WO2014126233A1 - マイクロrnaの測定方法、並びに、がん治療剤及びこれを含有するがん治療のための医薬組成物 - Google Patents

マイクロrnaの測定方法、並びに、がん治療剤及びこれを含有するがん治療のための医薬組成物 Download PDF

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井上 純
信祐 山本
辰幸 河野
健一 小崎
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国立大学法人東京医科歯科大学
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    • C12N2320/30Special therapeutic applications
    • C12N2320/31Combination therapy

Definitions

  • the present invention is primarily an invention relating to measurement of a biological specimen, and more specifically, an invention for distinguishing cancer malignancy by measuring microRNA in tumor tissue.
  • the invention relates to an anticancer agent, and more specifically, an invention related to an anticancer agent and an anticancer pharmaceutical composition according to a specific microRNA.
  • the Human Genome Project which ended in 2003, has accelerated the movement to understand cancer at the genetic level and protein molecular level, and to use it for cancer diagnosis and treatment. As a result, the early diagnosis and treatment methods for cancer have made great strides.
  • NF-E2-related factor 2 NRF2
  • NRF2 is a transcriptional regulator for cytoprotection against cell damage caused by chemotherapy or oxidative stress (Non-patent Documents 1 and 2). Under physiological conditions, NRF2 is ubiquitinated by the KEAP1 (Kalin 3 (CUL3) -Kelch-like ECH-related protein) ubiquitin E3 ligase complex and is constantly degraded in the proteasome, resulting in low intracellular concentrations of NRF2 protein. It is kept. Under cellular stress, KEAP1 is inactivated, NRF2 is stabilized in the nucleus, and the target gene [NRF2 is directly bound to the antioxidant response element (ARE) in the promoter in each target gene.
  • ARE antioxidant response element
  • Non-patent Documents 3 and 4 Leads to cell survival (Non-patent Documents 3 and 4).
  • NRF2 has also been reported to be able to contribute to the growth of cancer cells by regulating metabolism (Non-patent Document 5).
  • Gene mutations lead to gain of function for NRF2 or loss of function for KEAP1 in various types of human cancers, resulting in activation of NRF2, leading to cancer cell survival and proliferation mediated by NRR2 (6). ⁇ 9).
  • NRF2 is stabilized by competitively interacting with KEAP1 in hepatocyte epithelial malignant tumor (HCC) by an aggregate in which p62 protein (substance for proteolysis by autophagy) is excessively accumulated ( Non-patent documents 10 to 13).
  • HCC hepatocyte epithelial malignant tumor
  • NRF2 has carcinogenic activity in cancer cells, and high levels of NRF2 protein are considered to be associated with a poor prognosis (Non-Patent Documents 14 to 16). From these facts, it was considered that therapeutic inhibition of the NRF2-mediated carcinogenic pathway is particularly effective for cancers in which NRF2 is stabilized and resistant to various treatments. In addition, it was thought that by finding an index that reflects the degree of stabilization of NRF2, it is possible to distinguish the malignancy of cancer that is directly linked to the prognosis of the patient.
  • miRNAs are endogenous small non-coding RNAs that regulate gene expression by interfering with translation or stabilization of target transcripts through binding to the 3′-untranslated region (UTR) (17). 18). Some miRNAs can negatively regulate oncogenes, and inactivation of tumor suppressive miRNAs leads to activation of oncogenic pathways (Non-Patent Documents 19 to 22). Importantly, a single transcript can be targeted by multiple miRNAs, whereas a single miRNA can target multiple transcripts (Non-Patent Documents 23, 24).
  • the present inventors made it a specific subject of the present invention to find a miRNA strongly related to the stabilization of NRF2 in a tumor and to provide a means for utilizing them for cancer diagnosis and treatment. .
  • the present inventors screened 470 types of microRNAs in the miRNA library using the ARE reporter system.
  • the ARE activity value was calculated by measuring the luciferase activity in HeLa cells transfected with 470 types of miRNAs, and the 8 types of miRNAs in which the ARE activity value was greatly reduced compared to the control miRNA ( hsa-miR-507, hsa-miR-634, hsa-miR-450a, hsa-miR-129-5p, hsa-miR-639, hsa-miR-337, hsa-miR-153, and hsa-miR- 556) and 8 types of miRNAs (hsa-miR-26a, hsa-miR-17-3p, hsa-miR-190, hsa-miR-567, hsa-miR-125b, hs
  • microRNAs it is possible to detect the activation of NRF2 in the living body, in particular, tumor cells, whereby the malignancy of the tumor or the prognosis of the cancer patient, It was found that can be distinguished. Furthermore, it discovered that the nucleic acid containing the microRNA sequence concerning the reduction
  • the present invention provides the following inventions.
  • the present invention primarily relates to hsa-miR-507, hsa-miR-634, hsa-miR-450a, hsa-miR-129-5p, hsa-miR-639, hsa-miR-337, hsa in human specimens.
  • microRNAs that are the subject of the low value measurement method of the present invention, in particular, hsa-miR-507, hsa-miR-634, hsa-miR-450a, and hsa-miR-129-5p
  • the four microRNAs are characterized by low quantitative values in malignant tumors.
  • the present invention secondly relates to hsa-miR-26a, hsa-miR-17-3p, hsa-miR-190, hsa-miR-567, hsa-miR-125b, hsa-miR-125a, hsa in human specimens.
  • Both the low value measuring method and the high value measuring method of the present invention further detect 1 to 3 types selected from the group consisting of NRF2 gene mutation, KEAP1 gene mutation, and p62 protein accumulation in tumors. It is possible to improve discrimination accuracy by adding the above element as an index.
  • the total number of individual indicators indicating that the malignancy of the tumor is increased, NRF2 activation, or the prognosis of the cancer patient is deteriorated is used as a score indicator. It is preferable to differentiate between malignant grade, NRF2 activation, or patient prognosis.
  • the tumor (cancer) to be differentiated such as the malignancy of cancer by the low value measurement method and the high value measurement method of the present invention is a tumor (cancer) in which the activation of NRF2 is a problem in malignancy and the like. It is not particularly limited, and can be applied to all malignant tumors such as esophageal cancer, lung cancer, breast cancer, oral cancer, stomach cancer, colon cancer, liver cancer, uterine cancer, osteosarcoma, skin cancer, etc. .
  • the present invention relates to hsa-miR-507, hsa-miR-634, hsa-miR-450a, hsa-miR-129-5p, hsa-miR-639, hsa-miR-337, hsa-miR-153.
  • a cancer therapeutic agent hereinafter also referred to as the cancer therapeutic agent of the present invention
  • a cancer therapeutic agent of the present invention comprising a nucleic acid comprising one or more selected from the group consisting of hsa-miR-556. It is.
  • microRNAs that are the subject of the cancer therapeutic agent of the present invention, in particular, hsa-miR-507, hsa-miR-634, hsa-miR-450a, and hsa-miR-129-5p
  • the four types of microRNAs are excellent in general anticancer effects.
  • cancer therapeutic agent of the present invention is suitable for use in combination with means for imparting stress to cancer cells.
  • the present invention provides a pharmaceutical composition for treating cancer (hereinafter also referred to as the pharmaceutical composition of the present invention), which comprises the cancer therapeutic agent of the present invention. .
  • the tumor (cancer) to which the cancer therapeutic agent and the pharmaceutical composition of the present invention are administered is particularly limited as long as the activation of NRF2 is a problem in malignancy or the like (cancer). Instead, it can be applied to all malignant tumors such as esophageal cancer, lung cancer, breast cancer, oral cancer, stomach cancer, colon cancer, liver cancer, uterine cancer, osteosarcoma, skin cancer and the like. In particular, it is preferable that the cancer can be administered locally.
  • Table 1-1 shows eight types of miRNAs (hereinafter also referred to as low-value miRNAs) to be measured in the low value measurement method of the present invention. SEQ ID NOs: 1 to 8 are listed in order from the top of Table 1-1. Allocated.
  • Table 1-2 shows 8 types of miRNAs (hereinafter also referred to as high level miRNAs) to be measured in the high value measurement method of the present invention, and SEQ ID NOs: 9 to 16 are assigned in order from the top of Table 1-2. .
  • a measurement method capable of differentiating NRF2 activation and differentiating tumor malignancy and cancer patient prognosis by measuring specific miRNA. Furthermore, a cancer therapeutic agent exhibiting an anti-tumor effect that inhibits activation and stabilization of NRF2 in a tumor using a nucleic acid containing a specific miRNA, and a pharmaceutical composition for cancer treatment are provided. .
  • the cancer therapeutic agent and pharmaceutical composition of the present invention are associated with various cancer treatments and tests, for example, anticancer drug treatment, radiation therapy, surgical operation, and “stress on cancer cells” given by biopsy. It is effective to administer.
  • FIG. 6 shows the results of Western blot analysis for NRF2 expression in cells transfected with miRNA.
  • FIG. 4 shows the expression analysis of four miRNAs and the effect of transfection of hsa-miR-507 on cell survival under cell stress caused by cisplatin treatment in A549 cells.
  • 1 is a drawing showing the tumor suppressive effect of hsa-miR-507 in vivo.
  • 1 is a drawing showing the tumor suppressive effect of hsa-miR-634 in vitro in esophageal cancer cell line KYSE170. It is a drawing showing the tumor suppressive effect of hsa-miR-634 in vivo in esophageal cancer cell line KYSE170.
  • the low value measuring method of the present invention is “quantifying“ low value miRNA ”in a human specimen, and using the decrease in the quantitative value as an index, A method for measuring microRNA characterized by distinguishing NRF2 activation or prognosis of cancer patients.
  • the low-value miRNA to be measured includes hsa-miR-507, hsa-miR-634, hsa-miR-450a, hsa-miR-129-5p, hsa-miR-639, hsa- one or more selected from the group consisting of miR-337, hsa-miR-153, and hsa-miR-556, in particular hsa-miR-507, hsa-miR-634, One type or two or more types selected from the group consisting of hsa-miR-450a and hsa-miR-129-5p are characterized by a low quantitative value in malignant tumors. It is preferred to select a species of microRNA as the measurement target.
  • Human specimens are literally human (human) specimens, and specimen donors are often cancer patients, but it is not clear whether they have cancer or not. can do.
  • the type of specimen is not particularly limited as long as it is a specimen capable of reflecting a change in low-value miRNA in tumor cells. It is a tumor specimen that is directly a tumor itself, and specifically includes tumor specimens, biopsy specimens, etc. removed by surgery or endoscopy. As long as that is the case, any human tissue can be used as the sample tissue.
  • blood samples such as serum, plasma and whole blood, urine samples, lung lavage fluid samples, sputum samples, lymph fluid samples, spinal fluid samples and the like can be used as necessary.
  • the low-value miRNA quantification means is not particularly limited, and can be used including existing means and means developed in the future.
  • a typical example is an RNA quantification method based on a gene amplification method such as RT-PCR. From the viewpoint of mass processing and rapidity, the real-time RT-PCR method using an automated detection device can be exemplified as one of the more preferable methods. In addition, the Northern blot method etc. are mentioned.
  • the specific threshold can be set individually and specifically, it is preferable to set a reduction of at least 30% as a threshold, and a reduction of 50% or more is set as a threshold as disclosed in this embodiment described later. Is more preferable.
  • a decrease in individual quantitative values can also be used as an index.
  • the more miRNAs that are “decreased quantitative values” the stronger the malignancy of the tumor. NRF2 is activated and the patient's prognosis is differentiated.
  • the above-mentioned four types “hsa-miR-507, hsa-miR-634, hsa-miR-450a, and hsa-miR-129-5p” It is more preferable to narrow down to “one or two or more selected from microRNAs” and perform the low value measurement method of the present invention. The results of verifying the malignancy of tumors using these four types of microRNAs were disclosed in the examples described later.
  • NRF2 gene mutation 1 to 3 species selected from the group consisting of NRF2 gene mutation, KEAP1 gene mutation, and p62 protein accumulation in tumors are further detected, and these gene mutations are detected.
  • Tumor malignancy particularly activation of NRF2 in the tumor, and can be included as an indicator of patient prognosis.
  • the NRF2 gene mutation and / or the KEAP1 gene mutation is any of a missense mutation including a point mutation, a nonsense mutation, and a frameshift mutation. , Shows an example of a missense mutation.
  • the method for detecting the gene mutation is not particularly limited.
  • PCR-dependent methods such as pyrosequencing method, MALDI-TOF MS method, RFLP method, SSCP method, SSOP method, RNase protection method, RDA method, RAPD method, AFLP method, etc.
  • Typing method PCR-independent typing method such as TaqMan PCR method and Invader method can be used.
  • a “low score group” is set, and two or more are set as a “high score group”.
  • Score can be used as an index such as the grade of malignancy of the tumor, and is preferable.
  • how to set the threshold value of the score differs depending on the type of target cancer, the content of the selected index, and the like, and is not limited to the content of the examples described later.
  • the essential significance of the low value measurement method of the present invention is closely related to the activation of NRF2 that leads to an increase in the malignancy of cancer, in particular, the “decrease” in the quantitative value of miRNA serving as a differentiation index, This has been found to enable accurate prognosis of cancer prognosis, and there is no major significance in formal elements such as threshold setting.
  • the low value measurement method of the present invention makes it possible to perform therapeutic measures such as administering the cancer therapeutic agent of the present invention described later to a patient whose cancer has been found to be at high risk.
  • the method for measuring high value of the present invention is as follows: “Quantifying“ high-value miRNA ”in a human specimen and using the increase in the quantitative value as an index, the malignancy of the tumor, the activity of NRF2” Or a method for measuring microRNA, characterized in that the prognosis of a cancer patient is differentiated.
  • high-level miRNAs to be measured include hsa-miR-26a, hsa-miR-17-3p, hsa-miR-190, hsa-miR-567, hsa-miR-125b, hsa-miR.
  • the quantitative value of each high value miRNA is relatively higher than the internal standard control in the threshold value, it is determined that “the quantitative value of the individual miRNA has increased”.
  • a specific threshold can be set individually and specifically, it is preferable to set an increase of at least 30% as a threshold, and an increase of 50% or more is set as a threshold as disclosed in this embodiment described later. Is more preferable.
  • an increase in individual quantitative values can also be used as an index.
  • the greater the number of miRNAs that are “increased quantitative values” the stronger the malignancy of the tumor, and particularly the NRF2 in the tumor. Is activated and the patient's prognosis is differentiated.
  • An increase in one or more quantitative values selected from the group of microRNAs consisting of -miR-29 is used as an indicator of increased tumor malignancy, NRF2 activation, or worsening patient prognosis It is possible.
  • 1 to 3 species selected from the group consisting of NRF2 gene mutation, KEAP1 gene mutation, and p62 protein accumulation in tumors are detected, and these gene mutations are detected.
  • the malignancy of the tumor, in particular, the activation of NRF2 in the tumor and being able to join as a prognostic indicator of the patient is the same as the above-mentioned “low value measuring method of the present invention”.
  • the high value measurement method of the present invention it is detected whether or not it means an increase in the malignancy of a tumor at each level of an element that is an index, and the number of elements that mean the increase (
  • the score can be used as an index such as the grade of malignancy of the tumor, and is preferable.
  • how to set the threshold value of the score differs depending on the type of target cancer, the content of the selected index, and the like.
  • the essential significance of the high value measurement method of the present invention is that the “increase” in the quantitative value of miRNA, which is an indicator for differentiation, is closely related to the activation of NRF2 that leads to an increase in the malignancy of cancer.
  • the high value measurement method of the present invention makes it possible to perform therapeutic measures such as administering an antagonistic cancer therapeutic agent to a patient whose cancer has been found to be at high risk.
  • the antagonistic cancer therapeutic agent is, for example, a cancer comprising, as an essential component, a synthetic oligo that can antagonize miRNA that has been observed to have increased expression by the high-value measurement method of the present invention and inhibit its function. It is a therapeutic agent.
  • the cancer therapeutic agent of the present invention includes “SEQ ID NO: 1 which is the base sequence of hsa-miR-507, SEQ ID NO: which is the base sequence of hsa-miR-634” 2, the base sequence of hsa-miR-450a, SEQ ID NO: 3, the base sequence of hsa-miR-129-5p, SEQ ID NO: 4, the base sequence of hsa-miR-639, the base sequence 5, hsa-miR- 1 selected from the group consisting of SEQ ID NO: 6, the base sequence of 337, SEQ ID NO: 7, the base sequence of hsa-miR-153, and SEQ ID NO: 8, the base sequence of hsa-miR-556. It is a “cancer therapeutic agent comprising a nucleic acid comprising two or more species”.
  • each of the microRNAs having the nucleotide sequences of SEQ ID NOS: 1 to 8 has enhanced or stabilized NRF2 activity, and its expression is suppressed in cancer cells having high therapeutic resistance and high malignancy.
  • the therapeutic agent for cancer according to the present invention administers a nucleic acid that acts as a microRNA whose expression is suppressed to a cancer having such therapeutic resistance and high malignancy, so that the NRF2 It is a cancer therapeutic agent intended to inactivate cancer, weaken the vitality of cancer, and treat cancer.
  • NRF2 activity in cancer cells is high from the beginning, but in many cases, it is activated by applying stress to cancer cells.
  • This stress factor includes treatment for cancer. Specific examples include anticancer drug treatment, radiation therapy, and surgical operation. These actions, on the other hand, are actions that can cure cancer, but conversely, they are actions that take the lives of cancer cells. It is believed that NRF2 activity in cancer cells is enhanced by stress due to such actions. Therefore, using the cancer therapeutic agent of the present invention in combination with the application of stress to cancer such as the anticancer drug treatment mentioned here is one of the preferred modes of use of the cancer therapeutic agent.
  • the stimulation with respect to the cancer cell by a biopsy also gives the physical stress with respect to a cancer cell similarly to a surgical operation, it can become a combination object with the cancer therapeutic agent of this invention.
