNA 구축물을 A375 암 세포 내로 안정적으로 도입하고, MLL1의 녹다운을 확인하였다 (보충 도 1). HSP90 억제제 처리하에 MLL1HSP70BAG3 전사 활성을 조절하였다는 것이 실시간 PCR에 의해 추가로 입증되었다. MLL1 녹다운은 HSF1 발현에 있어 mRNA 수준 및 단백질 수준 둘 다에는 영향을 미치지 않았지만 (보충 도 2), HSP90 억제제 처리하에서 HSF1-표적 유전자 HSP70BAG3 mRNA 수준을 억제시켰다 (도 2b).
MLL1의 HSF1-조절된 유전자 프로모터로의 동원을 조사하기 위해, 본 발명자들은 대조군 또는 shMLL1이 형질도입된 A375 세포를 이용하여 염색질 면역침강 (ChIP)을 수행하고, 1 h 동안 AUY922로 처리하거나, 또는 처리하지 않았다. 상기 세포로부터의 염색질을 초음파 처리하여 500 bp 미만의 단편을 수득하고, 다중클론을 사용하여 HSF1 및 MLL1에 대해 면역침강시켰다. HSE 요소를 포함하는 HSP70 및 BAG3에 특이적인 프라이머를 사용하여 정량적 실시간 PCR 분석을 수행하였다. MESI1의 MLL1 결합 부위를 대조군으로서 사용하였다. 본 발명자들은 MESI1이 아닌, HSP70 또는 BAG3 프로모터에의 HSF1 결합이 AUY922 처리 1시간째에 약 10배 증가하였다는 것을 관찰하였다 (보충 도 3). 대조적으로, 유도성 HSF1 녹다운의 경우, A375 세포에서 결합은 검출되지 않았다 (보충 도 3). 또한, AUY922 처리 1시간째에 HSP70BAG3 유전자 프로모터의 MLL1 점유가 현저한 것으로 관찰되었다 (도 2c 및 d). 대조적으로, MLL1의 MESI 프로모터에의 결합은 검출되지 않았다 (도 2e). MLL1 결합은 MLL1 녹다운에 의해 유의적으로 감소하였다 (도 2c, d 및 e). MLL1이 히스톤 H3의 Lys-4의 디-, 및 트리메틸화 (H3K4me) 및 히스톤 H4의 Lys-16의 아세틸화 (H4K16ac)를 매개하는 바, 이어서, 본 발명자들은 HSP90 억제하에 H3K4me2, H3K4me3 및 H4K16ac가 HSF1-조절된 유전자 프로모터로 동원되는지 여부에 대해 조사하였다. 본 발명자들은 H3K4me2 및 H3K4me3이 BAG3 프로모터에 결합한 것을 관찰하였고, 이러한 결합은 AUY922 처리에 의해 추가로 유의적으로 증진된 반면, MLL1 녹다운에 의해서는 감소되었다 (도 2f). 유사하게, H4K16ac 또한 BAG3 프로모터에 결합하였고, 이러한 결합은 AUY922 처리에 의해 추가로 유의적으로 증진된 반면, MLL1 녹다운에 의해서는 감소되었다 (도 2g). 종합해 보면, 상기 데이터는 HSP90 억제하에 MLL1이 HSF1-의존성 전사 활성을 조절하고, HSF1 표적 유전자 프로모터에 결합한다는 것을 시사한다.
MLL1 결핍이 HSP90 억제에 대한 HSF1 -매개 세포 반응을 손상시킨다
shRNA 결과를 추가로 입증하기 위해, 이어서, 본 발명자들은 HSP90 억제에 대한 MLL1 -/- 마우스 배아 섬유모세포 (MEF) 반응을 조사하였다. 유전자 프로파일 분석 결과, 68개의 유전자의 전사 활성이 HSP90 억제에 의해 유도되었고, 상기 유전자의 상향 조절은 MLL1 결핍에 의해 다양한 정도로 손상되었다 (도 3a). 상기 유전자 중 일부, 예컨대 Dnaja1 , Dnajb4 , DnaJ2Bag3은 HSF1-조절된 세포 스트레스 경로에 속하는 것이다. MEF에서 HSP90 억제제에 의해 두 HSF1-표적 유전자: Hspa1bBag3이 조절되었다는 것이 정량적 실시간 PCR에 의해 추가로 입증되었고, MLL1 손실은 AUY922 처리하에서 Hspa1b 또는 Bag3 발현을 약 50% 감소시켰다 (도 3b). 추가로, 웨스턴 블롯팅 결과, HSP90 억제가 MEF에서 열 쇼크 경로를 유도하였다는 것으로 나타났다. 놀랍게도, HSP70 단백질 수준은 현저하게 억제된 반면, MLL1 -/- MEF에서는 HSC70 단백질 수준이 유의적으로 증진되었다 (도 3c). MLL1 결실과 일관되게, H3K4me2가 아닌, H3K4me3의 전반적인 수준은 MLL1 -/- MEF에서 감소된 것으로 나타났다 (도 3c). 본 결과는 MLL1이 HSF1의 보조인자이고, HSP90 억제하에 HSF1-조절된 유전자 프로모터에 결합하고, H3K4me의 디-, 및 트리메틸화를 매개하고, HSF1-의존성 전사 활성을 조절한다는 것을 시사한다 (도 3d).