  • “combining” includes temporal concepts of “before”, “simultaneous”, and “after”. That is, it is also possible to administer the cancer therapeutic agent of the present invention “before” the administration of other anticancer agents, or stress act such as surgical operation or biopsy. Further, at the same time, for example, it can be taken simultaneously with other anticancer agents, or as a mixture (pharmaceutical composition) with other anticancer components. And it is also possible to administer the cancer therapeutic agent of the present invention “after” the stress imparting action such as administration of other anticancer agents, surgical operation or biopsy.
  • nucleic acid containing the above-mentioned eight kinds of miRNA base sequences constituting the essential component of the cancer therapeutic agent of the present invention is as long as it contains the base sequences and can function as miRNA in cancer cells. It is not limited. “MiRNA itself” present in the living body as a single-stranded RNA may be used, but in this case, from the viewpoint of stability in the living body, a double-stranded nucleic acid is preferable.
  • a double-stranded nucleic acid is a “double-stranded RNA” composed of a pair of miRNA sequences and complementary RNA, also “complex double-stranded RNA and DNA”, and “RNA And “complex double strand of PNA” and “complex double strand of RNA and LNA”.
  • PNA peptide nucleic acid
  • PNA is a nucleic acid analog having a skeleton in which the deoxyribose-phosphate skeleton, which is the skeleton structure of the nucleic acid skeleton, is replaced with (2-aminoethyl) glycine.
  • LNA locked nucleic acid
  • BNA bridged nucleic acid
  • RNA synthesis methods include, for example, the phosphoramidite method and its improved method (M. Kataoka, Y. Hayakawa, J. Org. Chem., 64, 6087 (1999)), the H-phosphonate method and its improved method (T Wada, F. Handa, Y. Sato, S. Kawahara, M. Sekine, Nucleic® Acids® Symp. Ser., 37, 19 (1997)), enzyme synthesis method (in vitro transcription method) and the like.
  • the nucleic acid containing the base sequence of the specific miRNA thus obtained can be used as an essential component of the cancer therapeutic agent of the present invention.
  • the cancer therapeutic agent of the present invention is administered to the human body, it is in principle administered as a pharmaceutical composition of the present invention, which will be described later.
  • the dose when the cancer therapeutic agent of the present invention is administered to the human body Is about 0.01 ⁇ g to 10 mg per adult per day. This administration can be performed once to 2 to 5 times a day and every several days.
  • cancers to which the cancer therapeutic agent of the present invention can be applied are specific miRNAs (hsa-miR-507, hsa-miR-634, hsa-miR-450a, hsa-miR) rather than their types.
  • hsa-miR-639, hsa-miR-337, hsa-miR-153, and hsa-miR-556, more typically hsa-miR-507, hsa-miR-634 , Hsa-miR-450a, and hsa-miR-129-5p) are suppressed, and NRF2 activity in the cancer cells is enhanced or stabilized. is there. That is, administration of the cancer therapeutic agent of the present invention to a cancer patient identified as having suppressed the expression of the specific microRNA and suppressing NRF2 by the above-described low value measurement method of the present invention. Is actively considered.
  • the nucleic acid containing the base sequence of miRNA which is an essential component of the cancer therapeutic agent of the present invention, is a microRNA of an off-the-shelf combination (typically a nucleic acid containing the above four types of miRNA base sequences).
  • the cancer therapeutic agent of the present invention comprising a nucleic acid containing a miRNA base sequence for which expression suppression is specified as an essential component.
  • the specific miRNA which is an essential component of the cancer therapeutic agent of the present invention can be used alone or in combination of two or more.
  • the cancer therapeutic agent of the present invention can be applied, the above esophageal cancer, lung cancer, breast cancer, oral cancer, stomach cancer, colon cancer, liver cancer, uterine cancer, skin cancer, or Including, but not limited to, osteosarcoma.
  • Agents ibritumomab tiuxetan, imatinib, everolimus, erlotinib, gefitinib, gemtuzumab ozogamicin, sunitinib, cetuximab, sorafenib, dasatinib, tamivarotene, trastuzumab, tretizumab, panitumimab, panitumimab
  • Molecular targeting drugs Enocitabine, capecitabine, carmofur, cladribine, gemcitabine, cytarabine, cytarabine ocphosphate, tegafur, tegafur uracil
  • Antimetabolites such as tegafur, gimeracil, oratesil potassium, doxyfluridine, nelarabine, hydroxycarbamide, fluorouracil, fludarabine, pemetrexed, pentostatin, mercaptopurine, methotrex
  • oxaliplatin cal Platinum preparations such as platin, cisplatin (CDDP), nedaplatin; anastrozole, exemestane, estramustine, ethinylestradiol, chlormadinone, tamoxifen, dexamethasone, toremifene, bicalutamide, flutamide, prednisolone, phosesthol, mitotane, methyl testosterone, med Hormone preparations such as roxiprogesterone, mepithiostane, leuprorelin, letrozole; biological response modifiers such as interferon- ⁇ , interferon- ⁇ , interferon- ⁇ , interleukin, ubenimex, dry BCG, lentinan, etc.
  • CDDP cisplatin
  • nedaplatin anastrozole, exemestane, estramustine, ethinylestradiol, chlormadinone, tam
  • NRF2 activation of NRF2
  • the radiation therapy in addition to the conventional radiation therapy, particle beam therapy and the like are also targeted. And as mentioned above, surgical operation and biopsy are also targeted.
  • the cancer therapeutic agent of the present invention can also be applied when aiming for “coexistence with cancer”. That is, it is considered that the cancer therapeutic agent of the present invention is suitable for preventing malignant transformation of cancer by suppressing the activation of NRF2 in cancer and aiming for full life.
  • the pharmaceutical composition of the present invention is a “pharmaceutical composition for cancer treatment characterized by containing the above-mentioned cancer therapeutic agent”.
  • both of the cancer therapeutic agents of the present invention are administered to the human body as an active ingredient of a “pharmaceutical composition”.
  • a pharmaceutical composition In the case of direct administration of the cancer therapeutic agent, since an injection is mixed at the time of use, it is also included in the pharmaceutical composition.
  • the pharmaceutical composition of the present invention is prepared in the form of a pharmaceutical composition by blending an appropriate pharmaceutical preparation carrier with the cancer therapeutic agent of the present invention.
  • an appropriate pharmaceutical preparation carrier such as a filler, a bulking agent, a binder, a moistening agent, a disintegrant, and a surfactant are used. can do.
  • the form of the composition is not particularly limited as long as it can effectively contain the cancer therapeutic agent of the present invention, and may be a solid or ointment such as a tablet, powder, granule, or pill. Usually, it is preferably in the form of an injection such as a solution, suspension or emulsion.
  • the cancer therapeutic agent of the present invention can be made into a dry product that can be made liquid at the time of use by adding an appropriate carrier.
  • a drug delivery system such as nanoparticles composed of cyclodextrin-containing polymers, polymer micelles, stable nucleic acid lipid particles (SNALP), multifunctional envelope nanostructures (MEND) is utilized. The effect of the cancer therapeutic agent of the present invention can be further improved.
  • the obtained pharmaceutical composition is administered in an appropriate administration route according to its form, for example, an injectable pharmaceutical composition is administered in a solid form by intravenous, intramuscular, subcutaneous, intradermal, intraperitoneal administration, etc.
  • the pharmaceutical composition is administered orally or enterally.
  • the amount of the therapeutic agent for cancer of the present invention in the pharmaceutical composition is appropriately selected according to the administration method, administration mode, purpose of use, patient symptom, etc. of the composition, but is usually constant according to the present invention.
  • the therapeutic agent is prepared in the form of a composition containing about 0.1 to 95% by mass, and the above-mentioned dose (about 0.01 ⁇ g to 10 mg per adult per day, once to 2 to 5 times a day) It is also possible to carry out administration at a time, every few days).
  • HeLa, Lk-2, A549 and JHH-5 cells were purchased from American Culture Collection (USA). The cells are obtained by adding 10% fetal bovine serum, penicillin, and Dulbecco's modified Eagle medium (for HeLa, Lk-2 cells), RPMI 1640 medium (for A549 cells), or William E medium (for JHH-5 cells), and Streptomycin was added and cultured at 5% CO 2 ⁇ 37 ° C.
  • ESCC primary esophageal squamous cell carcinoma
  • control non-cancerous esophageal mucosa were treated between April 2005 and June 2007 at Tokyo Medical and Dental University Hospital.
  • the samples were obtained from patients who underwent rapid freezing in liquid nitrogen and stored at ⁇ 80 ° C. until DNA and RNA were extracted. The letter of consent is always officially obtained.
  • Patient sample collection and analysis was approved by the Tokyo Medical and Dental University Trial Review Board (Authorization # 2010-5-2). Tumor samples fixed in formalin and embedded in paraffin were used for immunohistochemical analysis. Relevant clinical and survival data were obtained from all patients. None of the patients had received chemotherapy and radiation therapy prior to surgery.
  • Antibodies and reagents Anti-NRF2 rabbit polyclonal antibody (Santa Cruz Biotechnology) for Western blotting, anti-NRF2 rabbit polyclonal antibody (Santa Cruz Biotechnology) for immunohistochemical analysis, anti-KEAP1 rabbit polyclonal antibody (Proteintech) Anti-ME-1 mouse monoclonal antibody (Santa Cruz Biotechnology), anti-XIAP rabbit antibody (Cell signaling), anti-APIP rabbit antibody (Abcam), anti-OPA1 rabbit antibody (Abcam), anti-TFAM rabbit antibody (Sigma) ) And anti- ⁇ -actin mouse monoclonal antibody (Sigma). Hydrogen peroxide (Wako Pure Chemical Industries) or cisplatin (Wako Pure Chemical Industries) was used for the treatment of the cultured cells.
  • Cell survival assay Cell survival was assessed by a crystal violet (CV) staining assay. Cells were washed with PBS and fixed in 10% formaldehyde PBS containing 0.2% CV for 3 minutes. Excess CV solution was removed and after complete air drying, the stained cells were lysed by shaking the plate for 1 hour while in contact with 2% SDS solution. Optical density (OD) absorbance was measured at 560 nm using a microplate reader (ARVOmx; Perkin Elmer), and the absorbance percentage was calculated for each well. The OD absorbance value of the cells in the control well was arbitrarily set to 100% to determine the percentage of viable cells.
  • CV crystal violet
  • the luciferase reporter plasmid is a pGL3 vector containing a human NQO-1 promoter region “5′-CTCAGCCTTCCAAATCGCAGTCACAGTGACTCAGCAGAATC-3 ′” (SEQ ID NO: 19) containing an antioxidant response element (ARE).
  • ARE antioxidant response element
  • a double-stranded DNA having a sticky end complementary to the Mlu1 / Xho1 site was prepared using Mlu1 and Xho1. This was inserted into the Mlu1 / Xho1 site to produce the desired recombinant pGL3 (reporter plasmid).
  • the reporter plasmid was transiently transfected into HeLa cells (1 ⁇ 10 7 cells / dish) on a 10 centimeter dish. Twenty-four hours after transfection, the cells are seeded in 96-well plates (1 ⁇ 10 4 cells / well) and are derived from Pre-miRmiRNA precursor library-HumanV3 (Ambion) or control miRNA the next day. 20 nmol / L of each of 470 double-stranded RNAs were transfected. Two days later, firefly luciferase activity was measured with a microplate reader (ARVOmx: Perkin Elmer) using a Bright-Glo luciferase assay system (Promega). At the same time, viable cells were detected by CV staining assay. The ARE activity was calculated from the luciferase activity for each viable cell.
  • microRNAs and small interference RNAs (siRNAs) 20 nmol / L miRNAs or siRNAs were individually transfected into cells using Lipofectamin RNAiMAX (Invitrogen) according to the operating manual. Double-stranded RNA mimicking human mature miRNA (hsa-miR-507 (PM10509), hsa-miR-129-5p (PM10195), hsa-miR-450a (PM11192), and hsa-miR-634 (PM11538) ), And control miRNA (negative control # 1) were obtained from Ambion.
  • SiRNA against NRF2 (siGENOME SMARTpool; M-003755-02-0005) and siRNA against KEAP1 (siGENOME SMARTpool; M-012453-00-0005) were obtained from Thermo Scientific Dalmacon.
  • the luciferase reporter plasmid is a 3 ′ untranslated region (UTR: SEQ ID NO: NRF2, ME1, or NQO1 downstream of the luciferase gene of pmirGlo Dual-Luciferase miRNA Target Expression Vector (Promega). 49-51). All site-specific mutations were performed using GeneTailor site-directed mutagenesis system (Invitrogen) or KOD mutagenesis kit (TOYOBO). The luciferase reporter plasmid and the pTK plasmid as an internal standard control were both transfected into HeLA cells and transfected the next day with double-stranded RNA mimicking human mature miRNA or control miRNA.
  • Quantitative RT-PCR Total RNA was isolated using TRIzol® reagent (Invitrogen) by standard methods. Single-stranded cDNA prepared from the total RNA was amplified with primers specific to each gene. Quantitative real-time RT-PCR (qRT-PCR) was performed according to the operation manual using KAPA SYBR System (Kapa Biosystems) and ABI PRISM 7500 sequence detection system (Applied Biosystems). Gene expression values are given by the ratio between the genes of interest and the internal standard control (GAPDH) or U6 (difference in Ct values) and are subsequently normalized together with the values in control cells ( Relative expression level). See Tables 3 and 4 for information on primers and TaqMan probes used.
  • GPDH internal standard control
  • U6 difference in Ct values
  • SEQ ID NOS: 22 to 32 are assigned in order from the top as the base sequence number in the left column indicating the forward primer, and the base sequence ID numbers in the right column indicating the reverse primer are listed in order from the top. 33-43 were allocated.
  • SEQ ID NOS: 44 to 48 were assigned in order from the top as the SEQ ID NOs of the TaqMan probe base sequences.
  • Real-time reverse transcription PCR (RT-PCR) for miRNA is ABI Prizm 7500 Fast Real-time PCR System (Applied Biosystems), Taqman Universal PCR Master Mix (Applied Biosystems), Taqman Reverse Transcription kit (Applied Biosystems) ) And Taqman® MicroRNA® Assays (Applied Biosystems), and according to the operation manual.
  • the expression level of the miRNA gene is based on the amount of target message associated with the amount of RNU6B transcript as a normalization control of the initial amount of total RNA.
  • IPA ingenuity pathway analysis
  • mice In vivo tumor growth assay and administration of miRNA Seven-week-old female BALB / c nude mice were purchased from Oriental Yeast Co., Ltd. and kept sterile. 200 ⁇ l of PBS containing 1 ⁇ 10 7 cells was injected subcutaneously into the flank of the mice. A mixture of 1 nmol of double stranded RNA (Ambion) and 200 ⁇ l of AteroGene (KOKEN) was administered into the space between the tumor and the skin. Mice were given intraperitoneal administration of 5 mg / kg body weight of cisplatin. 35 days after cell administration, mice were euthanized and tumors were removed. The experimental procedures performed on all mice were approved by the Animal Care and Use Committee of Tokyo Medical and Dental University.
  • FIG. 1 is a drawing showing the results of verification of an ARE reporter system using siRNA.
  • HeLa cells were co-transfected with an ARE luciferase reporter plasmid and an internal standard control vector, and after 24 hours, control siRNA, NRF2-siRNA (a), or KEAP1-siRNA ( Transfection was performed in b). 48 hours after transfection with siRNA, SDS-PAGE of the cell lysate was performed, and an immune reaction with each antibody was performed (upper panel). On the other hand, firefly or Renilla luciferase activity was measured, and the ARE activity relative to the ARE activity in Mock was shown on the vertical axis (lower panel). Bars are standard deviation (SD).
  • SD standard deviation
  • FIG. 2-1 is a drawing showing the results of screening for miRNA that negatively regulates the transcriptional activity of NRF2.
  • FIG. 2-1 (a) shows a miRNA library screening method using the ARE reporter system. To screen for 470 double stranded RNAs, each miRNA was serially transfected into HeLa cells with a reporter plasmid and transduced as luciferase activity per viable cell as measured by crystal violet (CV) staining assay. The ARE activity in the infected cells was calculated.
  • CV crystal violet
  • each miRNA derived from the ARE luciferase reporter plasmid and library was sequentially transfected into HeLa cells, and 48 hours later, luciferase activity or viable cell counts were individually determined using the Bright-GIo luciferase assay system or CV staining assay. Was measured. The ARE activity of the cells transfected with each miRNA was calculated as the luciferase activity for each viable cell.
  • FIG. 2-1 (b) shows a summary of the results of ARE activity in cells transfected with miRNA.
  • the ARE activity for cells transfected with control miRNA is shown on the vertical axis.
  • Eight kinds of miRNAs having a relative value of 0.5 or less were identified as candidates by this screening system.
  • 8 types of miRNAs having a relative value of 1.5 or more were also identified as candidates by this screening system.
  • FIG. 2-1 (c) shows the results of verification by luciferase assay of 4 types of candidate miRNAs.
  • HeLa cells were transfected with ARE luciferase reporter plasmid and an internal standard control vector, and 24 hours later, hsa-miR-507, -634, -450a, -129-5p, or control miRNA were transfected. Firefly luciferase activity or Renilla luciferase activity was measured 48 hours after transfection of miRNA.
  • the ARE activity for cells transfected with control miRNA is shown on the vertical axis. Bars are standard deviation (SD).
  • FIG. 2-1 (d) shows the results of NQO1 mRNA expression analysis in cells transfected with miRNA.
  • HeLa cells are transfected with hsa-miR-507, -634, -450a, -129-5p, or control miRNA.
  • 48 hours after transfection mRNA level of NQO1 gene was measured by qRT-PCR.
  • GAPDH gene expression was used as an internal standard control.
  • the expression level for cells transfected with control miRNA is shown on the vertical axis. Bars are standard deviation (SD).
  • FIG. 2-2 is a drawing showing the results of expression analysis of the NRF2 target gene.
  • Transfect HeLa cells using siRNA (control, NRF2, or KEAP1) (a), or miRNA (control miRNA, hsa-miR-507, -634, -450a, or -129-5p) (b) went. Forty-eight hours after the transfection, mRNA expression levels of the four NRF2 target genes NQO1, GPX2, and TXNRD1 were measured by qRT-PCR. GAPDH expression was used as an internal standard control. The expression level relative to the expression level in cells transfected with control siRNA or control miRNA is shown on the vertical axis. Bars are standard deviation (SD). The results of Western blotting and NQO1 expression shown in (b) are also shown in FIGS. 3a and 2-1 (d), respectively.