MLL1 녹다운 또는 녹아웃이 세포를 HSP90 억제에 대해 감작화시킨다
본 발명자들의 이전 연구에서는 HSF1이 인간 암에서 HSP90 억제제에 대해 중요한 감작제인 것으로 확인되었다. 이어서, 본 발명자들은 MLL1이 또한 HSP90 억제제에 대한 감작제인지 여부를 조사하였다. MLL1이 실제로 HSP90 억제의 감작제임을 입증하기 위해, 3개의 암 세포주 (A375, A2058 및 HCT116)에서 AUY922와 함께 MLL1 녹다운의 조합 효과를 시험하였다. 상이한 MLL1 서열을 표적화함으로써 2개의 MLL1 유도성 shRNA 구축물을 상이한 암 세포주 내로 안정적으로 도입하였다. 상기 3개의 암 세포주에서, 콜로니 형성 검정에 의하면, MLL1 shRNA 뿐만 아니라, HSF1 shRNA (NTC shRNA 제외)의 도입으로 AUY922에 대해 현저하게 감작화되었다 (도 4a, b 및 보충 도 4). 대조적으로, MLL1 녹다운은 BRAF 억제제 NVP-LGX818에 대해서는 조합 효과를 나타내지 못하였는데 (보충 도 5), 이는 MLL1 녹다운은 HSP90 억제제와 선택적인 효과를 발휘한다는 것을 시사한다. 이러한 관찰 결과는 MLL1이 암 세포에서 HSP90 억제에 대해 유효한 감작제라는 것을 시사한다. HSP90 억제제의 감작제로서의 MLL1을 추가로 입증하기 위해, 본 발명자들은 A375 이종이식 마우스 모델에서 HSP90 억제제와 MLL1 녹다운의 조합 효과를 조사하였다. MLL1 shRNA는 단독으로 종양 성장을 약간 억제시켰고, 녹다운은 단백질 수준 및 mRNA 수준으로 확인되었다 (도 4c 및 d). 내약 투여량 (10 mg/kg PO, qw)의 HSP990은 단독으로 종양 성장을 50% T/C만큼 억제시켰다 (도 4e). 더욱 놀랍게도, HSF1 녹다운 & HSP990 조합은 종양을 정체시켰다 (도 4e). 이러한 결과는, 세포 스트레스 반응의 조절인자인 MLL1이 또한 인간 암 세포에서 HSP90 억제제의 효능을 제한하는데 있어 중요하고, MLL1 녹다운, 및 HSP90 억제제의 조합이 흑색종 성장을 정체시키는 데 충분하다는 것을 시사한다.
MLL1 녹다운 및 HSP90 억제의 조합 효과의 기전을 이해하기 위해, 본 발명자들은 1) MLL1 녹다운이 HSP90 클라이언트 단백질, 예컨대 BRAF의 분해를 촉진시킬 수 있는지 여부; 2) HSF1 결핍이 마우스에서 MAPK 신호전달을 약화시킨다는 최근 관찰 결과에 기초하여, MLL1 녹다운이 MAPK 신호전달을 약화시킬 수 있는지 여부에 대해 추가로 시험하였다. 본 발명자들은 MLL1 shRNA 및 HSP90 억제제로 처리된 세포에서 웨스턴 블롯팅을 수행하였다. MLL1 녹다운 및 HSP90 억제제의 조합으로 p-ERK 수준은 감소되었지만, A375 세포에서 BRAF의 분해가 이루어졌다 (보충 도 6). HSP90 억제제 처리하에서 HSF1 녹다운이 어떻게 세포 증식에 영향을 주는지 이해하기 위하여, 본 발명자들은 HSP90 억제제 처리하에서 MLL1 녹다운이 세포 주기 진행에 미치는 영향을 조사하기 위해 DNA 함량 분석을 수행하였다. HSF1 녹다운과 유사하게, MLL1 녹다운은 세포 주기에서 암 세포의 비율(%)에는 영향을 주지 못한 반면, HSP90 억제제는 더 많은 암 세포를 S + G2M 기로 유도하였다 (도 4f). 대조적으로, HSP90 억제제 처리하에 MLL1 녹다운 군에서 S + G2M 기의 암 세포의 비율(%)은 대조군에서보다 유의적으로 더 낮았고 (도 4f), 이는 MLL1의 녹다운이 암 세포가 세포 주기로 진입하지 못하도록 차단시킴으로써 암 세포의 증식이 감소되었다는 것을 시사한다. 추가로, 본 발명자들은 7AAD 및 아넥신 V로 세포를 염색함으로써 HSP90 억제제 처리하에서 MLL1 녹다운이 암 세포의 아폽토시스를 증진시키는지 여부를 조사하였다. 유사하게, MLL1 녹다운은 암 세포의 아폽토시스에는 영향을 주지 못한 반면, HSP90 억제제는 암 세포의 아폽토시스를 유도하였다 (도 4g). HSP90 억제제 처리하에서 MLL1 녹다운은 암 세포의 아폽토시스 비율을 증진시켰다 (도 4g). 따라서, HSP90 억제제 처리하에서 MLL1 녹다운은 MAPK 성장 신호전달을 약화시켜 세포 주기를 정지시키고, 세포 아폽토시스를 유도한다. shRNA 결과를 추가로 입증하기 위해, 이어서, 본 발명자들은 MLL1 손실이 HSP90 억제에 대해 세포를 감작화시키는지 여부를 조사하였다. MLL1 +/+ MEF에서, AUY922는 MEF의 증식률을 억제시키지만, 상기 세포를 사멸시키지는 못했다. 대조적으로, 처리 48 h 경과 후, AUY922에 의해 MLL1 -/- MEF 중 90% 초과가 사멸되었다 (도 4h 및 i). 세포 아폽토시스 분석 결과, AUY922 처리하에서 아폽토시스가 MLL1 +/+의 경우에는 단지 30% 유도된데 비해, MLL1 -/- MEF의 경우에는 80% 초과로 유도된 것으로 나타났다 (도 4j). 상기 데이터는 MLL1이 HSP90 억제에 대해 인간 암 세포를 감작화시키기 위한 잠재적인 표적이 된다는 것을 시사한다.
MLL1 발현이 낮은 인간 백혈병 세포가 HSP90 억제에 대해 감작성을 띤다
MLL1의 녹다운 또는 손실은 세포 증식에 대한 HSP90 억제제의 효능을 증가시키는 바, 본 발명자들은 MLL1 발현 수준이 낮은 인간 암 세포가 HSP90 억제에 대하여 더욱 큰 감작성을 띠어야 한다는 개념에 대하여 추가로 시험하였다. 인간 백혈병에서, MLL-AF4, MLL-AF9 및 MLL-ENL을 비롯한 일부 융합 유전자는 MLL1 전위에 의해 유발되었다. 본 발명자들은 먼저 MLL1 전위가 이루어진, 또는 이루어지지 않은 9개의 상이한 인간 백혈병 세포에서 MLL1 mRNA 수준을 조사하였다. JURKAT, 697 및 REH는 MLL1 발현이 높은 야생형 백혈병 세포이고, MLL1-AF4를 보유하는 SEM 세포는 또한 MLL1 발현이 높다. FLT3 ITD 돌연변이를 보유하는 PL21 세포, MLL1-AF4를 보유하는 RS(4,11) 세포는 MLL1 발현이 상대적으로 낮다. 또한, MLL1-AF9를 보유하는 NOMO1 세포 및 MLL1-AF9를 보유하는 NOMO1의 MLL1 발현은 가장 낮다 (보충 도 7). 이어서, 본 발명자들은 MLL1 발현이 HSP90 억제에 대한 세포 반응과 관련이 있는지 여부를 조사하였다. HSP90 억제제에 대한 세포 스트레스 반응을 나타내는 HSP70 및 BAG3 발현 또한 상기 백혈병 세포에서 시험하였다. HSP90 억제에 대한 세포 스트레스 반응은 RS(4,11) 및 MOLM13 세포에서 유의적으로 감소되었다 (도 5a). MLL1 발현이 낮은 NOMO1에서는 HSP90 억제에 대한 세포 스트레스 반응이 감소되지 않은 것으로 나타났다 (도 5a). 이어서, 본 발명자들은 HSP90 억제제에 대한 각 백혈병 세포주의 감작성을 시험하였다. NOMO, MOLM13 및 RS(4,11)에서 AUY922의 IC95는 약 100 nM인 반면, 다른 백혈병 세포주에서 AUY922의 IC95는 약 1,000 nM이었다 (표 1). 상기 결과는 MLL1 발현이 HSP90 억제제에 대한 세포 감작성과는 관련이 있을 수 있지만, HSP90 억제에 대한 세포 반응과는 관련이 없다는 것을 제안하였고, 이는 HSP90 억제에 대한 HSF1-활성화된 세포 반응에 비의존적인 MLL1 매개 기전이 일부 존재한다는 것을 제안하였다. 세포 아폽토시스 분석 결과, JURKAT 및 PL21 세포에서보다 RS(4,11) 및 MOLM 13 세포에서 세포 세포 아폽토시스 비율이 더 높게 유도되었다 (도 5b). 추가로, 본 발명자들은 SEM 및 MOLM13 이종이식 마우스 모델에서 HSP90 억제제의 효과를 조사하였다. 내약 투여량 (10 mg/kg PO, qw)의 HSP990은 SEM 종양 성장을 30% T/C만큼 억제시킨 반면, MOLM13 종양 성장은 60% T/C만큼 억제시켰다 (도 5c). MLL1 발현이 낮은 백혈병 세포가 HSP90 억제에 대하여 감소된 HSF1-조절된 전사 활성을 나타낼 수 있다는 개념을 시험하기 위해, 본 발명자들은 HSP90 억제에 대한 SEM 및 MOLM13 백혈병 세포 반응의 유전자 프로파일을 비교하였다. 유전자 프로파일 검정 결과, MOLM13이 아닌, SEM에서 32개의 유전자의 발현이 HSP90 억제에 의해 다양한 정도로 높게 유도된 것으로 나타났다 (도 5d). MLL1 녹다운을 포함하거나 또는 포함하지 않는 흑색종, MLL 발현이 높거나, 또는 낮은 인간 백혈병 세포, 및 MLL1 +/+ 또는 MLL1 -/- MEF를 포함하는, HSP90 억제에 대한 상이한 세포 반응에서 3개의 유전자 프로파일 데이터 세트 모두에 대하여 경로 분석을 수행하였다. HSF1 경로 활성화가 3개의 유전자 프로파일 데이터 세트에 의해 가장 크기 공유되는 경로이다. PRDM2 활성화, BACH2 억제, BLVRA 활성화 및 PES1 활성화 또한 3개의 유전자 프로파일 데이터 세트에 의해 공유된다. 이러한 결과는 MLL1이 HSP90 억제제 처리에서 환자를 계층화하는 잠재적인 바이오마커일 수 있다는 것을 시사한다.