  • SD standard deviation
  • FIG. 2-1 (c), FIG. 2-1 (d) d, and FIG. 2-2 the top four miRNAs (hsa-miR-507, -634, -450a, and -129-5p). These transfections were confirmed to actually reduce ARE activity and to down-regulate the transcriptional activity of known NRF2 target genes “NQO1, HO1, GPX2, and TXNRD1”. It was.
  • Example 2 Identification of NRF2 as a functional target of candidate miRNAs of four candidate miRNAs (hsa-miR-507, hsa-miR-634, hsa-miR-450a, and hsa-miR-129-5p)
  • IPA Ingenuity Systems Pathway Analysis, Redwood City, CA
  • TargetScan program http://www.targetscan.org
  • FIG. 3 (b) shows the design of the reporter plasmid and the homologous sequence of the seed sequences of four candidate miRNAs within the 3′UTR sequence of NRF2.
  • the seed sequences of hsa-miR-507 (2 sites), hsa-miR-634 (1 site), and hsa-miR-129-5p (2 sites) were mapped in the 3′UTR of NRF2. Since the seed sequence of hsa-miR-450a is highly homologous to hsa-miR-507 (6 of 7 seed sequences), the seed sequence of hsa-miR-450a is shown as the same site as hsa-miR-507 Has been. Region 1 (R1), region 2 (R2) or mutation R2 was used in the luciferase assay. Black crosses indicate mutation sites inserted in each seed sequence.
  • FIG. 3 (a) shows the result of Western blot analysis of NRF2 expression in cells transfected with miRNA.
  • HeLa cells have been transfected with hsa-miR-507, -634, -450a, -129-5p, or control miRNA. Forty-eight hours after transfection, Western blotting was performed using cell lysates, and immunoreactivity was performed with the indicated antibodies.
  • FIG. 3 (a) The negative regulation of NRF2 by miRNA overexpression shown in FIG. 3 (a) is due to the NRF2 stabilized cancer cell line, LK2 with NRF2 mutation (NSCLC), A549 with KEAP1 mutation (NSCLC), and p62 protein. It is shown in FIG. 4 that it was also observed in JHH-5 (HCC) with aggregation.
  • FIG. 4 shows the results of Western blot analysis for NRF2 expression in cells transfected with miRNA, hsa-miR-507, -634, -450a, or -129-5p, or control miRNA in LK2 cells.
  • FIG. 3 (c) shows the results of a luciferase assay using a reporter plasmid having each region shown in FIG. 3 (b).
  • HeLa cells were transfected with a reporter plasmid and an internal standard control vector, and 24 hours later, hsa-miR-507, -634, -450a, -129-5p, or control miRNA was transfected. 48 hours after miRNA transfection, firefly or Renilla luciferase activity was measured. The luciferase activity corresponding to cells transfected with control miRNA is indicated on the vertical axis. The horizontal line at the bottom of the graph shows the mutant plasmids that are relevant in cells transfected with miRNA. Bars are standard deviation (SD).
  • the luciferase activity for the R2 vector is significantly reduced compared to the vacancy in the cells introduced with each miRNA and the luciferase activity for the RA vector, and suddenly in the R2 seed sequence. It has been shown to be completely repaired with the vector carrying the mutation.
  • FIG. 3 (d) shows the result of examination on the effect of miRNA transfection using cell survival under cell stress caused by cisplatin (CDDP) (left) or oxidative stress (hydrogen peroxide) (right) as an index.
  • CDDP cisplatin
  • oxidative stress hydrogen peroxide
  • FIG. 3 (d) shows the result of examination on the effect of miRNA transfection using cell survival under cell stress caused by cisplatin (CDDP) (left) or oxidative stress (hydrogen peroxide) (right) as an index.
  • CDDP cisplatin
  • oxidative stress hydrogen peroxide
  • FIG. 3 (d) shows that transfection of each miRNA not only showed expression of the NRF2 protein, but also significantly increased sensitivity to treatment with cisplatin or exposure to hydrogen peroxide.
  • Example 2 results indicate that all four candidate miRNAs bind directly to the 3′-UTR, making NRF2 a functional target, and survival of cancer cells involving NRF2 despite increased cellular stress. It is suggested to suppress.
  • FIG. 5 is a drawing in which the clinical significance in the primary tumor sample derived from esophageal cancer (esophageal squamous cell carcinoma: ESCC) and the relationship between the negative regulation of miRNA are examined.
  • FIG. 5 (b) is a Kapian-Meier curve showing the survival rate of all 30 patients with ESCC in light of the abnormal score.
  • FIG. 5 (c) is a representative of immunostaining of NRF2 protein in primary ESCC of high score group (cases 1, 4, 7) (upper panel) and low score group (cases 21, 25, 26) (lower panel). Shows an image.
  • the black bar is 100 ⁇ m on the scale bar.
  • FIG. 5-2 is a drawing showing the results of mutation analysis of NRF2 and KEAP1 genes in primary tumor samples derived from esophageal cancer (esophageal squamous cell carcinoma: ESCC).
  • ESCC esophageal squamous cell carcinoma
  • mutations detected in five specimens in which amino acid substitution mutations were observed in NRF2 or KEAP1 were shown by sequence chromatography.
  • Three samples shown in the upper row a are examples in which a mutation in the NRF2 gene was observed, and two samples shown in the lower row b were examples in which a mutation in the KEAP1 gene was observed.
  • the up arrow indicates the wild-type sequence in the corresponding normal tissue, and the down arrow indicates the mutation and amino acid sequence changes in the primary tumor tissue.
  • D77G shown at the bottom indicates that “a mutation in which the 77th D (aspartic acid) in the wild-type amino acid sequence encoded by the NRF2 gene is replaced with G (glycine)”.
  • G glycine
  • R arginine
  • Q glutamine
  • L leucine
  • M methionine
  • the miRNA level decreased by 50% or more compared with the corresponding non-tumor tissue in the primary tumor tissue in 9 cases (30.0%) in hsa-miR-507, in hsa-miR-634.
  • 9 cases (30.0%)
  • 2 cases 60.0%)
  • 6 cases 60.0%) for hsa-miR-129-5p.
  • FIG. 5-1 (a) mutation analysis revealed NRF2 missense mutations in 3 cases (10%) and KEAP1 missense mutations in 2 cases (6.7%) (FIGS. 5-1 (a) and 5-2).
  • an “abnormal score” is defined as an index indicating the decrease in the four miR levels and the corresponding number of missense mutations in the two genes as a score (number). Based on the negative regulation of NRF2 or KEAP1, and / or each miRNA, 30 cases were assigned to two groups. That is, 14 primary ESCC cases with “abnormal score 2-4” were assigned as “high score group”, and 16 primary ESCC cases with “abnormal score 0 or 1” were assigned as “low score group” (FIG. 5-1 (a)). ).
  • the 30 samples were subjected to gene amplification by PCR using each extracted DNA as a template and the primers listed in Table 3, and the PCR products were sequenced by the Sanger method.
  • a sequence chromatography chart showing the results is shown in FIG.
  • a function-gaining gene mutation (D77G; 1 case, D29G; 2 cases) with a known amino acid substitution was detected in a total of 3 cases concerning the NRF2 gene.
  • KEAP1 gene gene mutation with amino acid substitution was observed in a total of 2 cases, one of which is a known loss-of-function gene mutation (R320Q), and in case 4 with an abnormal score of “3”, a novel gene A mutation (L276M) was detected.
  • Example 4 Tumor suppressive effect in vivo by administration of hsa-miR-507 Since one miRNA can target multiple genes that contribute to one cancerous pathway, It is thought to be effective against tumors involving the cancerous pathway. Then, using hs-miR-507 among the four miRNAs, whether or not it can functionally target a gene whose transcription is regulated by NRF2 is examined using an expression array and pathway analysis, In these analyses, 8 types of transcription target genes of NRF2 that were suppressed by transfection of hsa-miR-507 were found. Among them, ME1 was confirmed to be a direct target of hsa-miR-507 through binding of NRF2 to 3′-UTR (FIG. 6). FIG.
  • FIG. 6 is a drawing showing the results of identification of a transcription target gene of NRF2 as a target of hsa-miR-507.
  • FIG. 6 (a) shows the result of verification of the transcription target gene of NRF2 negatively regulated by hsa-miR-507.
  • 181 indicates that it was predicted as a target of hsa-miR-507 by the TargetScan program.
  • FIG. 6 (a) shows the result of verification of the transcription target gene of NRF2 negatively regulated by hsa-miR-507.
  • 181 indicates that it was predicted as a target of hsa-miR-507 by the TargetScan program.
  • FIG. 6 (b) shows that, using IPA, eight transcription targets of NRF2 (ME1, PSMB6, SLC7A11, MGLL, DNAJB5, LGALS8, B4GALNT1, EIF4G2) among 181 genes are expressed by hsa-miR-507. It shows that it was predicted to be targeted.
  • FIG. 6 (c) shows the mapping of the design for the seed sequence and reporter plasmid for hsa-miR-507 in ME1 3′-UTR. The results of examining whether hsa-miR-507 binds directly to ME1 3′-UTR by performing luciferase analysis are shown. The seed sequence for hsa-miR-507 is mapped in the ME1 3′UTR.
  • FIG. 6 (d) shows the results of luciferase analysis using a reporter plasmid. The results of co-transfection of HeLa cells with a reporter plasmid and an internal standard control vector and transfection with hsa-miR-507 or control miRNA after 24 hours are shown. 48 hours after transfection with miRNA, the firefly or Renilla luciferase activity was measured.
  • FIG. 6 (e) shows the results of Western blot analysis for ME1 expression in cells transfected with miRNA. The results of transfection of HeLa cells with hsa-miR-507 or control miRNA are shown.
  • FIG. 7 is a drawing showing the expression analysis of four miRNAs and the effect of transfection of hsa-miR-507 on cell survival under cell stress caused by cisplatin (CDDP) treatment in A549 cells.
  • FIG. 7 (a) is an expression analysis of four miRNAs, hsa-miR-507, -634, -450a, and -129-5p, by qRT-PCR.
  • the expression level of RNU6B was used as an internal standard control.
  • the vertical axis shows the expression level in A549 cells relative to the expression level in normal lung tissue. Bars are standard deviation (SD).
  • FIG. 7 (b) shows cell proliferation analysis in A549 cells transfected with hsa-miR-507.
  • A549 cells were transfected with hsa-miR-507 or control miRNA and the number of living cells was shown. The results measured by CV staining analysis on the day are shown. The relative cell growth rate is shown on the vertical axis. Bars are standard deviation (SD). Significant differences were analyzed by Student's t-test.
  • FIG. 7 (c) shows the effect of transfection of hsa-miR-507 on cell survival under cell stress caused by cisplatin (CDDP) in A549 cells. Specifically, transfection of the cells with hsa-miR-507 or control miRNA, and treatment with PBS or cisplatin (2 ⁇ M) for 48 hours the next day, for the transfected cells with control miRNA or miRNA, Cell viability relative to cell viability in untreated cells was assessed by CV staining analysis. Bars are standard deviation (SD). Significant differences were analyzed by two-way ANOVA (two factor analysis of variance).
  • FIG. 8 is a drawing showing the tumor suppressive effect of hsa-miR-507 in vivo.
  • FIG. 8 (a) is an experimental schedule of combined administration of hsa-miR-507 and cisplatin (CDDP). Tumors were formed by subcutaneous injection of A549 cells into nude mice. Control miRNA or hsa-miR-507 was administered a total of four times around tumors formed subcutaneously from A549 cells (7, 14, 21, and 28 days after injection of A549 cells). In addition, mice received intraperitoneal administration of PBS or cisplatin three times the next day (8, 15, 22 days after A549 cell injection). Mice were euthanized 35 days after injection of A549 cells and tumors were removed.
  • CDDP cisplatin
  • FIG. 8 (b) shows a typical image (left) of a mouse in which a tumor was formed and a tumor (right) removed 35 days after injection of A549 cells.
  • the two white letters “miR-507” are both “hsa-miR-507”.
  • FIG. 8 (c) shows the weight of the extracted tumor. Mice were euthanized 35 days after A549 cell injection and the weight of each excised tumor was weighed. The graph shows “mean ⁇ SD value” in mice using 4 PBS and 3 mice using cisplatin.
  • FIG. 8 (d) shows the expression analysis of hsa-miR-507 in the excised tumor.
  • the expression level of hsa-miR-507 mRNA was measured by qRT-PCR.
  • RNU6B expression was used as an internal standard control.
  • Expression levels corresponding to mouse tumors to which control miRNA was administered among mice in which PBS was used are shown on the vertical axis. Bars indicate standard deviation (SD).
  • FIG. 8 (e) is a typical image of NRF2 and ME1 immunostaining in the excised tumor. The scale bar indicates 100 ⁇ m.
  • the present invention provides a cancer therapeutic agent comprising a combination of a cancer therapeutic agent comprising a nucleic acid comprising SEQ ID NO: 1 which is the base sequence of hsa-miR-507 and a platinum preparation such as cisplatin.
  • a cancer therapeutic agent comprising a nucleic acid comprising SEQ ID NO: 1 which is the base sequence of hsa-miR-507 and a platinum preparation such as cisplatin.
  • the mode of combination of a cancer therapeutic agent comprising a nucleic acid comprising SEQ ID NO: 1 which is the base sequence of hsa-miR-507 and a platinum preparation such as cisplatin is not particularly limited. Both agents may be contained in the same composition, or both agents may be administered separately.
  • the administration mode of the cancer therapeutic agent comprising the nucleic acid comprising SEQ ID NO: 1 which is the base sequence of hsa-miR-507 is as described above.
  • the administration mode of cisplatin follows a known method. Specifically, it is usually 70-80 mg / m 2 (body surface area) per adult per day, about once a day, with a dosing period of 2-5 months, and a dosing frequency (approximately 1 to 4 weeks). Usually administered by infusion.
  • FIG. 9 is a drawing showing the results of in vitro studies on the apoptosis-inducing effect of hsa-miR-634 on tumor cells.
  • double-stranded RNA imitating hsa-miR-634 or control miRNA was introduced into cervical cancer cell line HeLa cells by lipofection, and then 3 Cultured for days.
  • FIG. 9 (A) is a microscopic image 2 days after introduction. When Hesa cells were transfected with hsa-miR-634 and incubated for 48 hours at 5% CO 2 and 37 ° C. Morphological changes are represented by micrographs.
  • FIG. 9 (B) shows the results of pursuing the effect of inhibiting cell proliferation over time, and the tendency of cell proliferation after 1 day, 2 days and 3 days while performing the incubation of FIG. 9 (A), It is the drawing examined using the fluorescence intensity by CV staining as an index. The results are shown in a cell group using only Mock, a cell group transfected with control miR, and a cell group transfected with miR-634.
  • FIG. 10 Tumor cell death induction effect in vitro by administration of hsa-miR-634 and cisplatin (2) (FIG. 10) Double-stranded RNA imitating hsa-miR-634 or control miRNA was introduced into esophageal cancer cell line KYSE170 by the lipofection method.
  • the upper part of FIG. 10 shows the in vitro experimental schedule of the combined administration of hsa-miR-634 and cisplatin (CDDP).
  • the amount of double-stranded RNA imitating hsa-miR-634 or control miRNA was 0.2 nM, respectively, and a group added with 2.5 ⁇ M cisplatin and 5.0 ⁇ M The added group was incubated and verified. Incubation time is 72 hours.
  • the effect of inducing cell death was evaluated by counting the number of cells dead by trypan blue staining, and the frequency (%) of the number of cells dead relative to the total number of cells.
  • the lower graph of FIG. 10 shows the results.
  • the vertical axis shows the frequency.
  • cell death was induced at a high frequency in cells coadministered with hsa-miR-634 and cisplatin. Thereby, the synergistic anticancer effect by combined use of the therapeutic agent of this invention and cisplatin was clarified.
  • FIG. 11 Tumor cell death induction effect in vivo by administration of hsa-miR-634 and cisplatin.
  • FIG. 11 shows the in vivo experimental schedule of the combined administration of double-stranded RNA imitating hsa-miR-634 or control miRNA and cisplatin (CDDP). The incubation period for tumor formation is 7 days.
  • control miRNA or hsa-miR-634 was administered by a total of 5 injections around tumors formed subcutaneously in nude mice by KYSE170 cells.
  • intraperitoneal administration of PBS or cisplatin in mice was performed twice at the first and fourth time of miRNA administration and simultaneously with miRNA administration.
  • Mice were euthanized 21 days after injection of KYSE170 cells, and tumors were removed.
  • the lower graph of FIG. 11 shows the weight (vertical axis) of the extracted tumor.
  • the lower graph shows the “mean ⁇ SD value” of tumor weights in mice using 7 PBSs and mice using 8 cisplatins. Significant differences between the two groups were revealed by analysis with t-test.
  • FIG. 12 shows the introduction of hsa-miR-634 into U2OS cells, an osteosarcoma cell line. It shows the expression suppression effect of the target gene.
  • the luciferase assay whose results are shown in the graphs on the left side of the respective drawings in FIGS. That is, by inserting the 3 ′ untranslated region (UTR) of each target gene downstream of the luciferase gene of pmirGlo Dual-Luciferase miRNA Target Expression Vector (Promega), a luciferase reporter plasmid used for each study was prepared.
  • Each target gene is (a) XIAP (X-linked inhibitor of apoptosis protein: Fig. 12-1), (b) APIP (APAF1 interacting protein: Fig. 12-2), (c) OPA1 (optic atrophy 1: Fig. 12) 12-3) and (d) TFAM (transcription factor A, mitochondrial: FIG. 12-4).
  • the UTR seed sequences of the genes encoding these four proteins are shown in the sequence listing at SEQ ID NOs: 52 (XIAP), 53 (APIP), 54 (OPA1), and 55 (TFAM). All site-specific mutations were performed using KOD mutagenesis kit (TOYOBO).
  • “mt” in each graph represents each mutation insertion plasmid (mutant: mt).
  • the luciferase reporter plasmid or the mutant insertion plasmid (mt) and the pTK plasmid as an internal standard control were both transfected into U2OS cells and the next day double-stranded RNA mimicking hsa-miR-634, control miRNA was transfected. Two days later, firefly luciferase activity and Renilla luciferase activity were measured using Dual-Luciferase Reporter Assay System (Promega), and relative luciferase activity was read with the corresponding internal standard control Renilla luciferase activity. Was calculated by standardizing.
  • hsa-miR-634 has a function of directly binding to the seed sequence of the 3′UTR region of each of the above target genes in tumor cells and suppressing the expression of these genes. It became clear.
  • the enhancement of the expression of these target genes increases the malignancy of cancer cells, and the expression state of these genes can be added as an indicator of the measurement method of the present invention to further increase the measurement reliability. It became clear that it was possible.
  • the membrane was washed and exposed for 2 hours with HRP-conjugated anti-mouse or anti-rabbit IgG antibody (both diluted 1/2000). The bound antibody was visualized according to the operating manual of HRP staining solution or ECL Western blotting kit (Cell Signaling Technology).
  • NRF2 is of course not only XIAP, APIP , OPA1, or TFAM gene expression is particularly useful for cancer cells that are enhanced or stabilized.
  • the present invention provides a cancer therapeutic agent comprising a combination of a cancer therapeutic agent comprising a nucleic acid comprising SEQ ID NO: 2 which is the base sequence of hsa-miR-634 and a platinum preparation such as cisplatin.
  • a cancer therapeutic agent comprising a nucleic acid comprising SEQ ID NO: 2 which is the base sequence of hsa-miR-634 and a platinum preparation such as cisplatin.
  • the mode of combination of a cancer therapeutic agent comprising a nucleic acid comprising SEQ ID NO: 2 which is the base sequence of hsa-miR-634 and a platinum preparation such as cisplatin is not particularly limited. Both agents may be contained in the same composition, or both agents may be administered separately.
  • the administration mode of the cancer therapeutic agent comprising the nucleic acid comprising SEQ ID NO: 2 which is the base sequence of hsa-miR-634 is as described above.
  • the administration mode of cisplatin follows a known method.
  • the administration mode is as described above.
  • the administration mode of cisplatin follows a known method. Specifically, it is usually 70-80 mg / m 2 (body surface area) per adult per day, about once a day, with a dosing period of 2-5 months, and a dosing frequency (approximately 1 to 4 weeks). Usually administered by infusion.
  • NRF2 is structurally stable in many types of human cancers by virtue of a survival mechanism that includes gain-of-function mutations in NRF2, loss-of-function mutations in KEAP1, and functional inactivation of KEAP1 by p62 protein accumulation. It has become.
  • the inventors have shown that certain miRNAs are found to have abnormally low level adjustments in cancer cases. Importantly, mutations in NRF2 or KEAP1 and the abnormally low level of one or more miRNAs that coincide with the accumulation of p62 protein are closely linked to the stability of NRF2 in tumors and poor prognosis in cancer patients. It was related.
  • the inventors have examined the expression status of specific miRNAs that directly target NRF2, and the low level regulation of these miRNAs helps to increase basal NRF2 activity levels and in tumors Together with or separately from NRF2 or KEAP1 gene abnormalities and p62 protein accumulation, it was revealed that NRF2 protein is synergistically stabilized.
  • the present inventors have provided the measurement method of the present invention that can distinguish the malignancy of cancer and the prognosis of cancer patients.
  • NRF2 Accumulation or stabilization of NRF2, KEAP1, or p62 protein, and further enhancement or stabilization of XIAP, APIP, OPA1, or TFAM gene is an index for screening tumors stabilized by NRF2. At the same time, inhibiting tumor NRF2 activity itself is a very reasonable approach to the treatment of tumors in which NRF2 is stabilized.
  • Non-patent Document 25 Previous studies have also shown that one miRNA can inhibit the expression of multiple targets by directly binding to the 3'-UTR of each gene. This suggests that one miRNA simultaneously targets several genes involved in one information transmission system. In fact, miR-16 has been reported to negatively regulate cell cycle by directly targeting CDK1 and CDK2 (Non-patent Document 26).
  • miR-34a is known to act as a negative regulator of tumor growth and metastasis by directly targeting the complex genes CCND1, CDK4, CDK6, and MYC (Non-patent Document 27).
  • the present inventors have found that the administration of hsa-miR-507 has the effect of actually inhibiting the growth of tumors formed from A549 cells in nude mice by targeting NRF2 and ME1, which are transcriptional targets of NRF2. It was shown that. In vivo analysis by the present inventors revealed that transfection of hsa-miR-507 leads to increased sensitivity of cell growth inhibition of platinum preparations such as cisplatin in A549 cells.
  • NRF2 In addition to acquiring resistance to cellular stress during chemotherapy, NRF2 also boosts tumor cell growth through metabolic regulation.
  • hsa-miR-507 inhibits tumor growth both in vitro and in vivo. This growth inhibition by hsa-miR-507 may be due to changes in internal metabolism through suppression of NRF2 and its target gene.
  • the present inventors further clarified the tumor suppressive effect of hsa-miR-634 in vitro and in vivo. This tumor suppressive effect was realized by leading tumor cells to apoptosis. Furthermore, it has been found that the use of hsa-miR-634 in combination with a platinum preparation such as cisplatin significantly enhances it. This fact also strongly supports the effectiveness of the cancer therapeutic agent of the present invention.
  • the present invention provides a new means of molecular diagnosis based on miRNA and treatment of tumors stabilized by NRF2 or the like.

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Abstract

腫瘍におけるNRF2の安定化に強く関係するマイクロRNAを見出し、それらをがんの診断と治療に活用する手段を提供することを課題とする発明である。マイクロRNAライブラリーの470種類のマイクロRNAについて、HeLa細胞を用いたスクリーニングを行い、各々のマイクロRNAの活性値がコントロールに比べて大きく減少した8種類のマイクロRNAと、大きく上昇した8種類のマイクロRNAを特定した。そして、特定されたこれらのマイクロRNAを用いることによって、生体、特に腫瘍細胞、におけるNRF2の活性化を検出することが可能であり、これにより、腫瘍の悪性度等を鑑別することができることを見出した。さらに、上記ARE活性値の減少に係わるマイクロRNA配列を含む核酸を、がん治療剤として用いることができることを見出した。

Description

マイクロRNAの測定方法、並びに、がん治療剤及びこれを含有するがん治療のための医薬組成物
 本発明は、第一に生体検体の測定に関する発明であり、より具体的には腫瘍組織におけるマイクロRNAを測定することでがんの悪性度等を鑑別するための発明である。そして、第二に抗がん剤に関する発明であり、より具体的には特定のマイクロRNAに係る抗がん剤と抗がん医薬組成物に関する発明である。
 がんが日本人の死因のトップとなってから久しく、2007年の推計値では、全死亡数の約1/3ががんで亡くなっている。世界レベルで見ても、2005年の世界の死亡のうち約13%ががんによる死亡であることが世界保健機構(WHO)において報告されている。がんによる死亡は増加し続け、2030年には世界で年間1140万人ががんで死亡することが予測されている。
 その反面がんをめぐる診断や治療の進歩は目覚ましく、特に早期の段階で治療を始めることができた場合には、5年生存率は90%を超えることも珍しくなくなっている。さらに、特に高齢者の場合には無理にがんを根絶しなくても、がんの増殖や転移を抑えれば天寿を全うすることも可能といわれている。
 2003年に終了したヒトゲノム計画等により、がんを遺伝子レベル、タンパク質分子レベルで理解し、それをがん診断や治療に役立てようとする動きが加速され、医学や生物学を支える様々な技術が底上げされ、がんの早期診断法や治療法なども長足の進歩を遂げている。
 以前はがんの告知は「死の宣告」に近いものであり、患者本人への告知はタブー視されていたが、2007年に施行された「がん対策基本法」では、患者等ががんに対して主体的にかかわることを求めている。
 このような背景のもと、今日もがんをより多面的に捉えた診断法や治療法の開発が試み続けられている。
Itoh,K.et al.,Biochem Bioph Res Co 236,313-322(1997) Uruno,A.& Motohashi,H.,Nitric Oxide-Biol Ch25,153-160(2011) Singh,A.et al.,Plos Med3,1865-1876(2006) Thimmulappa,R,K.et al.,Cancer Research,62,5196-5203(2002) Mituishi,Y.et al.,Cancer Cell 22,66-79(2012) Kim,Y.R.et al.,J Pathol220,446-451(2010) Taguch,K.,Motohashi,H.& Yamamoto,Genes Cells 16,123-140(2011) Hammerman,P.S. et al.,Neoplasia 13,864-873(2011) Shibata,T.et al.,Neoplasia 13,864-873(2011) Inami,Y.et al.,J Cell Biol 193,275-284(2011) Komatsu,M.et al.,Nat Cell Biol 12,213-U217(2010) Taguchi,K.et al.,P Natl Acad Sci USA 109,13561-13566(2012) Lau,A.et al.,Mol Cell Biol 30,3275-3285(2010) Jiang,T.et al.,Cancer Reserch 70,5486-5496(2010) Shibata,T.et ak.,P Natl Acad Sci USA 105,13568-13573(2008) Soils,L.M.et al.,Clin Cancer Res 16,3743-3753(2010) Ambros,V.,Nature431,350-355(2004) Zhao,Y.& Srivastava,D.,Trends Biochem Sci 32,189-197(2007) Kong,Y.W.,Ferland-McCollough,D.,Jackson.T.J.& Bushell,M.,Lancet Oncol 13,E249-E258(2012) Lu,J.et al.,Nature 435,834-838(2005) Miska,E.A.,Curr Opin Genet Dev 15,563-568(2005) Shivdasani,R.$.,Blood 108,3646-3653(2006) Zhang,B.H.,Pan,X.P.,Cobb,G.P.& Anderson,T.A.,Dev Biol 302,1-12(2007) Lewis,B.P.,Burge,C.B. & Bartel,D.P.,Cell 120,15-20(2005) Tsuruta,T.et al.,Cancer Research 71,6575-5778(2011) Takeshita,F.et al.,Mol Ther 18,181-187(2010) Liu,C.et al.,Nat Med 17,211-215(2011)