MLL1 발현이 낮은 인간 1차 B 급성 림프모구성 백혈병 세포는 HSP90 억제에 대해 감작성을 띤다
MLL1 발현이 1차 인간 암 세포에서 상이한지 여부를 연구하기 위해, 본 발명자들은 인간 B 급성 림프모구성 백혈병 샘플에서 MLL1의 발현을 조사하였다. 1차 인간 BALL 세포를 면역 결핍 마우스 내로 이식시키고, FACS 분석 결과 혈액 종양 부하량이 70%를 초과할 때까지 골수 세포를 수혜자 마우스로부터 수집하였다. 골수 세포를 배양하였고, FACS 분석 결과, 90% 초과의 세포가 인간 백혈병 세포인 것으로 나타났다 (도 6a). 실시간 PCR 결과, MLL1 발현은 P4 환자에서보다 P1 환자에서 3배 더 높은 것으로 나타났다 (도 6b). 이어서, 본 발명자들은 AUY922가 상기 인간 백혈병 세포에 미치는 효능을 평가하였다. 예상대로, MLL1 발현이 높은 P1 백혈병 세포는 AUY922 처리에 대하여 반응하지 않은 반면, MLL1 발현이 낮은 P4 백혈병 세포는 AUY922 처리에 대하여 우수한 반응을 보였다. 다른 두 인간 백혈병 샘플 또한 AUY922에 대한 특정 반응을 보였다 (도 6c). MLL1 융합 종양단백질은 DOT1L을 동원하여 하류 신호전달 경로를 활성화시키는 것으로 알려져 있으며, MLL1 전위를 포함하는 백혈병 세포는 하나의 야생형 MLL1 대립 유전자를 상실한 것과 같이 낮은 야생형 MLL1 발현을 보일 가능성이 있고, 이는 상기 종류의 백혈병 세포가 HSP90 억제제 및 DOT1L 억제제의 조합에 대하여 감작성을 띨 수 있다는 것을 제안하였다. 이어서, 본 발명자들은 AUY922 및 DOT1L 억제제 NVP-JAE067이 인간 백혈병 세포에 미치는 조합 효과를 시험하였다. AUY922 및 NVP-JAE067은 MLL1 야생형 백혈병 세포인 JURKAT 세포가 아닌, SEM, RS(4, 11) 및 MOLM13 세포를 비롯한, MLL1 전위를 보유하는 백혈병 세포에 대하여 유의적인 조합 효과를 보였다 (도 6d). 종합해 보면, 상기 결과는 MLL1 발현이 낮은 인간 백혈병 세포가 HSP90 억제에 대하여 더욱 큰 감작성을 띨 수 있고, HSP90 억제제 및 DOT1L 억제제의 조합이 MLL1 전위를 포함하는 인간 백혈병 세포에 대하여 우수한 전략법이 될 수 있다는 것을 시사하였다.
방법 및 물질:
세포 배양물
A375, A2058, HCT116, SEM, 697, JURKAT, REH, PL21, NOMO1, RS(4,11) 및 MOLM13 세포를 아메리칸 타입 컬쳐 콜렉션(American Type culture Collection)으로부터 수득하였다. MLL1+/+ 및 MLL1-/- 마우스 배아 섬유모세포 (MEF)는 미시간 대학교 헤스 연구실의 제리 L.(Jay L. Hess's lab, University of Michigan)로부터 입수하였다. 세포주 모두 둘베코 변형된 이글 배지(Dulbecco's Modification of Eagle's Medium), 맥코이 5a(McCoy's 5a) 배지 또는 10% FBS (인비트로젠(Invitrogen))을 포함하는 어드밴스드 RPMI 배지 1640 (인비트로젠)에서 유지시켰다. 선별을 위해 감염된 세포주를 1 ㎍/mL의 퓨로마이신 (MP 바이오메디칼즈(MP Biomedicals)) 하에서 유지시켰다.
siRNA 스크리닝
HSP90 억제제 처리에 의해 활성화된 HSP70 프로모터-구동 루시페라제 리포터가 통합된 A375 세포주를 확립하였다. 고처리량 게놈 와이드 siRNA 스크린을 수행하기 위해, 전체 siRNA 라이브러리 뿐만 아니라, HSF1 siRNA 및 음성 대조군을 384 웰 플레이트에 스탬핑하였다. RNAiMAX를 각 웰에 첨가하고, 추가로 인큐베이션시켰다. 이어서, HSP70 프로모터-구동 루시페라제 리포터를 포함하는 암 세포를 플레이팅하고, 72 h 동안 인큐베이션시킨 후, HSP990을 첨가하고, 6 h 동안 인큐베이션시켰다. 마지막으로, 브라이트-글로(Bright-Glo: BG)를 첨가하여 HSP70 리포터의 발광을 측정하였다. 제2 라운드 스크린에서, siRNA 스크린 데이터를 BG 및 셀타이터-글로(CTG) 둘 다에 의해 분석하였고; 후자는 전체 세포 생존능을 측정할 것이다. 1) 데이터를 정규화하고, 표시하기 위해 스팟파이어 파일로 익스포트하였다. 2) siRNA 복제물에 의한 평균치를 각 검정에 대해 계산하였다. 3) 이어서, 각 siRNA 평균치에 대한 BG와 CTG 점수 사이의 차를 구하였다. 4) 각 유전자 ID에 대한 상기 차의 평균을 구한 후, 이어서, 델타에 의해 분류하였다 (이어서, CTG에는 영향을 미치지 않으면서 BG 신호에 영향을 미치는 상위 히트를 검색하였는 바, BG와 CTG 사이의 차 중 가장 큰 값은 가장 강력한 히트여야 한다). 예컨대, 상기 스크린으로부터 선별된 잠재적인 HSF1 조절인자의 녹다운 후 내인성 HSP70 유전자 발현을 조사하고, 잠재적인 HSF1 조절인자 유전자의 녹다운을 조사하는 역 스크리닝 검정 또한 수행하였다.