 がんをめぐる上記の状況のもと、本発明者らは、がんにおけるNF-E2関連ファクター2(NRF2)に着目して、新たな概念に基づくがん診断とがん治療の手段を見出すことを課題とした。
 NRF2は、化学療法や酸化ストレスによる細胞傷害に対する細胞保護作用のための転写調節因子である(非特許文献1、2)。生理的条件下で、NRF2は、KEAP1(カリン3(CUL3)-ケルヒ様ECH関連タンパク質)ユビキチンE3リガーゼ複合体によりユビキチン化され、プロテアソーム中で常に分解される結果、NRF2タンパク質の細胞内濃度は低く保たれている。細胞ストレス下で、KEAP1は不活化され、NRF2は、核内で安定化し、標的遺伝子[NRF2が直接的に、各々の標的遺伝子中のプロモーター中の抗酸化応答素子(ARE)に結合している]の転写活性により細胞生存をもたらす(非特許文献3、4)。通常の細胞ストレス反応に加えて、NRF2は新陳代謝を調節することによりがん細胞の増殖にも寄与し得ることも報告されている(非特許文献5)。遺伝子突然変異は、種々のタイプのヒトがんにおいてNRF2に関する機能獲得又はKEAP1に関する機能喪失に導き、その結果NRF2が活性化され、NRR2の媒介によるがん細胞生存と増殖をもたらす(非特許文献6~9)。さらにp62蛋白(自食作用によるタンパク質分解のための物質)が過剰蓄積した凝集体により、肝細胞上皮性悪性腫瘍(HCC)中のKEAP1と競合的に相互作用することでNRF2を安定化する(非特許文献10~13)。従って、NRF2は、がん細胞中で発がん作用を有し、高レベルのNRF2タンパク質は、不良な予後に関連していると考えられる(非特許文献14~16)。これらのことから、NRF2が媒介する発がん経路を治療的に阻害することは、特にNRF2が安定化して種々の治療に耐性を有するがんに対して有効であると考えた。また、NRF2の安定化の程度を反映する指標を見出すことにより、患者の予後の善し悪しに直結するがんの悪性度を鑑別することが可能ではないかと考えた。
 本発明者らは、このNRF2に対してマイクロRNA(miRNA)の役割に着目した。miRNAは、3’-非翻訳領域(UTR)への結合を通じて標的転写物の翻訳又は安定化を妨害することにより遺伝子発現を調節する内因性の小分子の非コーディングRNAである(非特許文献17、18)。いくつかのmiRNAは、腫瘍遺伝子を負に調節することが可能であり、腫瘍抑制型miRNAの不活性化は、発がん経路の活性化に導く(非特許文献19~22)。重要なことに、一つの転写産物は、複数のmiRNAによって標的にされ、反対に、一つのmiRNAは複数の転写産物を標的にすることができる(非特許文献23、24)。これは、腫瘍遺伝子を標的にする複数のmiRNAの発現低下が、発がん経路の活性化をもたらすこと、及び、一つの発がん経路に寄与する複数の遺伝子を標的にすることができるmiRNAの投与は、がん治療において効果的であり得ること、を意味している。
 このように本発明者らは、腫瘍におけるNRF2の安定化に強く関係するmiRNAを見出し、それらをがんの診断と治療に活用する手段を提供することを、本発明の具体的な課題とした。
 本発明者らは、上記の課題を解決するために、AREリポーターシステムを用いてmiRNAライブラリーの470種類のマイクロRNAについて、スクリーニングを行った。具体的には、470種類それぞれのmiRNAをトランスフェクトしたHeLa細胞におけるルシフェラーゼ活性を測定することでARE活性値を算出して、当該ARE活性値がコントロールmiRNAに比べて大きく減少した8種類のmiRNA(hsa-miR-507、hsa-miR-634、hsa-miR-450a、hsa-miR-129-5p、hsa-miR-639、hsa-miR-337、hsa-miR-153、及び、hsa-miR-556)と、大きく上昇した8種類のmiRNA(hsa-miR-26a、hsa-miR-17-3p、hsa-miR-190、hsa-miR-567、hsa-miR-125b、hsa-miR-125a、hsa-miR-432*、及び、hsa-miR-29)を特定した。そして、特定されたこれらのマイクロRNAを用いることによって、生体、特に腫瘍細胞、におけるNRF2の活性化を検出することが可能であり、これにより、腫瘍の悪性度、又は、がん患者の予後、を鑑別することができることを見出した。さらに、上記ARE活性値の減少に係わるマイクロRNA配列を含む核酸を、がん治療剤として用いることができることを見出した。
 すなわち、本発明は下記の発明を提供する。
 本発明は第一に、ヒト検体における、hsa-miR-507、hsa-miR-634、hsa-miR-450a、hsa-miR-129-5p、hsa-miR-639、hsa-miR-337、hsa-miR-153、及び、hsa-miR-556、からなる群のマイクロRNAから選ばれる1種又は2種以上を定量して、当該定量値の低下を指標として、腫瘍の悪性度、NRF2の活性化、又は、がん患者の予後、を鑑別することを特徴とする、マイクロRNAの測定方法(以下、本発明の低値測定方法ともいう)を提供する発明である。本発明の低値測定方法の主題となる上記の8種類のマイクロRNAのうち、特に、hsa-miR-507、hsa-miR-634、hsa-miR-450a、及び、hsa-miR-129-5p、の4種のマイクロRNAは、悪性腫瘍における定量値が低くなる特徴がある。
 本発明は第二に、ヒト検体における、hsa-miR-26a、hsa-miR-17-3p、hsa-miR-190、hsa-miR-567、hsa-miR-125b、hsa-miR-125a、hsa-miR-432*、及び、hsa-miR-29、からなる群のマイクロRNAから選ばれる1種又は2種以上を定量して、当該定量値の上昇を指標として、腫瘍の悪性度、NRF2の活性化、又は、患者の予後、を鑑別することを特徴とする、マイクロRNAの測定方法(以下、本発明の高値測定方法ともいう)を提供する発明である。
 本発明の低値測定方法と高値測定方法は共に、さらに腫瘍におけるNRF2遺伝子の変異、KEAP1遺伝子の変異、及び、p62蛋白の蓄積、からなる群から選ばれる1~3種を検出して、これらの要素を指標として加入することで、鑑別精度を向上させることが可能である。
 本発明の低値測定方法と高値測定方法では、腫瘍の悪性度の増大、NRF2の活性化、又は、がん患者の予後の悪化、に向かうことを示す個別指標の総数をスコア指標として、腫瘍の悪性度、NRF2の活性化、又は、患者の予後、を鑑別することが好適である。
 本発明の低値測定方法と高値測定方法のがんの悪性度等の鑑別対象となる腫瘍(がん)は、NRF2の活性化が悪性化等において問題になる腫瘍(がん)であれば特に限定されるものではなく、食道がん、肺がん、乳がん、口腔がん、胃がん、大腸がん、肝臓がん、子宮がん、骨肉腫、皮膚がん等、あらゆる悪性腫瘍に適用可能である。
 本発明は第三に、hsa-miR-507、hsa-miR-634、hsa-miR-450a、hsa-miR-129-5p、hsa-miR-639、hsa-miR-337、hsa-miR-153、及び、hsa-miR-556、からなる群のマイクロRNAから選ばれる1種又は2種以上を含む核酸からなるがん治療剤(以下、本発明のがん治療剤ともいう)を提供する発明である。本発明のがん治療剤の主題となる上記の8種類のマイクロRNAのうち、特に、hsa-miR-507、hsa-miR-634、hsa-miR-450a、及び、hsa-miR-129-5p、の4種のマイクロRNAは一般的な抗がん効果に優れている。
 さらに本発明のがん治療剤は、がん細胞に対するストレスの付与手段と組み合わせて用いることが適している。
 第四に本発明は、本発明のがん治療剤を含有することを特徴とする、がん治療のための医薬組成物(以下、本発明の医薬組成物ともいう)を提供する発明である。
 本発明のがん治療剤、及び、医薬組成物の投与対象となる腫瘍(がん)は、NRF2の活性化が悪性化等において問題になる腫瘍(がん)であれば特に限定されるものではなく、食道がん、肺がん、乳がん、口腔がん、胃がん、大腸がん、肝臓がん、子宮がん、骨肉腫、皮膚がん等、あらゆる悪性腫瘍に適用可能である。特に、局所投与が可能ながんであることが好適である。
 下記に、本発明のmiRNAの配列を開示する。表1-1は、本発明の低値測定方法において測定する対象となる8種類のmiRNA(以下、低値miRNAともいう)であり、表1-1の上からの順に配列番号1~8を割り振った。表1-2は、本発明の高値測定方法において測定する対象となる8種類のmiRNA(以下、高値miRNAともいう)であり、表1-2の上からの順に配列番号9~16を割り振った。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 本発明により、特定のmiRNAを測定することにより、NRF2の活性化を鑑別し、かつ、腫瘍の悪性度やがん患者の予後を鑑別することが可能な測定方法が提供される。さらに、特定のmiRNAを含む核酸を用いて腫瘍におけるNRF2の活性化や安定化を阻害する、抗腫瘍効果を発揮するがん治療剤、並びに、がん治療のための医薬品組成物が提供される。本発明のがん治療剤及び医薬品組成物は、各種のがん治療や検査、例えば、抗癌剤治療、放射線治療、外科的手術、さらには生検によって与えられる「がん細胞に対するストレス」に伴って投与することが効果的である。
siRNAを用いたAREレポーターシステムの検証の結果を示す図面である。 NRF2の転写活性をネガティブに制御するmiRNAのスクリーニングの結果を示す図面である。 NRF2標的遺伝子の発現解析の結果を示す図面である。 4種類の候補miRNAの直接的なターゲットとしてのNRF2の確認の結果を示す図面である。 miRNAでのトランスフェクト細胞中のNRF2発現に関するウェスタンブロット分析の結果を示す図面である。 食道がん(食道扁平上皮癌:ESCC)由来の原発腫瘍検体における臨床的な意義とmiRNAの負の調節の関わりに関して検討した図面である。 食道がん(食道扁平上皮癌:ESCC)由来の原発腫瘍検体中のNRF2及びKEAP1遺伝子の変異分析の結果を示す図面である。 hsa-miR-507の標的としてのNRF2の転写標的遺伝子の同定の結果を示す図面である。 4つのmiRNAの発現分析、及び、A549細胞中のシスプラチン処理により引き起こされる細胞ストレス下での細胞生存に及ぼすhsa-miR-507のトランスフェクションの効果を示す図面である。 インビボにおけるhsa-miR-507の腫瘍抑制効果を示す図面である。 hsa-miR-634の腫瘍細胞に対するアポトーシス誘導効果についてインビトロで検討した結果を示す図面である。 食道癌細胞株KYSE170におけるインビトロにおけるhsa-miR-634の腫瘍抑制効果を示す図面である。 食道癌細胞株KYSE170におけるインビボにおけるhsa-miR-634の腫瘍抑制効果を示す図面である。 骨肉腫細胞株であるU2OS細胞へのhsa-miR-634の導入による標的遺伝子XIAP (X-linked inhibitor of apoptosis protein)の発現抑制効果を、ルシフェラーゼアッセイとウェスタンブロッティングにより示した図面である。 骨肉腫細胞株であるU2OS細胞へのhsa-miR-634の導入による標的遺伝子APIP (APAF1 interacting protein)の発現抑制効果を、ルシフェラーゼアッセイとウェスタンブロッティングにより示した図面である。 骨肉腫細胞株であるU2OS細胞へのhsa-miR-634の導入による標的遺伝子OPA1(optic atrophy 1)の発現抑制効果を、ルシフェラーゼアッセイとウェスタンブロッティングにより示した図面である。 骨肉腫細胞株であるU2OS細胞へのhsa-miR-634の導入による標的遺伝子TFAM (transcription factor A, mitochondrial)の発現抑制効果を、ルシフェラーゼアッセイとウェスタンブロッティングにより示した図面である。
<本発明の測定方法>
(1)本発明の低値測定方法
 上記の通り本発明の低値測定方法は、「ヒト検体における『低値miRNA』を定量して、当該定量値の低下を指標として、腫瘍の悪性度、NRF2の活性化、又は、がん患者の予後、を鑑別することを特徴とするマイクロRNAの測定方法」である。
 測定の対象となる低値miRNAとは、上述したように、hsa-miR-507、hsa-miR-634、hsa-miR-450a、hsa-miR-129-5p、hsa-miR-639、hsa-miR-337、hsa-miR-153、及び、hsa-miR-556、からなる群のマイクロRNAから選ばれる1種又は2種以上であり、特に、hsa-miR-507、hsa-miR-634、hsa-miR-450a、及び、hsa-miR-129-5p、からなる群のマイクロRNAから選ばれる1種又は2種以上は、悪性腫瘍における定量値が低くなる特徴があり、優先的に当該4種のマイクロRNAを測定対象として選択することが好適である。
 ヒト検体は、文字通りヒト(人間)由来の検体であり、検体提供者は多くの場合はがん患者であるが、がんに罹患しているか否かが不明の場合を含めて検体提供者とすることができる。検体の種類は、腫瘍細胞における低値miRNAの変化を反映することが可能な検体であれば特に限定されない。直接的には腫瘍そのものである腫瘍検体であり、具体的には、外科的手術又は内視鏡下により摘出された腫瘍検体、生検検体等が挙げられる。その限りでは、どのような人体組織でも検体組織として用いることができる。さらに一般的な選択可能性として、血清、血漿、全血等の血液検体、尿検体、肺洗浄液検体、痰検体、リンパ液検体、脊髄液検体等を必要に応じて用いることができる。
 低値miRNAの定量手段は、特に限定されず、既存の手段、さらには将来開発される手段を含めて用いることができる。典型的には、RT-PCR法等の遺伝子増幅法を基礎とするRNAの定量方法を挙げることができる。大量処理と迅速性という観点から、自動化された検出機器によるリアルタイムRT-PCR法はより好ましい方法の一つとして例示することができる。その他、ノーザンブロット法等が挙げられる。
 この低値miRNA個々の定量値が、相対的に内部標準コントロールよりも閾値において低い場合は、「当該個別miRNAの定量値が低下した」と判断される。具体的な閾値は個別具体的に設定することができるが、少なくとも30%の低下を閾値とすることが好適であり、後述する本実施例に開示されているように50%以上の低下を閾値とすることがさらに好適である。
 8種類の低値miRNAのうち、個々の定量値の低下を指標とすることもできるが、「定量値低下」となったmiRNAの個数が多いほど、腫瘍の悪性度が強く、特に腫瘍内のNRF2が活性化されており、かつ、患者の予後の悪化が鑑別される。
 すなわち、hsa-miR-507、hsa-miR-634、hsa-miR-450a、hsa-miR-129-5p、hsa-miR-639、hsa-miR-337、hsa-miR-153、及び、hsa-miR-556、からなる群のマイクロRNAから選ばれる1種又は2種以上の定量値の低下を、腫瘍の悪性度の上昇、NRF2の活性化、又は、患者の予後の悪化の指標とすることが可能である。
 ここに挙げた8種類の低値miRNAのうち、上述した4種類「hsa-miR-507、hsa-miR-634、hsa-miR-450a、及び、hsa-miR-129-5p、からなる群のマイクロRNAから選ばれる1種又は2種以上」に絞り込んで本発明の低値測定方法を行うことがより好適である。この4種類のマイクロRNAを用いて腫瘍の悪性度等を検証した結果は、後述する実施例において開示した。
 本発明の低値測定方法においては、さらに腫瘍におけるNRF2遺伝子の変異、KEAP1遺伝子の変異、及び、p62蛋白の蓄積、からなる群から選ばれる1~3種を検出して、これらの遺伝子変異を、腫瘍の悪性度、特に腫瘍内のNRF2の活性化、及び、患者の予後の指標として加入することができる。この指標の加入を行うことにより、本発明の低値測定方法の鑑別の確実性をいっそう向上させることができる。上記のNRF2遺伝子の変異、及び/又は、KEAP1遺伝子の変異は、点突然変異を含むミスセンス突然変異、ナンセンス突然変異、及び、フレームシフト突然変異のいずれかであり、実施例の上記アミノ酸置換変異は、ミスセンス突然変異の一例を示している。当該遺伝子変異の検出方法は特に限定されず、例えば、Pyrosequencing法、MALDI-TOF MS法、RFLP法、SSCP法、SSOP法、RNアーゼプロテクション法、RDA法、RAPD法、AFLP法等のPCR依存型タイピング法;TaqMan PCR法、Invader法等のPCR非依存型タイピング法等を挙げることができる。
 上記の腫瘍におけるNRF2遺伝子の変異、KEAP1遺伝子の変異、及び、p62蛋白の蓄積、からなる群から選ばれる1~3種を本発明の低値測定方法の指標として加入する場合には、これらの遺伝子変異や蛋白の蓄積の有無のうち「有り」を腫瘍の悪性度の増加、NRF2の活性化、及び、患者の予後の悪化の指標として加入することができる。後述する実施例では上記4種の低値miRNAの定量値の「低下」の数(スコア)に、これらの遺伝子変異の「有り」を数(スコア)として加えて、これを最終的な腫瘍の悪性度、NRF2の活性化、及び、患者の予後の指標としている。この数(スコア)が0又は1を「ロースコア群」とし、2以上を「ハイスコア群」として、両群の間において顕著な患者における予後の差違を見出している。このようにして本発明の低値測定方法では、指標である要素の個々のレベルで腫瘍の悪性度の増加等を意味するか否かを検出し、当該増加を意味する要素の数の多さ(スコア)を腫瘍の悪性度等の指標とすることが可能、かつ、好適である。ただし、そのスコアの閾値をどのように設定するかは、対象となるがんの種類や選択した指標の内容等により異なるものであり、後述する実施例の内容に限定されるものではない。本発明の低値測定方法の本質的意義は、特に鑑別の指標となるmiRNAの定量値の「低下」が、がんの悪性度の増加に繋がるNRF2の活性化と密接に関連しており、これが的確なるがんの予後の鑑定を可能にすることを見出したことであり、閾値の設定等の形式的な要素に主要な意義が存在する訳ではない。なお、本発明の低値測定方法により、がんがハイリスクであることが判明した患者には、後述する本発明のがん治療剤を投与する等の治療措置を行うことが可能になる。
(2)本発明の高値測定方法
 上記の通り本発明の高値測定方法は、「ヒト検体における『高値miRNA』を定量して、当該定量値の上昇を指標として、腫瘍の悪性度、NRF2の活性化、又は、がん患者の予後、を鑑別することを特徴とするマイクロRNAの測定方法」である。
 測定の対象となる高値miRNAとは、上述したように、hsa-miR-26a、hsa-miR-17-3p、hsa-miR-190、hsa-miR-567、hsa-miR-125b、hsa-miR-125a、hsa-miR-432*、及び、hsa-miR-29、からなる群のマイクロRNAから選ばれる1種又は2種以上である。
 「ヒト検体」、「高値miRNAの定量手段」は、上述した「本発明の低値測定方法」と同様である。
 この高値miRNA個々の定量値が、相対的に内部標準コントロールよりも閾値において高い場合は、「当該個別miRNAの定量値が上昇した」と判断される。具体的な閾値は個別具体的に設定することができるが、少なくとも30%の上昇を閾値とすることが好適であり、後述する本実施例に開示されているように50%以上の上昇を閾値とすることがさらに好適である。
 8種類の高値miRNAのうち、個々の定量値の上昇を指標とすることもできるが、「定量値上昇」となったmiRNAの個数が多いほど、腫瘍の悪性度が強く、特に腫瘍内のNRF2が活性化されており、かつ、患者の予後の悪化が鑑別される。
 すなわち、hsa-miR-26a、hsa-miR-17-3p、hsa-miR-190、hsa-miR-567、hsa-miR-125b、hsa-miR-125a、hsa-miR-432*、及び、hsa-miR-29、からなる群のマイクロRNAから選ばれる1種又は2種以上の定量値の上昇を、腫瘍の悪性度の上昇、NRF2の活性化、又は、患者の予後の悪化の指標とすることが可能である。
 本発明の高値測定方法においては、さらに腫瘍におけるNRF2遺伝子の変異、KEAP1遺伝子の変異、及び、p62蛋白の蓄積、からなる群から選ばれる1~3種を検出して、これらの遺伝子変異を、腫瘍の悪性度、特に腫瘍内のNRF2の活性化、及び、患者の予後の指標として加入することができることについては、上述の「本発明の低値測定方法」と同様である。