짧은 헤어핀 RNA 구축물
대조군 짧은 헤어핀 RNA (shRNA), GGATAATGGTGATTGAGATGG, MLL1 shRNA#1, GCACTGTTAAACATTCCACTT, 및 MLL1 shRNA#2, CGCCTAAAGCAGCTCTCATTT를 유도성 pLKO-Tet-On 퓨로마이신 벡터로 클로닝하였다.
렌티바이러스 및 감염
앞서 확립된 본 발명자들의 프로토콜에 따라 렌티바이러스 상청액을 생성하였다. 총 100 ㎕의 렌티바이러스를 사용하여 8 ㎍/mL 폴리브렌 (케미콘(Chemicon)) 중 6 웰 플레이트에서 300,000개의 암 세포를 감염시키는 데 사용하였다. 배지를 대체하고, 24 h 경과 후, 퓨로마이신 (MP 바이오메디칼즈)에 의해 세포를 선별하고, 확장시켰다. 100 ng/mL 독시시클린 (클론테크(Clontech))을 배지에 첨가하여 shRNA를 유도하였다.
RNA 추출 및 정량적 역전사 - PCR
RN이지미니(RNeasyMini) 키트 (퀴아젠(Qiagen))를 사용하여 전체 RNA를 단리시켰다. ABI 택맨 유전자 발현 검정은 HSP70, BAG3, HSC70, HSP27, HSF1 및 MLL1을 포함한다. B2M 전사체를 함께 증폭시키기 위하여 VICMGB 프라이머/프로브 세트 (어플라이드 바이오시스템즈(Applied Biosystems))를 각 반응에서 사용하였다. 모든 실험은 이중 또는 삼중으로 수행하였고, 명시된 바와 같이 B2M 수준으로 정규화하였다.
염색질 면역침강 ( ChIP ) 검정
제조사의 프로토콜에 따라 ChIP 검정을 수행하였다 (염색질 면역침강 검정용 키트, 카탈로그 번호 17-295, 업스테이트 바이오테크놀러지 인크.(Upstate Biotechnology Inc.: 미국 뉴욕주 레이크 플라시드)). 항-HSF1 (셀 시그널링(Cell signaling), 4356) 항체, 항-MLL1 (베틸 라보라토리즈(Bethyl Laboratories), A300-086A), 항-H3K4Me2 (써모 사이언티픽(Thermo scientific), MA511196), 항- H3K4Me3 (써모 사이언티픽, MA511199), 및 항-H4K16Ac (밀리포어(Millipore), 07-329)를 사용하여 면역 복합체를 제조하였다. 항체 부재하에서 수행된 면역침강 반응의 상청액은 전체 입력 DNA 대조군으로서의 역할을 하였다. 10 ㎕의 각 샘플과 함께 하기 프라이머를 사용하여 PCR을 수행하였다: HSP70 프로모터, 5'-GGCGAAACCCCTGGAATATTCCCGA-3' 및 5'-AGCCTTGGGACAACGGGAG-3'; BAG3 프로모터, 5'-GTCCCCTCCTTACAAGGAAA-3' 및 5'-CAATTGCACTTGTAACCTG-3'; MEIS1 프로모터, 5'-CGGCGTTGATTCCCAATTTATTTCA-3' 및 5'-CACACAAACGCAGGCAGTAG-3'. 이어서, 2% 아가로스 겔 상에서 분석하였다.
유전자 프로파일링
퀴아젠 RN이지 미니 키트를 사용하여 RNA를 단리시켰다. 앞서 기재된 바와 같이 (45) 표지화된 cDNA 생성 및 HG-U133 플러스2(HG-U133 Plus2) 어레이 (어피메트릭스(Affymetrix))에의 혼성화를 수행하였다.
웨스턴 블롯팅
하기와 같이 웨스턴 블롯팅을 수행하였다: 전체 종양 용해물을 SDS/PAGE 및 니트로셀룰로스 막 (인비트로젠)으로 전기 이동시켰다. 실온에서 1 h 동안 진탕기 상에서 PBS 및 0.1% (vol/vol) 트윈(Tween)-20 (PBS-T) 및 4% (wt/vol) 무지방 밀크 (바이오-래드(Bio-Rad)) 중에서 막을 차단시켰다. 1차 항체를 1:1,000 (HSF1; 셀 시그널링, 4356), 1:1,000 (HSP70; 셀 시그널링, 4876), 1:1,000 (p-ERK; 셀 시그널링, 4370), 1:1,000 (ERK; 셀 시그널링, 4695), 1:1,000 (HER2; 셀 시그널링, 4290), 1:1,000 (BRAF; 셀 시그널링, 9433), 1:1,000 (절단된 PARP; 셀 시그널링, 5625), 및 1:10,000 (GAPDH; 셀 시그널링 테크놀러지(Cell Signaling Technology), 2118S)의 희석율로 차단액에 첨가하고, 4℃에서 밤새도록 로커 상에서 인큐베이션시켰다. 면역블롯팅을 3회에 걸쳐 각각 PBS-T를 이용하여 5 min 동안 세척하고, 2차 항체를 1:10,000 희석률로 실온에서 1 h 동안 진탕기 상에서 PBS-T 밀크에 첨가하였다. 수회에 걸쳐 세척한 후, 제조사의 권고에 따라 증강 화학 발광 (ECL) 반응을 수행하였다 (슈퍼시그널 웨스트 듀라 익스텐디드 듀레이션 섭스트레이트(SuperSignal West Dura Extended Duration Substrate); 써모 사이언티픽).
종양 이종이식
마우스를 노파르티스 생물 의학 연구 동물 실험 관련 위원회(Novartis Biomedical Research Animal Care and Use Committee) 프로토콜 및 규정에 따라 유지시키고, 취급하였다. MLL1에 대한 Tet-유도성 shRNA를 포함하는 A375를 10% Tet-승인된 FBS로 보충된 DMEM 중에서 배양하였다. 마우스 (6-8주령, n = 8) 우측 등쪽 겨드랑이 영역에 1 * 106개의 세포를 s.c.로 접종하였다. 종양 부피는 캘리퍼스를 이용하여 2차원으로 재어 측정하고, (길이 x 너비2)/2로 계산하였다. 평균 종양 부피가 200 ㎣일 때, 이식 후 11d째에 약물 처리를 시작하였다. 동물은 연구 기간 동안 비히클 (5% 덱스트로스, 10 mL/kg, 경구적으로, qw) 또는 HSP990 (10 mg/kg, 경구적으로, qw)을 받았다. 연구 종결시, 종양 조직을 절제하고, 바이오마커의 면역블롯팅 분석을 위해 액체 질소에서 급냉시켰다. 데이터는 평균 ± SEM으로 표현하였고, 차는 스튜던츠 t 검정에 의해 P < 0.05로 통계학상 유의적인 것으로 간주되었다.
저자의 기여
YC 및 WZ는 실험을 디자인하였다. YC, JC, AL, LB, DR, RG 및 MM은 실험을 수행하였다. SJ, JY 및 JK는 데이터를 분석하였다. FC, PZ, FS, RP 및 DP는 실험을 도와 주었다. YC 및 WZ는 명세서를 작성하였다.
도면 설명
1: 8개의 인간 백혈병 세포 중에서 AUY922의 IC95
MLL1 전위를 포함하거나 또는 포함하지 않는 8개의 인간 백혈병 세포를 72 h 동안 AUY922로 처리하고, 셀타이터-글로에 의해 세포 증식률을 측정하였다. IC95를 사용하여 HSP90 억제에 대한 세포 반응을 예측하였다.
보충 표. S1: siRNA 스크리닝에 의해 35개의 유전자가 HSP90 억제에 대한 세포 반응의 조절인자인 것으로 확인되었다.

Claims (21)

  1. 암을 가진 대상체의 MLL1 수준이 감소되었는지에 기초하여 대상체에게 치료 유효량의 5-(2,4-디히드록시-5-이소프로필-페닐)-4-(4-모르폴린-4-일메틸-페닐)-이속사졸-3-카르복실산 에틸아미드 (AUY922) 또는 그의 제약상 허용되는 염을 선택적으로 투여하는 것을 포함하는, 암을 가진 대상체를 선택적으로 치료하는 방법.
  2. a) 암을 가진 대상체로부터의 생물학적 샘플을 MLL1 수준에 대해 검정하고;
    b) 샘플의 MLL1 수준이 감소되었는지에 기초하여 대상체에게 치료 유효량의 5-(2,4-디히드록시-5-이소프로필-페닐)-4-(4-모르폴린-4-일메틸-페닐)-이속사졸-3-카르복실산 에틸아미드 (AUY922) 또는 그의 제약상 허용되는 염을 선택적으로 투여하는 것
    을 포함하는, 암을 가진 대상체를 선택적으로 치료하는 방법.
  3. a) 샘플의 MLL1 수준이 감소되었는지에 기초하여 대상체에게 치료 유효량의 5-(2,4-디히드록시-5-이소프로필-페닐)-4-(4-모르폴린-4-일메틸-페닐)-이속사졸-3-카르복실산 에틸아미드 (AUY922) 또는 그의 제약상 허용되는 염을 선택적으로 투여하는 것
    을 포함하는, 암을 가진 대상체를 선택적으로 치료하는 방법.
  4. a) 암을 가진 대상체로부터의 생물학적 샘플을 MLL1 수준에 대해 검정하고;
    b) 이어서, 대상체의 MLL1 수준이 감소되었는지에 기초하여 대상체를 5-(2,4-디히드록시-5-이소프로필-페닐)-4-(4-모르폴린-4-일메틸-페닐)-이속사졸-3-카르복실산 에틸아미드 (AUY922) 또는 그의 제약상 허용되는 염을 사용한 치료에 대해 선택하고;
    c) 이어서, 대상체의 MLL1 수준이 감소되었는지에 기초하여 대상체에게 5-(2,4-디히드록시-5-이소프로필-페닐)-4-(4-모르폴린-4-일메틸-페닐)-이속사졸-3-카르복실산 에틸아미드 (AUY922) 또는 그의 제약상 허용되는 염을 투여하는 것
    을 포함하는, 암을 가진 대상체를 선택적으로 치료하는 방법.