 これらの遺伝子の変異や蛋白の蓄積を本発明の高値測定方法の指標として加入する場合には、これらの遺伝子変異の有無のうち「有り」を腫瘍の悪性度の増加、NRF2の活性化、及び、患者の予後の悪化の指標として加入することができる。
 このようにして本発明の高値測定方法では、指標である要素の個々のレベルで腫瘍の悪性度の増加等を意味するか否かを検出し、当該増加を意味する要素の数の多さ(スコア)を腫瘍の悪性度等の指標とすることが可能、かつ、好適である。ただし、そのスコアの閾値をどのように設定するかは、対象となるがんの種類や選択した指標の内容等により異なるものである。本発明の高値測定方法の本質的意義は、特に鑑別の指標となるmiRNAの定量値の「上昇」が、がんの悪性度の増加に繋がるNRF2の活性化と密接に関連しており、これが的確なるがんの予後の鑑定を可能にすることを見出したことにあり、閾値の設定等の形式的な要素に主要な意義が存在する訳ではない。なお、本発明の高値測定方法により、がんがハイリスクであることが判明した患者には、拮抗性のがん治療剤を投与する等の治療措置を行うことが可能になる。拮抗性のがん治療剤とは、例えば、本発明の高値測定方法で発現の亢進が認められたmiRNAに拮抗して、その機能を阻害することができる合成オリゴを本質的成分とするがん治療剤である。
<本発明のがん治療剤>
(1)本発明のがん治療剤
 上述のように本発明のがん治療剤は、「hsa-miR-507の塩基配列である配列番号1、hsa-miR-634の塩基配列である配列番号2、hsa-miR-450aの塩基配列である配列番号3、hsa-miR-129-5pの塩基配列である配列番号4、hsa-miR-639の塩基配列である塩基配列5、hsa-miR-337の塩基配列である配列番号6、hsa-miR-153の塩基配列である配列番号7、及び、hsa-miR-556の塩基配列である配列番号8、からなる群の塩基配列から選ばれる1種又は2種以上を含む核酸からなるがん治療剤」である。
 上記の配列番号1~8の塩基配列を有するそれぞれのマイクロRNAは、上述したようにNRF2活性が亢進又は安定化して、治療抵抗性が高く、悪性度も高いがん細胞において、発現が抑制されているマイクロRNAである。本発明のがん治療剤は、そのような治療抵抗性を有し、悪性度が高いがんに対して、発現が抑制されているマイクロRNAの働きをする核酸を投与することにより、当該NRF2を不活化してがんの生命力を弱め、がんの治療を行うことを旨とするがん治療剤である。
 がん細胞におけるNRF2活性は、最初から高いものもあるが、多くの場合がん細胞にストレスを与えることにより活性化する。このストレス要因とは、がんに対する治療行為が挙げられる。具体的には、抗癌剤治療、放射線治療、外科的手術が挙げられる。これらの行為は、一方ではがんを治癒させ得る行為ではあるが、逆に考えればがん細胞の生命を奪う行為である。このような行為によるストレスにより、がん細胞におけるNRF2活性は亢進すると考えられている。よってここに挙げた抗癌剤治療等のがんに対するストレス付与と組み合わせて、本発明のがん治療剤を用いることは、当該がん治療剤の好適な使用態様の一つである。なお、生検によるがん細胞に対する刺激も、外科手術と同様にがん細胞に対する物理的なストレスを与えると考えられるので、本発明のがん治療剤との組み合わせ対象となり得る。なお、「組み合わせる」とは、「前」、「同時」、「後」の時間的な概念を包含している。すなわち、他の抗癌剤の投与や外科的手術や生検等のストレス付与行為の「前」に本発明のがん治療剤の投与を行うことも可能である。また「同時」に、例えば、他の抗がん剤と同時に服用すること、他の抗癌成分との混合物(医薬組成物)として服用することも可能である。そして他の抗癌剤の投与や外科的手術や生検等のストレス付与行為の「後」に本発明のがん治療剤の投与を行うことも可能である。
 本発明のがん治療剤の本質成分を構成する、「上記の8種類のmiRNAの塩基配列を含む核酸」とは、当該塩基配列を含みがん細胞においてmiRNAとしての機能を発揮可能である限り限定されるものではない。一本鎖RNAとして生体内に存在する「miRNAそのもの」であっても良いが、この場合生体における安定性という観点から、むしろ二本鎖の核酸であることが好適である。二本鎖の核酸とは、具体的にはmiRNAの配列と相補的なRNAとの組により構成される「二本鎖のRNA」、同じく「RNAとDNAの複合二本鎖」、さらに「RNAとPNAの複合二本鎖」や「RNAとLNAとの複合二本鎖」等が挙げられる。ここでPNA(peptide nucleic acid)とは、核酸骨格の骨格構造であるデオキシリボース-リン酸骨格を(2-アミノエチル)グリシンに置き換えた骨格を有する核酸類似体である。またLNA(locked nucleic acid)(別名BNA:bridged nucleic acid)とは、糖部分の2’位と4’位が一つの炭素鎖によって結合することにより安定性が向上した人工核酸である(D.A.Braasch,D.R.Corey,Chem Biol.,8,1(2001))。後述する実施例では「二本鎖のRNA」が用いられている。
 公知RNAの合成法等を用いて、所望の核酸を合成することが可能である。RNAの合成法は、例えばホスホロアミダイド法とその改良法(M.Kataoka,Y.Hayakawa,J.Org.Chem.,64,6087(1999))、H-ホスホネート法とその改良法(T.Wada,F.Handa,Y.Sato,S.Kawahara,M.Sekine,Nucleic Acids Symp.Ser.,37,19(1997))、酵素合成法(in vitro転写法)等が挙げられる。また、必要に応じて核酸のリン酸部位のα酸素のモノ修飾(S-オリゴ修飾等)、リン酸エステル部位の修飾、PNA等を用いるリン酸骨格の改変、上記のLNA等を用いる糖部位の修飾等を行うことができる。また、市販品の当該核酸や製造委託された当該核酸を本発明に適用することも可能である。
 このようにして得られる特定のmiRNAの塩基配列を含有する核酸を、本発明のがん治療剤の本質成分として用いることができる。本発明のがん治療剤を人体に投与する場合は、後述する本発明の医薬組成物として投与されることが原則であるが、本発明のがん治療剤を人体に投与する場合の投与量は、1日成人1人当たり0.01μg~10mg程度である。この投与は、一日1回ないし2~5回、さらに数日おきに行うことも可能である。
 上述したように、本発明のがん治療剤が適用され得るがんは、その種類よりもむしろ特定のmiRNA(hsa-miR-507、hsa-miR-634、hsa-miR-450a、hsa-miR-129-5p、hsa-miR-639、hsa-miR-337、hsa-miR-153、及び、hsa-miR-556の8種、さらに典型的にはhsa-miR-507、hsa-miR-634、hsa-miR-450a、及び、hsa-miR-129-5pの4種)の発現が抑制されて、当該がん細胞におけるNRF2活性が亢進又は安定化していることが適用の優先的な条件である。つまり、上述した本発明の低値測定方法により、上記特定のマイクロRNAの発現が抑制されてNRF2が抑制されていると鑑別されたがん患者に対して、本発明のがん治療剤の投与が積極的に検討される訳である。その意味で本発明のがん治療剤の本質成分であるmiRNAの塩基配列を含有する核酸は既製の組み合わせ(典型的には上記4種のmiRNAの塩基配列を含有する核酸)のマイクロRNAであってもよいが、発現抑制が特定されたmiRNAの塩基配列を含む核酸を本質成分とする本発明のがん治療剤をオーダーメードとして処方することも可能である。このように本発明のがん治療剤の本質成分である特定のmiRNAは、一種類を単独で用いることも可能であり、2種以上を組み合わせて用いることも可能である。本発明のがん治療剤が適用され得るがんの種類として、上記の食道がん、肺がん、乳がん、口腔がん、胃がん、大腸がん、肝臓がん、子宮がん、皮膚がん、又は、骨肉腫が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
 また、本発明のがん治療剤と組み合わせて用いられるがん細胞に対するストレス手段の一つである抗癌剤は、イホスファミド、シクロホスファミド、ダカルバジン、テモゾロミド、ニムスチン、ブスルファン、プロカルバジン、メルファラン等のアルキル化剤;イブリツモマブチウキセタン、イマチニブ、エベロリムス、エルロチニブ、ゲフィチニブ、ゲムツズマブオゾガマイシン、スニチニブ、セツキシマブ、ソラフェニブ、ダサチニブ、タミバロテン、トラスツズマブ、トレチノイン、パニツムマブ、ベバシズマブ、ボルテゾミブ、ラパチニブ、リツキシマブ等の分子標的薬;エノシタビン、カペシタビン、カルモフール、クラドリビン、ゲムシタビン、シタラビン、シタラビンオクホスファート、テガフール、テガフール・ウラシル、テガフール・ギメラシル・オラテシルカリウム、ドキシフルリジン、ネララビン、ヒドロキシカルバミド、フルオロウラシル、フルダラビン、ペメトレキセド、ペントスタチン、メルカプトプリン、メトトレキサート等の代謝拮抗剤;イリノテカン、エトポシド、エリブリン、ゾブゾキサン、ドセタキセル、ノギテカン、パクリタキセル、ビノレルビン、ビンクリスチン、ビンデシン、ビンブラスチン等の植物アルカロイド;アクチノマイシンD、アクラルビシン、アムルビシン、イダルビシン、エピルビシン、ジノスタチンスチラマー、ダウノビシン、ドキソルビシン、ピラルビシン、ブレオマイシン、ペプロマイシン、マイトマイシンC、ミトキサントロン、リポソーマドキソルビシン等の抗がん性抗生物質;オキサリプラチン、カルボプラチン、シスプラチン(CDDP)、ネダプラチン等のプラチナ製剤;アナストロゾール、エキセメスタン、エストラムスチン、エチニルエストラジオール、クロルマジノン、タモキシフェン、デキサメタゾン、トレミフェン、ビカルタミド、フルタミド、プレドニゾロン、ホスフェストホール、ミトタン、メチルテストステロン、メドロキシプロゲステロン、メピチオスタン、リュープロレリン、レトロゾール等のホルモン製剤;インターフェロン-α、インターフェロン-β、インターフェロン-γ、インターロイキン、ウベニメクス、乾燥BCG、レンチナン等の生物学的応答調節剤;等が挙げられる。これらの抗癌剤の治療により、NRF2の活性化が認められると本発明のがん治療剤の好適な適用対象となる。放射線治療としては、従来の放射線治療の他に、粒子線治療等も対象となる。そして、上述のように外科的手術や生検も対象となる。
 さらにこれらのがんへのストレス付与状態への考慮とは別個に、「がんとの共存」を目指す場合も本発明のがん治療剤の適用対象となり得る。すなわち、がんにおけるNRF2の活性化を抑制することによりがんの悪性化を防ぎ、天寿の全うを目指す場合に本発明のがん治療剤は適していると考えられる。
<本発明の医薬組成物>
 上述のように本発明の医薬組成物は「上記のがん治療剤を含有することを特徴とする、がん治療のための医薬組成物」である。
 上述したように本発明のがん治療剤は、両者とも「医薬組成物」の有効成分として人体に投与される。当該がん治療剤の直接投与の場合も、注射剤等を用時混合することになるので、これも医薬組成物に含められる。
 本発明の医薬組成物は、本発明のがん治療剤と共に適切な医薬製剤担体を配合して製剤組成物の形態に調製される。当該製剤担体としては、使用形態に応じた担体を選択することが可能であり、充填剤、増量剤、結合剤、付湿剤、崩壊剤、界面活性剤等の賦形剤ないし希釈剤を使用することができる。組成物の形態は、本発明のがん治療剤を効果的に含有可能な形態であれば特に限定されるものではなく、錠剤、粉末剤、顆粒剤、丸剤等の固剤や軟膏剤であってもよいが、通常は、液剤、懸濁剤、乳剤等の注射剤形態とするのが好適である。また、本発明のがん治療剤を適切な担体の添加によって使用時に液状となし得る乾燥品とすることも可能である。さらに本発明の医薬品組成物において、シクロデキストリン含有ポリマーで構成されたナノ粒子、高分子ミセル、安定核酸脂質粒子(SNALP)、多機能エンベローブ型ナノ構造体(MEND)等のドラッグデリバリーシステム活用して、本発明のがん治療剤の効果をより向上させることが可能である。
 得られた医薬品組成物は、その形態に応じた適切な投与経路、例えば、注射剤形態の医薬品組成物は、静脈内、筋肉内、皮下、皮内、腹腔内投与等により、固剤形態の医薬品組成物は、経口ないし経腸にて投与される。医薬品組成物中の本発明のがん治療剤の量は、当該組成物の投与方法、投与形態、使用目的、患者の症状等に応じて適宜選択され一定ではないが、通常、本発明のがん治療剤を、0.1~95質量%程度含有する組成物形態に調製して、上述した投与量(1日成人1人当たり0.01μg~10mg程度であり、一日1回ないし2~5回、さらに数日おきに行うことも可能である)、にて投与を行うことが好ましい。
 下記に本発明の実施例を示す。
1.材料と方法
 実施例の結果の開示に先立ち、それに用いられた材料と試験方法について説明する。
(1)細胞培地及び原発腫瘍検体
 HeLa,Lk-2,A549及びJHH-5細胞は、アメリカンカルチャーコレクション(米国)から購入した。当該細胞は、ダルベッコ改変イーグル培地(HeLa,Lk-2細胞用)、RPMI1640培地(A549細胞用)、又は、ウイリアムE培地(JHH-5細胞用)に、10%ウシ胎児血清、ペニシリン、及び、ストレプトマイシンを添加して、5%CO・37℃にて培養した。
 全体で30例の原発性の食道扁平上皮癌(ESCC)のサンプルと、対照となる非がん性の食道粘膜は、東京医科歯科大学病院で2005年4月から2007年6月の間に治療を受けた患者から得たものであり、当該サンプルは素早く液体窒素で凍結され、DNAとRNAが抽出されるまで-80℃で保管された。承諾書は常に正式に得られたものである。患者のサンプルの収集と解析は東京医科歯科大学の治験審査委員会による承諾を得た(認可#2010-5-2)。ホルマリンで固定されパラフィン包埋がなされた腫瘍のサンプルは、免疫組織化学解析に用いられた。関連する臨床データと生存データは、全ての患者から入手された。患者は誰も手術前に化学療法と放射線療法を受けていなかった。疾病のステージは、食道癌の腫瘍―リンパ・結節-転移分類(the tumor-lymph node-metastases classification)に従って定義された。非根治切除又は他の疾病で死亡した患者は、この調査には含まれていない。追跡期間の中央値は35ヶ月(4~69ヶ月)であった。
(2)抗体と試薬
 ウェスタンブロッティング用の抗NRF2ウサギポリクローナル抗体(サンタクルズバイオテクノロジー社)、免疫組織化学解析用の抗NRF2ウサギポリクローナル抗体(サンタクルズバイオテクノロジー社)、抗KEAP1ウサギポリクローナル抗体(プロテインテック社)、抗ME-1マウスモノクローナル抗体(サンタクルズバイオテクノロジー社)、抗XIAPウサギ抗体(Cell signaling社)、抗APIPウサギ抗体(Abcam社)、抗OPA1ウサギ抗体(Abcam社)、抗TFAMウサギ抗体(シグマ社)、及び、抗β-アクチンマウスモノクローナル抗体(シグマ社)、を用いた。培養細胞の処理のために過酸化水素(和光純薬社)又はシスプラチン(和光純薬社)を用いた。
(3)細胞生存アッセイ
 細胞の生存は、クリスタルバイオレット(CV)染色アッセイにより評価した。細胞はPBSで洗浄され、0.2%CV含有10%ホルムアルデヒドPBSにおいて3分間固定した。過剰なCV溶液は除去され、完全に空気乾燥した後、染色細胞は2%SDS溶液に接触させつつ、プレートを1時間振とうすることにより溶解した。光学密度(OD)吸光度は、マイクロプレートリーダー(ARVOmx;ペルキンエルマー社)を用いて560nmにて計測し、吸光度百分率はウエル毎に算出した。コントロールウエルにおける細胞のOD吸光度値は、生存細胞の百分率を決定するために、任意に100%にセットした。
(4)AREルシフェラーゼレポーターを用いるスクリーニングシステム
 ルシラーゼレポータープラスミドは、抗酸化応答エレメント(ARE)を含んだヒトNQO-1プロモーター領域「5’-CTCAGCCTTCCAAATCGCAGTCACAGTGACTCAGCAGAATC-3’」(配列番号19)を、pGL3ベクター(プロメガ社)のMlu1/Xho1サイトに挿入することを目的として、下記表2の互いに相補的な合成オリゴの組(上段は配列番号20、下段は配列番号21)をアニールして二本鎖DNAとし、Mlu1とXho1を用いて当該Mlu1/Xho1サイトに相補的な粘着末端を有する2本鎖DNAを調製した。これを当該Mlu1/Xho1サイトに挿入することにより、所望の組換えpGL3(レポータープラスミド)を作出した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 第一に、当該レポータープラスミドは、10センチメートルディッシュ上でHeLa細胞(1×10cells/dish)中に一時的にトランスフェクトした。トランスフェクションから24時間後に、当該細胞は96穴プレートに播種され(1×10cells/well)、次の日にPre-miRmiRNA前駆体ライブラリー-HumanV3(アンビオン社)又はコントロールmiRNA、に由来する二本鎖RNA470種の各々20nmol/Lをトランスフェクトした。2日後、ホタルルシフェラーゼ活性がBright-Gloルシフェラーゼアッセイシステム(プロメガ社)を用いるマイクロプレートリーダー(ARVOmx:ペルキンエルマー社)で計測した。同時に、生存細胞はCV染色アッセイにより検出した。ARE活性は、生存細胞毎のルシフェラーゼ活性によって算出した。
(5)microRNAs(miRNAs)及びsmall interferenceRNAs(siRNAs)
 20nmol/LのmiRNAs又はsiRNAsが個別にLipofectamin RNAiMAX(インビロトロゲン社)を用いて細胞に操作用マニュアルに従ってトランスフェクトされた。ヒト成熟miRNAに模した二本鎖RNA(hsa-miR-507(PM10509)、hsa-miR-129-5p(PM10195)、hsa-miR-450a(PM11192)、及び、hsa-miR-634(PM11538))、並びに、コントロールmiRNA(ネガティブコントロール#1)は、アンビオン社から入手した。NRF2に対するsiRNA(siGENOME SMARTpool;M-003755-02-0005)とKEAP1に対するsiRNA(siGENOME SMARTpool;M-012453-00-0005)は、サーモサイエンティフィックダルマコン社から入手した。
(6)伝統的なルシフェラーゼアッセイ
 ルシフェラーゼリポータープラスミドは、pmirGlo Dual-Luciferase miRNA Target Expression Vector(プロメガ社)のルシフェラーゼ遺伝子の下流に、NRF2、ME1、又は、NQO1の3’非翻訳領域(UTR:配列番号49~51)を挿入することで作出した。全ての部位特異性変異は、GeneTailor site-directed mutagenesis system(インビトロゲン社)、又は、KOD mutagenesis kit(TOYOBO社)を用いて行った。ルシフェラーゼレポータープラスミドと、内部標準コントロールとしてのpTKプラスミドには、共にHeLA細胞にトランスフェクトされ、次の日にヒト成熟miRNAに模した二本鎖RNA又はコントロールmiRNAをトランスフェクトした。2日後、ホタルルシフェラーゼ活性とウミシイタケルシフェラーゼ活性を、Dual-Luciferase Reporter Assay System(プロメガ社)を用いて計測し、相対的ルシフェラーゼ活性は、対応する内部標準コントロールのウミシイタケルシフェラーゼで読み取りながらホタルルシフェラーゼ活性を標準化することにより算出された。
(7)ウェスタンブロッティング
 全細胞の溶解物はSDS-PAGEに付されて、蛋白はPVDFメンブレン(GEヘルスケア社)に転写された。0.05%のTween20と5%のスキムミルクを含有するTBSで1時間ブロッキングを行った後、当該膜を抗体と共に一晩反応した。初期の抗体の希釈は、抗NRF2ウサギ抗体(1/1000)、抗KEAP1ウサギ抗体(1/1000)、抗ME1マウス抗体(1/1000)、及び、抗βアクチンマウス抗体(1/5000)であった。当該膜は洗浄され、HRP結合抗マウス又は抗ウサギIgG抗体(共に1/2000)で2時間曝露した。結合した抗体は、HRP染色溶液又はECLウェスタンブロッティングキット(セルシグナリングテクノロジー社)の操作用マニュアルに従って、視覚化された。