  5. a) 암을 가진 대상체로부터의 생물학적 샘플 중 MLL1의 수준에 대해 측정하며, 여기서 MLL1이 감소된 수준으로 존재한다는 것은 대상체가 HSP90 억제제 화합물인 5-(2,4-디히드록시-5-이소프로필-페닐)-4-(4-모르폴린-4-일메틸-페닐)-이속사졸-3-카르복실산 에틸아미드 (AUY922) 또는 그의 제약상 허용되는 염을 사용한 치료에 대해 반응할 가능성이 증가되어 있음을 시사하는 것이고;
    b) 이어서, 대상체로부터의 샘플의 MLL1 수준이 감소되었는지에 기초하여 대상체를 HSP90 억제제 화합물인 5-(2,4-디히드록시-5-이소프로필-페닐)-4-(4-모르폴린-4-일메틸-페닐)-이속사졸-3-카르복실산 에틸아미드 (AUY922)를 사용한 치료에 대해 선택하는 것
    을 포함하는, 암을 가진 대상체를 선택적으로 치료하는 방법.
  6. 암을 가진 대상체로부터의 생물학적 샘플 중 MLL1의 수준에 대해 측정하는 것을 포함하며, 여기서 MLL1이 감소된 수준으로 존재한다는 것은 대상체가 HSP90 억제제 화합물인 5-(2,4-디히드록시-5-이소프로필-페닐)-4-(4-모르폴린-4-일메틸-페닐)-이속사졸-3-카르복실산 에틸아미드 (AUY922) 또는 그의 제약상 허용되는 염을 사용한 치료에 대해 반응할 가능성이 증가되어 있음을 시사하는 것인, 암을 가진 대상체를 치료에 대하여 선택하는 방법.
  7. 암을 가진 대상체로부터 수득된 핵산 샘플을 MLL1 수준에 대하여 검정하는 것을 포함하며, 여기서 MLL1이 감소된 수준으로 존재한다는 것은 대상체가 HSP90 억제제 화합물인 5-(2,4-디히드록시-5-이소프로필-페닐)-4-(4-모르폴린-4-일메틸-페닐)-이속사졸-3-카르복실산 에틸아미드 (AUY922) 또는 그의 제약상 허용되는 염을 사용한 치료에 대해 반응할 가능성이 증가되어 있음을 시사하는 것인, 암을 가진 대상체를 치료에 대하여 선택하는 방법.
  8. PI3K의 코딩된 촉매성 p110α 서브유닛의 859번 위치에 아미노산 변이체를 생성하는 유전자 변이체를 검출하는 것을 포함하며, 여기서 859번 위치에 변이체가 없다는 것은 5-(2,4-디히드록시-5-이소프로필-페닐)-4-(4-모르폴린-4-일메틸-페닐)-이속사졸-3-카르복실산 에틸아미드 (AUY922)를 개체에게 투여하여야 함을 시사하는 것인, 개체의 유전자형을 분석하는 방법.
  9. 개체로부터 수득된 PI3K 유전자의 촉매성 p110α 서브유닛 중 2575-2577번 위치에의 CAA의 부재 또는 존재에 대해 검출하는 것을 포함하며, 여기서 CAA가 존재한다는 것은 개체가 5-(2,4-디히드록시-5-이소프로필-페닐)-4-(4-모르폴린-4-일메틸-페닐)-이속사졸-3-카르복실산 에틸아미드 (AUY922)에 대해 반응할 가능성이 증가되어 있음을 시사하는 것인, 개체의 유전자형을 분석하는 방법.
  10. 개체의 MLL1 수준이 하기 위치:
    (a) FMR1 게놈 유전자좌의 염색체 X 상의 146982000-146984500;
    (b) FMR1 게놈 유전자좌의 염색체 X 상의 146991500-146993600;
    (c) FMR1 게놈 유전자좌의 염색체 X 상의 146994300-147005500; 또는
    (d) FMR1 게놈 유전자좌의 염색체 X 상의 147023800-147027400
    중 하나 이상에서의 대조군과 비교하여 감소되었는지에 기초하여 개체에게 치료 유효량의 HSP90 억제제 화합물인 5-(2,4-디히드록시-5-이소프로필-페닐)-4-(4-모르폴린-4-일메틸-페닐)-이속사졸-3-카르복실산 에틸아미드 (AUY922) 또는 그의 제약상 허용되는 염을 투여하는 것을 특징으로 하는,
    암 치료에 사용하기 위한 HSP90 억제제 화합물인 5-(2,4-디히드록시-5-이소프로필-페닐)-4-(4-모르폴린-4-일메틸-페닐)-이속사졸-3-카르복실산 에틸아미드 (AUY922) 또는 그의 제약상 허용되는 염.
  11. 개체로부터의 샘플의 MLL1 수준이 하기 위치:
    (a) FMR1 게놈 유전자좌의 염색체 X 상의 146982000-146984500;
    (b) FMR1 게놈 유전자좌의 염색체 X 상의 146991500-146993600;
    (c) FMR1 게놈 유전자좌의 염색체 X 상의 146994300-147005500; 또는
    (d) FMR1 게놈 유전자좌의 염색체 X 상의 147023800-147027400
    중 하나 이상에서의 대조군과 비교하여 감소된 것으로 측정되었는지에 기초하여 개체에게 치료 유효량의 HSP90 억제제 화합물인 5-(2,4-디히드록시-5-이소프로필-페닐)-4-(4-모르폴린-4-일메틸-페닐)-이속사졸-3-카르복실산 에틸아미드 (AUY922) 또는 그의 제약상 허용되는 염을 투여하는 것을 특징으로 하는,
    암 치료에 사용하기 위한 HSP90 억제제 화합물인 5-(2,4-디히드록시-5-이소프로필-페닐)-4-(4-모르폴린-4-일메틸-페닐)-이속사졸-3-카르복실산 에틸아미드 (AUY922) 또는 그의 제약상 허용되는 염.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 암이 교모세포종: 흑색종; 난소암: 유방암: 폐암: 비소세포 폐암 (NSCLC): 자궁내막암, 전립선암: 결장암; 및 골수종으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 방법.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 샘플이 종양 샘플인 방법.
  14. 제13항에 있어서, 종양 샘플이 신선한 동결 샘플 또는 파라핀 포매 조직 샘플인 방법.
  15. 제1항 내지 제6항 및 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 검출이 면역검정, 면역조직화학, ELISA, 유동 세포측정법, 웨스턴 블롯, HPLC 및 질량 분광측정법에 의해 수행될 수 있는 것인 방법.
  16. 제7항 내지 제13항 및 제15항 중 어느 한 항에 있어서, PI3K의 촉매성 p110α 서브유닛을 코딩하는 핵산 분자 중의 돌연변이의 존재 또는 부재가 노던 블롯 분석, 폴리머라제 연쇄 반응 (PCR), 역전사-폴리머라제 연쇄 반응 (RT-PCR), 택맨-기반 검정, 직접적인 서열분석, 역학적 대립유전자-특이적 혼성화, 고밀도 올리고뉴클레오티드 SNP 어레이, 제한 단편 길이 다형성 (RFLP) 검정, 프라이머 연장 검정, 올리고뉴클레오티드 리가제 검정, 단일 가닥 입체형태 다형성 분석, 온도 구배 겔 전기영동 (TGGE), 변성 고성능 액체 크로마토그래피, 고해상도 용융 분석, DNA 미스매치-결합 단백질 검정, SNPLex®, 모세관 전기영동, 서던블롯으로 이루어진 군으로부터 선택되는 기법에 의해 검출될 수 있는 것인 방법.
  17. 제7항 내지 제12항 및 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 검출 단계가 PI3K의 촉매성 p110α 서브유닛 유전자 또는 그의 일부의 서열분석을 포함하는 것인 방법.
  18. a) 암 환자인 대상체가 5-(2,4-디히드록시-5-이소프로필-페닐)-4-(4-모르폴린-4-일메틸-페닐)-이속사졸-3-카르복실산 에틸아미드 (AUY922)를 사용한 치료에 대해 반응할 가능성이 증가되어 있는지 여부를 측정하며, 여기서 대상체는 MLL1 수준이 감소된 것에 기초하여 상기 가능성이 증가되어 있는 것인 단계, 및
    b) 측정 단계의 결과를 전송용의 유형 또는 무형 매체 형태 상에 기록하는 단계
    를 포함하는, 5-(2,4-디히드록시-5-이소프로필-페닐)-4-(4-모르폴린-4-일메틸-페닐)-이속사졸-3-카르복실산 에틸아미드 (AUY922)를 사용한 치료에 대한 암 환자의 반응성을 예측하기 위한 전송가능한 형태의 정보를 제작하는 방법.
  19. PI3K 유전자좌 (서열 2의 핵산 2575-2577)에서의 돌연변이의 존재를 검출하기 위한 하나 이상의 프로브 또는 프라이머 및 사용 지침서 제공을 포함하는, 종양이 HSP90 억제제 화합물인 5-(2,4-디히드록시-5-이소프로필-페닐)-4-(4-모르폴린-4-일메틸-페닐)-이속사졸-3-카르복실산 에틸아미드 (AUY922) 또는 그의 제약상 허용되는 염을 사용한 치료에 대해 반응성인지 여부를 측정하기 위한 키트.
  20. a) PI3K의 촉매성 p110α 서브유닛의 859번 위치의 변이체를 코딩하는 돌연변이의 존재에 대해 측정하기 위한 복수개의 작용제; 및
    b) 사용 지침서
    를 포함하는, HSP90 억제제 화합물인 5-(2,4-디히드록시-5-이소프로필-페닐)-4-(4-모르폴린-4-일메틸-페닐)-이속사졸-3-카르복실산 에틸아미드 (AUY922) 또는 그의 제약상 허용되는 염을 사용한 치료가 암을 가진 대상체에게 도움이 되는지 여부를 예측하기 위한 키트.
  21. PI3K 유전자의 촉매성 p110α 서브유닛 중 859번 위치의 변이체를 코딩하는 돌연변이의 존재 또는 부재를 검출하기 위한 하나 이상의 프로브 또는 프라이머 제공을 포함하는, 종양이 HSP90 억제제 화합물인 5-(2,4-디히드록시-5-이소프로필-페닐)-4-(4-모르폴린-4-일메틸-페닐)-이속사졸-3-카르복실산 에틸아미드 (AUY922) 또는 그의 제약상 허용되는 염을 사용한 치료에 대해 반응성인지 여부를 측정하기 위한 키트.
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