(8)定量RT-PCR
 全RNAは、TRIzol(登録商標)試薬(インビトロゲン社)を標準的方法にて用いて分離した。当該全RNAから調製された一本鎖cDNAは、各々の遺伝子に特異的なプライマーで増幅された。定量リアルタイムRT-PCR(qRT-PCR)は、KAPA SYBR System(カパバイオシステム社)とABI PRISM 7500配列検出システム(アプライドバイオシステム社)を用いて、操作用マニュアルに従い行った。遺伝子発現値は、遺伝子産物(the genes of interest)と内部標準コントロール(GAPDH)若しくはU6の間の比率(Ct値の差違)により与えられ、そして引き続いてコントロール細胞における値と一緒に標準化される(相対的発現レベル)。用いられたプライマーとTaqManプローブの情報は表3と表4を参照のこと。表3において、フォワードプライマーを示す左側の欄の塩基配列の配列番号として、上から順番に配列番号22~32を割り振り、リバースプライマーを示す右側の欄の塩基配列の配列番号として、上から順番に33~43を割り振った。また、表4においてTaqManプローブの塩基配列の配列番号として、上から順に配列番号44~48を割り振った。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
 miRNAに対するリアルタイム逆転写PCR(RT-PCR)は、ABI Prizm 7500 Fast Real-time PCR System(アプライドバイオシステム社)、Taqman Universal PCR Master Mix(アプライドバイオシステム社)、Taqman Reverse Transcription kit(アプライドバイオシステム社)、及び、Taqman MicroRNA Assays(アプライドバイオシステム社)を用いて、操作マニュアルに従い行った。miRNA遺伝子の発現レベルは、全RNAの初期量の標準化コントロールとしてのRNU6Bの転写物の量に関連するターゲットメッセージ量に基礎付けられる。
(9)免疫組織化学
 腫瘍検体は、10%のホルムアルデヒド含有PBSによって固定化し、パラフィン包埋を行い、4μm厚の切片へと薄片化し、アビジン-ビオチン-ペルオキシダーゼ法でNRF2又はME1の免疫組織化学的染色を行った。パラフィンで包埋された腫瘍検体からの切片はキシレンで脱パラフィンを行い、エタノール中で再水和を行った。10mMのクエン酸緩衝液(pH6.0)中での煮沸による抗原の回復の後、当該切片は、内因性のペルオキシダーゼを不活性化するために0.3%過酸化水素含有メタノールで処理した。そして当該切片は、抗NRF2抗体(1/1000希釈)又は抗ME1抗体(1/500希釈)と一緒に4℃で一晩インキュベートした。結合した抗体は、色原体としてのジアミノベンディジン(VECTASTAIN-EluteABC Kit,ベクターラボラトリー社)を用いて可視化し、当該切片は素早くヘマトキシリンにて対比染色した。
(10)NRF2とKEAP1の変異解析
 NRF2のエクソン2又はKEAP1の全てのコーディング領域を含む遺伝子領域は、KOD-plus(TOYOBO社)を用いたPCRによって増幅した。PCR産物は、ExoSAP-IT(GEヘルスケア社)を用いて精製され、配列解析を行った。プライマーの情報は、上記表3を参照のこと。
(11)発現アレイ解析及びIPAを用いた経路解析
 遺伝子発現のアレイ解析のために、Agilent4×44K遺伝子発現アレイ(アジレントテクノロジーズ社)を、操作用マニュアルに従い用いた。各々の遺伝子アレイ実験は、二重に行われ、データはGeneSpring(アジレントテクノロジー社)で解析した。
 発現データとTargetScanプログラムは、ingenuity pathway analysis(IPA)(インジュニティシステムス社)に付した。
(12)in vivo腫瘍増大アッセイ及びmiRNAの投与
 7週齢の雌のBALB/cヌードマウスをオリエンタル酵母工業株式会社から購入し、無菌状態を保った。1×10cellsを含むPBS200μlをマウスの横腹に皮下注射した。1nmolの2本鎖RNA(アンビオン社)と200μlのAteroGene(KOKEN社)の混合物を、腫瘍と皮膚の間の空隙に投与した。マウスに、5mg/kg体重のシスプラチンの腹腔内投与を施した。細胞投与35日間後、マウスを安楽死させ腫瘍を摘出した。全てのマウスに対して行った実験の手順は、東京医科歯科大学の動物保護と利用委員会の承認を受けた。
(13)統計分析
 サブグループ間の差違は、Student's t-testによって検討した。対応する患者に関係する臨床病理学的な変化は、Χテスト、又は、フィッシャーの抽出テストによって解析された。生存の解析を行うために、Kaplan-Meierカーブが一変量の予測に基礎付けられた群のために構築され、群間の差違はlog-rank testによって検討した。インビボの実験の結果とA549細胞における細胞生存試験は、変化に対するtwo-way ANOVA(二要因の分散分析)を用いて統計学的有意性を解析した。計算されたP値が0.05未満(<0.05)の場合に統計学的な有意性有りと判断した。
2.実施例の開示
[実施例1] NRF2の転写活性をネガティブ制御しているmiRNAのスクリーニング
 NRF2の転写活性をネガティブ制御しているmiRNAを確認するために、我々はルシフェラーゼレポーターシステムを用いてmiRNAライブラリーをスクリーニングした。当該システムは、antioxidative responsible element(ARE)を動かすことでルシフェラーゼの発現の計測が可能である。このレポーターシステムを用いて、当該ARE活性が、HeLa細胞におけるNRF2蛋白レベルに依存して変化することを確認した(図1)。図1は、siRNAを用いたAREレポーターシステムの検証の結果を示す図面である。具体的には、AREルシフェラーゼレポータープラスミド及び内部標準コントロールベクターを用いて、HeLa細胞に共トランフェクションを行い、24時間後、コントロールsiRNA、又は、NRF2-siRNA(a)、若しくは、KEAP1-siRNA(b)でトランフェクションを行った。siRNAでのトランフェクションの48時間後、当該細胞溶解物のSDS-PAGEを行い、各々の抗体での免疫反応を行った(上部パネル)。一方で、ホタル又はウミシイタケルシフェラーゼ活性を測定し、Mock中のARE活性に対するARE活性を縦軸に示した(下部パネル)。バーは、標準偏差(SD)である。
 図2-1は、NRF2の転写活性をネガティブに制御するmiRNAのスクリーニングの結果を示す図面である。図2-1(a)では、AREリポーターシステムを用いるmiRNAライブラリースクリーニングの方法を示している。470の二本鎖RNAをスクリーニングするために、連続してHeLa細胞に各々のmiRNAを、レポータープラスミドと一緒にトランスフェクトし、クリスタルバイオレット(CV)染色アッセイによって計測した生存細胞毎のルシフェラーゼ活性としてトランスフェクトされた細胞におけるARE活性を算出した。すなわち、AREルシフェラーゼレポータープラスミド及びライブラリーに由来する各々のmiRNAは、順次HeLa細胞にトランスフェクトされ、48時間後にルシフェラーゼ活性又は生存細胞数は、Bright-GIoルシフェラーゼアッセイシステム又はCV染色アッセイを用いて個別に計測された。各々のmiRNAがトランスフェクトされた細胞のARE活性は、生存細胞毎のルシフェラーゼ活性として算出された。
 図2-1(b)は、miRNAがトランスフェクトされた細胞におけるARE活性の結果の要約を示している。コントロールmiRNAがトランスフェクトされた細胞に対するARE活性は縦軸に示されている。相対値が0.5以下の8種類のmiRNAはこのスクリーニングシステムによる候補として特定された。さらに相対値が1.5以上の8種類のmiRNAもこのスクリーニングシステムによる候補として特定された。
 図2-1(c)は、4種類の候補miRNAのルシフェラーゼアッセイによる検証の結果を示している。HeLa細胞にはAREルシフェラーゼレポータープラスミドと内部標準コントロールベクターが共にトランスフェクトされ、24時間後に、hsa-miR-507、-634、-450a、-129-5p、又は、コントロールmiRNAがトランスフェクトされた。miRNAのトランスフェクションから48時間後に、ホタルルシフェラーゼ活性又はウミシイタケルシフェラーゼ活性が計測された。コントロールmiRNAがトランスフェクトされた細胞に対するARE活性は縦軸に示されている。バーは標準偏差(SD)である。
 図2-1(d)は、miRNAがトランスフェクトされた細胞におけるNQO1mRNAの発現解析の結果を示している。HeLa細胞は、hsa-miR-507、-634、-450a、-129-5p、又は、コントロールmiRNAがトランスフェクトされている。トランスフェクションから48時間後に、NQO1遺伝子のmRNAレベルがqRT-PCRにより計測された。GAPDH遺伝子の発現は、内部標準コントロールとして用いられた。コントロールmiRNAがトランスフェクトされた細胞に対する発現レベルは縦軸に示されている。バーは標準偏差(SD)である。
 図2-2は、NRF2標的遺伝子の発現解析の結果を示す図面である。siRNA(コントロール、NRF2、若しくはKEAP1)(a)、又はmiRNA(コントロールmiRNA、hsa-miR-507、-634、-450a、若しくは-129-5p)(b)を用いて、HeLa細胞にトランスフェクションを行った。当該トランスフェクションの48時間後、4つのNRF2標的遺伝子であるNQO1、GPX2、及びTXNRD1のmRNA発現レベルをqRT-PCRにより測定した。GAPDHの発現を内部標準コントロールとして用いた。コントロールsiRNA又はコントロールmiRNAでのトランスフェクト細胞中の発現レベルに対する発現レベルを縦軸に示した。バーは標準偏差(SD)である。なお、(b)に示された、ウェスタンブロッテイングの結果及びNQO1発現に関する結果は、それぞれ、図3a及び図2-1(d)にも示されている。
 上記図2-1(c)、図2-1(d)d、及び、図2-2において、上位4種のmiRNA(hsa-miR-507、-634、-450a、及び、-129-5p)に絞り込んで、それらのトランスフェクトは、現にARE活性を減じること、そして、既知のNRF2のターゲット遺伝子「NQO1、HO1、GPX2、及び、TXNRD1」の転写活性を低下制御していることが確認された。
 これらの結果は、この既知のターゲット遺伝子スクリーニングシステムは、少なくとも4つの候補miRNAがNRF2の転写活性をネガティブに調節したことを成功裏に同定することができることを示している。また、図2-1(b)に示すように、ARE活性が、コントロールmiRNAがトランスフェクトされた細胞との比較で1.5以上を示した8種類のmiRNA(hsa-miR-26a、has-miR-17-3p、hsa-miR-190、hsa-miR-567、hsa-miR-125b、hsa-miR-125a、hsa-miR-432*、及び、hsa-miR-29)を同定した。
[実施例2] 候補miRNAの機能的標的としてのNRF2の同定
 4つの候補miRNA(hsa-miR-507、hsa-miR-634、hsa-miR-450a、及び、hsa-miR-129-5p)のための機能的標的を同定するために、まず、NRF2経路に関連していることが知られている遺伝子が、IPA(Ingenuity Systems Pathway Analysis, Redwood City, CA)(http://www.ingenity.com)を用いて、TargetScanプログラム(http://www.targetscan.org)により予測された標的の中に存在するかを調査した。コンピュータ内での分析により、意外にも、4つの候補miRNA全てが、NRF2それ自体を機能的に標的にしていることを見出した。なぜならば、hsa-miR-450aではない3つのmiRNAのためのシード配列は、NRF2の3’-UTRの中にマップされたからである(hsa-miR-507において2箇所、hsa-miR-634において1箇所、hsa-miR-129-5pにおいて2箇所)(図3(b))。図3(b)は、NRF2の3’UTR配列内における、4種の候補miRNAのシード配列(seed sequence)の相同配列とレポータープラスミドのデザインを示している。hsa-miR-507(2カ所)、hsa-miR-634(1カ所)、及び、hsa-miR-129-5p(2カ所)のシード配列が、NRF2の3’UTRにおいてマップされた。hsa-miR-450aのシード配列はhsa-miR-507と高度に相同している(7シード配列のうち6)から、hsa-miR-450a のシード配列はhsa-miR-507と同じサイトとして示されている。領域1(R1)、領域2(R2)又は変異R2はルシフェラーゼアッセイにおいて用いられた。黒い×印は、各々のシード配列に挿入された変異サイトを示している。
 さらに、hsa-miR-450aのシード配列は、hsa-miR-507のシード配列に高度の相同性(7つのシード配列のうちの6つ)を示した。実際にNRF2蛋白質のレベルが、対照のmiRNAトランスフェクト細胞と比べて、各miRNAで導入された細胞内で著しく低下していることを示した(図3(a))。この図3(a)は、miRNAがトランスフェクトされた細胞におけるNRF2の発現のウェスタンブロット解析の結果を示している。HeLa細胞は、hsa-miR-507、-634、-450a、-129-5p、又は、コントロールmiRNAでトランスフェクトされている。トランスフェクションから48時間後、細胞の溶解物を用いてウェスタンブロッテイングを行い、示された抗体と免疫反応を行った。
 図3(a)に示されたmiRNAの過剰発現によるNRF2の負の調節は、NRF2安定化癌細胞株、NRF2変異を有するLK2(NSCLC)、KEAP1変異を有するA549(NSCLC)、及びp62蛋白の凝集を有するJHH-5(HCC)においても観察されたことが図4に示されている。図4は、miRNAでのトランスフェクト細胞中のNRF2発現に関するウェスタンブロット分析の結果を示す図面であり、hsa-miR-507、-634、-450a、若しくは-129-5p、又はコントロールmiRNAをLK2細胞(肺扁平上皮がん細胞)、A549細胞(肺腺がん細胞)、及びJHH-5細胞(肝細胞がん細胞)にトランスフェクションを行い、さらに当該トランスフェクションの48時間後、細胞溶解物のSDS-PAGEを行い、示された抗体での免疫反応を行った結果を示している。
 それ故、各miRNAがNRF2の3’-UTRに直接的に結合することができるかを調べるために、さらに、3’-UTRの2つのフラグメント、Region-1(R1)及びRegion-2(R2)、のそれぞれ、又はR2の5つの異なる突然変異体、を有するレポータープラスミドベクターを用いてルシフェラーゼアッセイを行った結果を示したものが、上記の図3(b)である。
 図3(c)は、上記図3(b)において示された各々の領域を有するレポータープラスミドを用いたルシフェラーゼアッセイの結果を示している。HeLa細胞はレポータープラスミドと内部標準コントロールベクターが共にトランスフェクトされ、24時間後に、hsa-miR-507、-634、-450a、-129-5p、又は、コントロールmiRNAがトランスフェクトされた。miRNAのトランスフェクションから48時間後に、ホタル若しくはウミシイタケのルシフェラーゼ活性が計測された。コントロールmiRNAがトランスフェクトされた細胞に対応するルシフェラーゼ活性は、縦軸で示されている。グラフ下部の横線は、miRNAがトランスフェクトされた細胞において関連性のある変異プラスミドを示している。バーは標準偏差(SD)である。図3(c)では、R2ベクターのためのルシフェラーゼ活性は、各miRNAを用いて導入された細胞中の空き及びRAベクターのためのルシフェラーゼ活性と比べて著しく低下し、R2のシード配列中の突然変異を有するベクターで完全に修復されたことが示されている。
 さらに図3(d)は、シスプラチン(CDDP)(左)又は酸化ストレス(過酸化水素)(右)によって引き起こされた細胞ストレス下における細胞生存を指標としたmiRNAのトランスフェクションの効果に関する検討の結果を示している。HeLa細胞は、hsa-miR-507、-634、-450a、-129-5p、又は、コントロールmiRNAがトランスフェクトされ、翌日にシスプラチン(15μM)が24時間、又は、過酸化水素(100μM)で12時間処理した。細胞の溶解物はSDS-PAGEに付され、示された抗体と免疫反応を行った。NRF2の発現はウェスタンブロッティングにより検討した(上パネル)。未処理のコントロールmiRNA又はmiRNAをトランスフェクトした細胞は、CV染色アッセイで評価した(下パネル)。バーは、標準偏差(SD)である。各miRNAのトランスフェクションは、NRF2蛋白質の発現を示しただけでなく、シスプラチンでの治療、又は、過酸化水素に対する曝露に対する感度を著しく高めたことを、この図3(d)は示している。
 これらの実施例2の結果は、4つの候補miRNA全てが3’-UTRに直接結合し、NRF2を機能的な標的にして、細胞ストレスの上昇にもかかわらず、NRF2がかかわるがん細胞の生存を抑制することを示唆している。
[実施例3] 4種のmiRNAの負の調節の原発性の食道扁平上皮癌(ESCC)に対する臨床的特徴
 原発性の食道扁平上皮癌患者からの30検体においてqRT-PCR解析による各々のmiRNAのレベルを検討した。図5は、食道がん(食道扁平上皮癌:ESCC)由来の原発腫瘍検体における臨床的な意義とmiRNAの負の調節の関わりに関して検討した図面である。
 図5-1(a)は、30種の原発性検体における4種のmiRNA(hsa-miR-507、-634、-450a、及び、-129-5p)の発現解析の結果と、同NRF2とKEAP1遺伝子の変異解析の結果の解析の要約である。塗りつぶされた四角形はNRF2又はKEAP1遺伝子の変異、あるいは、miRNAの現低下を各々のケースにおいて示している。各々のケースにおける異常の数は、異常スコア(0~4)として示され、30症例は異常スコアに基づいて2つのグループに割り当てられた;ハイスコア群(n=14;異常スコアは2~4)とロースコア群(n=16;異常スコアは0又は1)である。図5(b)は、異常スコアに照らしてESCCの30患者全ての生存率を示すKapian-Meier曲線である。ハイスコア群は顕著に悪い生存率と関連している(p=0.004,log-rank test)。図5(c)は、ハイスコア群(症例1、4、7)(上パネル)とロースコア群(症例21、25、26)(下パネル)の原発性ESCCにおけるNRF2蛋白の免疫染色の代表的な画像を示している。黒い棒はスケールバーで100μmを示している。
 さらに図5-2は、食道がん(食道扁平上皮癌:ESCC)由来の原発腫瘍検体中のNRF2及びKEAP1遺伝子の変異分析の結果を示す図面である。当該腫瘍検体のうち、NRF2又はKEAP1におけるアミノ酸の置換変異が認められた5検体において検出された変異を、配列クロマトグラフィーで示した。上段のaに示す3検体はNRF2遺伝子における変異が認められた例であり、下段のbに示す2検体はKEAP1遺伝子における変異が認められた例である。上矢印は、対応する正常組織中の野生型配列を示し、下矢印は、原発腫瘍組織中の変異配列及びアミノ酸配列の変化を示す。また最下段に示す、例えば「D77G」は、「NRF2遺伝子がコードする野生型アミノ酸配列の77番目のD(アスパラギン酸)が、G(グリシン)に置換される変異」であることを示している(他の例について同様)。他のアミノ酸の一文字表記として、「Rはアルギニン」、「Qはグルタミン」、「Lはロイシン」、「Mはメチオニン」を、それぞれ示す。NRF2遺伝子及びKEAP1遺伝子の遺伝子塩基配列は公知であるが、これらをそれぞれ配列番号17(NRF2:NCBI Reference Sequence: NM_006164.4)及び配列番号18(KEAP1:NCBI Reference Sequence: NM_012289.3)として示す。
 これらの解析では原発腫瘍組織が対応する非腫瘍組織と比べて50%以上の当該miRNAレベルの低下は、hsa-miR-507に対して9例(30.0%)、hsa-miR-634に対して12例(40.0%)、hsa-miR-450aに対して2例(6.7%)、及び、hsa-miR-129-5pに対して18例(60.0%)であった(図5-1(a))。これに加えて突然変異解析により、NRF2のミスセンス変異が3例(10%)、KEAP1のミスセンス変異が2例(6.7%)認められた(図5-1(a)、5-2)。そして、上記の4種のmiRレベルの低下、及び、2種の遺伝子のミスセンス変異の該当件数をそのままスコア(数)として示した指標である「異常スコア」を定義し、当該「異常スコア」に基づいて、NRF2若しくはKEAP1、及び/又は、各々のmiRNAの負の調節を検討し、30症例を2つの群に割り当てた。すなわち「異常スコア2~4」の14原発性ESCC症例は「高スコア群」、「異常スコア0又は1」の16原発性ESCC症例は「低スコア群」とした(図5-1(a))。重要なことに「高スコア群」は顕著に遠隔転移と相関しており(pMカテゴリー,p=0.0394,表5)、Kaplan-Meierの生存評価に認められる生存率の悪化を伴っていた(log rank test:p=0.004)(図5-1(b))。
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※表5においては「有意差有り」は太文字で示した。P値はΧテスト又はフィッシャーの抽出テストを行い、両側評価で<0.05の場合を「有意差有り」と評価した。
 ランダムに選択された原発性ESCC検体の免疫組織化学的解析は、NRF2蛋白のレベルは「高スコア群」の方が「低スコア群」よりも著しく高いことを示した(図5-1(c))。これらの知見は、これらのmiRNAの発現の負の調節は、NRF2又はKEAP1の変異に加えて、原発性ESCC腫瘍におけるNRF2の安定化に寄与することを示している。さらに、「異常スコア」の増加を指標とすることにより、NRF2が安定化した腫瘍を分別し、腫瘍の悪性度や、がん患者の予後を鑑別することができることを示している。
 当該30検体は、それぞれの抽出DNAを鋳型として、表3に列挙するプライマーを使用してPCRによる遺伝子増幅を行い、そのPCR産物をサンガー法により配列決定した。その結果を示す配列クロマトグラフィーのチャートが図5-2である。当該図に示すように、NRF2遺伝子に関し計3症例において、公知のアミノ酸置換を伴う機能獲得性の遺伝子変異(D77G;1症例、D29G;2症例)を検出した。また、KEAP1遺伝子に関して、計2症例においてアミノ酸置換を伴う遺伝子変異が認められ、一方は公知の機能喪失性の遺伝子変異(R320Q)であり、異常スコアが「3」の症例4においては新規の遺伝子変異(L276M)を検出した。
[実施例4] hsa-miR-507の投与によるインビボでの腫瘍抑制効果
 一つのmiRNAは、一つのがん性経路に貢献する複数の遺伝子をターゲットにすることができるから、当該miRNAはこのがん性経路を伴う腫瘍に対して効果的であると考えられる。そして、当該4つのmiRNAのうちhsa-miR-507について、それがNRF2によって転写制御されている遺伝子を機能的にターゲットとすることができるかどうかを、発現アレイと経路解析を用いて検討し、これらの解析においてhsa-miR-507のトランスフェクションによって抑制されている、8種類のNRF2の転写標的遺伝子を見出した。そしてそれらの中でME1は、NRF2の3’-UTRへの結合を通じhsa-miR-507の直接的な標的であることを確認した(図6)。図6は、hsa-miR-507の標的としてのNRF2の転写標的遺伝子の同定の結果を示す図面である。図6(a)は、hsa-miR-507により負に制御されたNRF2の転写標的遺伝子の検証の結果を示している。hsa-miR-507又はNRF2-siRNAのトランスフェクションにより発現低下した遺伝子のうち、181は、TargetScanプログラムによりhsa-miR-507の標的として予測されたことを示している。図6(b)は、IPAを用いて、181の遺伝子の中で、NRF2の8つの転写標的(ME1,PSMB6,SLC7A11,MGLL,DNAJB5,LGALS8,B4GALNT1,EIF4G2)が、hsa-miR-507の標的とされることが予測されたことを示している。図6(c)は、ME1 3’-UTR中のhsa-miR-507のためのシード配列及びレポータープラスミドのための設計のマッピングを示している。ルシフェラーゼ分析を行うことによって、hsa-miR-507が、ME1 3’-UTRに直接的に結合するかを調べた結果を示している。hsa-miR-507のためのシード配列は、ME1 3’UTR中にマッピングされている。hsa-miR-507(野生型;WT)のためのシード配列又はその突然変異体のゲノム領域を有するレポータープラスミドをルシフェラーゼ分析において用いた。黒色の十字形は変異部位を示している。図6(d)は、レポータープラスミドを用いたルシフェラーゼ分析の結果を示している。レポータープラスミド及び内部標準コントロールベクターでHeLa細胞の共トランスフェクションを行い、24時間後、hsa-miR-507又はコントロールmiRNAでのトランスフェクションを行った結果を示している。miRNAでのトランスフェクションの48時間後、ホタル又はウミシイタケのルシフェラーゼ活性を測定した。コントロールmiRNAでのトランスフェクト細胞のルシフェラーゼ活性に対するルシフェラーゼ活性を縦軸に示す。空ベクターのルシフェラーゼ活性よりWT領域を持つベクターのルシフェラーゼ活性が弱かったが、シード配列中に変異を挿入することにより完全に修復された。バーは標準偏差(SD)である。図6(e)は、miRNAでのトランスフェクト細胞中のME1発現に関するウェスタンブロット分析の結果を示している。hsa-miR-507又はコントロールmiRNAでHeLa細胞のトランスフェクションを行った結果を示している。トランスフェクションの48時間後、細胞溶解物のSDS-PAGEを行い、指示された抗体での免疫反応を行い、hsa-miR-507のトランスフェクションが、実際に、ME1タンパク質に関する発現レベルの低下を引き起こすことを確認した。
 これらの図6に示す結果はhsa-miR-507が、NRF2とその標的遺伝子を直接的な標的とすることにより、NRF2が仲介するがん性経路を阻害することができることを示すものである。
 次に、インビボでA549細胞から形成された腫瘍の周囲の皮下スペースへの、hsa-miR-507を模した二本鎖RNA若しくはコントロールmiRNAの投与による腫瘍抑制効果を検討した。図7は、4つのmiRNAの発現分析、及び、A549細胞中のシスプラチン(CDDP)処理により引き起こされる細胞ストレス下での細胞生存に及ぼすhsa-miR-507のトランスフェクションの効果を示す図面である。
 さらに、インビボでA549細胞から形成された腫瘍の周囲の皮下スペースへの、hsa-miR-507を模した二本鎖RNA若しくはコントロールmiRNAの投与による腫瘍抑制効果を検討した。カルボプラティン(carboplatin)とNRF2に特異的なsiRNAの組み合わせ処理は、A549細胞から形成された腫瘍の増大の阻害に有効であることが、singhらによって報告されており、この細胞株はKEAP1の変異と、hsa-miR450aを除いたhsa-miR-507、hsa-miR-634、及び、hsa-miR-129-5pの3種のmiRNAの負の調節を伴う「高スコア群」に割り当てられた(図7(a))。図7(a)は、4つのmiRNA、hsa-miR-507、-634、-450a、及び-129-5pの、qRT-PCRによる発現分析である。内部標準コントロールとしてRNU6Bの発現レベルを用いた。正常肺組織における発現レベルに対するA549細胞における発現レベルを縦軸に示す。バーは標準偏差(SD)である。
 また、hsa-miR-507の外因的な過剰発現が、緩慢に細胞増殖を阻害することと、インビボにおけるシスプラチンによる細胞ストレスに対する感受性の増加を示した(図7(b)、7(c))。図7(b)は、hsa-miR-507でのトランスフェクトA549細胞における細胞増殖分析hsa-miR-507又はコントロールmiRNAでA549細胞のトランスフェクションを行い、生きている細胞の数を、示された日にCV染色分析により測定した結果を示している。相対細胞増殖率を縦軸に示す。バーは標準偏差(SD)である。Student's t-testにより有意差を分析した。その結果、p=0.0172(2日目)、p=0.0293(4日目)、p=0.0067(6日目)、であった。図7(c)は、A549細胞中でシスプラチン(CDDP)により引き起こされる細胞ストレス下での細胞生存に及ぼすhsa-miR-507のトランスフェクションの効果を示している。具体的には、hsa-miR-507又はコントロールmiRNAで当該細胞のトランスフェクションを行い、次の日に、PBS又はシスプラチン(2μM)で48時間処理し、コントロールmiRNA又はmiRNAでのトランスフェクト細胞について、未処理細胞中の細胞生存率に対する細胞生存率を、CV染色分析により評価した。バーは標準偏差(SD)である。two-way ANOVA(二要因の分散分析)により有意差を分析した。その結果、p=0.0002(コントロールmiRNAとhsa-miR-507の間)、p=0.1844(PBSとCDDPの間)であった。相互作用(hsa-miR-507×CDDP)は、p=0.0049であった。FmiR-507=43.2006、FCDDP=11.2564、FmiR-507×CDDP=14.7665、であった。
 図8は、インビボにおけるhsa-miR-507の腫瘍抑制効果を示す図面である。図8(a)は、hsa-miR-507とシスプラチン(CDDP)の組み合わせ投与の実験スケジュールである。腫瘍は、ヌードマウスにA549細胞を皮下注射することによって形成された。コントロールmiRNA又はhsa-miR-507はA549細胞から皮下に形成された腫瘍の周囲に全部で4回投与された(A549細胞の注射から7、14、21及び28日後)。加えてマウスは、PBS又はシスプラチンの腹腔内投与を翌日に3回受けた(A549細胞の注射から8、15、22日後)。A549細胞の注射から35日後にマウスは安楽死され、腫瘍は摘出された。腫瘍の重量はhsa-miR-507との組み合わせにおけるPBSとシスプラチンの補助的使用により顕著に減少した(図8(b)、8(c))。図8(b)は、腫瘍が形成されたマウスの典型的な画像(左)とA549細胞の注射から35日後に摘出された腫瘍(右)である。なお、左のマウスの画像において2カ所の白抜き文字の「miR-507」は、いずれも「hsa-miR-507」である。図8(c)は、摘出された腫瘍の重量を示している。マウスはA549細胞の注射から35日後に安楽死され各々の摘出された腫瘍の重量が計量された。グラフは4個体のPBSが用いられたマウスと3個体のシスプラチンが用いられたマウスにおける「平均±SD値」を示している。顕著な差違がtwo-way ANOVA(二要因の分散分析)によって解析された:p=0.0486がコントロールmiRNA群とhsa-miR-507群間で認められ、p=0.5716がPBS群とシスプラチン群間で認められた。連関性(hsa-miR507×CDDP)はp=0.8757であり、FmiR-507=170.667、FCDDP=1304444、FmiR-507×CDDP=0.026601であった。
 加えて、hsa-miR-507の発現増加に伴うNRF2とME1蛋白の負の調節が、hsa-miR-507処理を施した腫瘍において確認された(図8(d)、8(e))。図8(d)は、摘出された腫瘍におけるhsa-miR-507の発現解析を示している。hsa-miR-507のmRNAの発現レベルはqRT-PCRによって計測された。RNU6Bの発現は、内部標準コントロールとして用いられた。PBSが用いられたマウスのうちコントロールmiRNAが投与されたマウス腫瘍に対応する発現レベルは縦軸に示されている。バーは標準偏差(SD)を示している。図8(e)は、摘出された腫瘍におけるNRF2とME1の免疫染色の典型的な画像である。スケールバーは100μmを示している。
 このようにこれらの結果は、hsa-miR-507は、NRF2が介在するがん性経路を標的にすることにより、腫瘍の増大を阻害することが可能であることを示している。これらのことは、本発明におけるmiRNAを基礎とする分子的な検査と、NRF2が安定化した腫瘍における治療の有効性を示している。
 また、hsa-miR-507とシスプラチンを組み合わせて投与することにより、相乗的な抗がん効果が発揮され得ることが明らかになった。すなわち本発明により、hsa-miR-507の塩基配列である配列番号1を含む核酸からなるがん治療剤とシスプラチン等のプラチナ製剤を組み合わせてなるがん治療剤が提供される。なお、ここでhsa-miR-507の塩基配列である配列番号1を含む核酸からなるがん治療剤とシスプラチン等のプラチナ製剤の組み合わせの態様は、特に限定されない。同一の組成物の中に両剤が含有されていてもよいし、両剤を別々に投与してもよい。投与時間の前後・同時を問わないことも前述した通りである。hsa-miR-507の塩基配列である配列番号1を含む核酸からなるがん治療剤の投与態様は前述した通りであり、例えば、シスプラチンの投与態様は、公知の方式に従う。具体的には、通常大人一人当たり一日70~80mg/m(体表面積)を、一日1回程度で、2~5ヶ月間を投薬期間とし、投薬頻度(概ね1~4週に1度)を決めて、通常は点滴にて投与される。
[実施例5]hsa-miR-634の投与による抗腫瘍効果
(1)hsa-miR-634の投与によるインビトロでの腫瘍の細胞死誘導効果(1)(図9)
 図9は、hsa-miR-634の腫瘍細胞に対するアポトーシス誘導効果についてインビトロで検討した結果を示す図面である。hsa-miR-634のインビトロでの腫瘍抑制効果を調べるために、hsa-miR-634を模した二本鎖RNA若しくはコントロールmiRNAをリポフェクション法により子宮頸癌細胞株HeLa細胞に導入し、その後、3日間培養した。導入1、2、3日後、それぞれ1%クリスタルバイオレットを含むPBS溶液で1分間染色し、水洗浄後、2%SDSを含むPBSバッファーにより1時間反応させた。その後、マルチプレートリーダーにより、染色強度を測定することにより、生存細胞の定量を行った。その結果、hsa-miR-634を発現させた細胞では、顕著な細胞増殖抑制および細胞死の誘導が確認された。ここで図9(A)は導入2日後の顕微鏡像であり、HeLa細胞に対して、hsa-miR-634をトランスフェクトして、これを5%CO・37℃で48時間インキュベートした際の形態変化を顕微鏡写真にて表している。上段がコントロールmiRをトランスフェクトした細胞であり、下段がhsa-miR-634をトランスフェクトした細胞である。右側の写真は左側の写真の拡大図である。図9(B)は経時的な細胞増殖の抑制効果を追った結果を示しており、上記図9(A)のインキュベートを行いつつ、1日後、2日後及び3日後における細胞増殖の傾向を、CV染色による蛍光強度を指標に検討した図面である。Mockのみ用いた細胞群、コントロールmiRをトランスフェクトした細胞群、及び、miR-634をトランスフェクトした細胞群における結果を示している。
 さらに導入2日後において、遠心により細胞を回収し、その細胞ペレットを、70%エタノールを含むPBSで30分間4℃にて固定した。その後、RNase処理を行った後、PI溶液(1μg/ml)で染色し、フローサイトメーターを用いて、FACS解析を行った(図9(C))。左のチャートはコントロールmiRをトランスフェクトした細胞の分布を示し、右のチャートはhsa-miR-634をトランスフェクトした細胞の分布を示している。その結果、hsa-miR-634を発現させた細胞では、アポトーシス細胞を示すSubG1領域の細胞(ピークG1)が顕著に増加していたことが分かった。
 これらのことから、hsa-miR-634の腫瘍細胞への導入によりアポトーシスを介した細胞死を誘導することが可能であり、明らかな腫瘍の抑制効果が認められた。この結果は、本発明のがん治療剤の明白ながん治療効果を裏付けている。
(2)hsa-miR-634とシスプラチンの投与によるインビトロでの腫瘍の細胞死誘導効果(2)(図10)
 hsa-miR-634を模した二本鎖RNA若しくはコントロールmiRNAをリポフェクション法により食道癌細胞株KYSE170に導入した。図10の上段には、このhsa-miR-634とシスプラチン(CDDP)の組み合わせ投与のin vitro実験スケジュールを示した。このスケジュールに記載されているように、hsa-miR-634を模した二本鎖RNA若しくはコントロールmiRNAの添加量は、それぞれ0.2nMであり、シスプラチンを2.5μM添加した群と、5.0μM添加した群についてインキュベートを行い、検証した。インキュベート時間は72時間である。細胞死の誘導効果は、トリパンブルー染色により、細胞死した細胞をカウントし、全細胞数に対する細胞死した細胞数の頻度(%)で評価した。図10の下段のグラフはその結果を示している。縦軸が前記頻度を示している。特に、hsa-miR-634とシスプラチンを同時投与された細胞では、高頻度に細胞死が誘導されていることを表している。これにより、本発明の治療剤とシスプラチンとの併用による相乗的な抗がん効果が明らかになった。
(3)hsa-miR-634とシスプラチンの投与によるインビボでの腫瘍の細胞死誘導効果(図11)
 インビボでのhsa-miR-634とシスプラチンの併用効果の検討は、ヌードマウスにKYSE170細胞を皮下注射することによって腫瘍を形成させることにより行った。図11の上段には、hsa-miR-634を模した二本鎖RNA若しくはコントロールmiRNAと、シスプラチン(CDDP)の組み合わせ投与のin vivo実験スケジュールを示した。腫瘍を形成させるためのインキュベート期間は7日間である。インキュベート7日目に、コントロールmiRNA又はhsa-miR-634を、KYSE170細胞によりヌードマウスの皮下に形成された腫瘍の周囲に計5回注射により投与した。加えてマウスにおける、PBS又はシスプラチンの腹腔内投与は、miRNA投与の1回目と4回目に、miRNA投与と同時に計2回行った。KYSE170細胞の注射から21日後にマウスを安楽死させ、腫瘍を摘出した。図11の下段のグラフは、摘出された腫瘍の重量(縦軸)を示している。当該下段のグラフにおいては7個体のPBSが用いられたマウスと、8個体のシスプラチンが用いられたマウスにおける、腫瘍の重量の「平均±SD値」を示している。両群間における顕著な差違がt-testによる解析により明らかになった。すなわち、p=0.0182がシスプラチン処理群でコントロールmiRNA群とhsa-miR-634投与間で認められ、p=0.00813がhsa-miR-634投与群でPBSとシスプラチン間で認められた。
(4)hsa-miR-634の骨肉腫細胞における標的遺伝子の発現抑制効果の検討
 図12(図12-1~4)は、骨肉腫細胞株であるU2OS細胞へのhsa-miR-634の導入による標的遺伝子の発現抑制効果を示している。図12-1~4の各図面の左側のグラフに結果を示したルシフェラーゼアッセイは、前述の「伝統的なルシフェラーゼアッセイ」の手法に従って行った。すなわち、各標的遺伝子の3’非翻訳領域(UTR)をpmirGlo Dual-Luciferase miRNA Target Expression Vector(プロメガ社)のルシフェラーゼ遺伝子の下流に挿入することにより、各々の検討に用いるルシフェラーゼリポータープラスミドを調製した。各々の標的遺伝子は、(a)XIAP (X-linked inhibitor of apoptosis protein:図12-1)、 (b)APIP (APAF1 interacting protein:図12-2)、 (c)OPA1(optic atrophy 1:図12-3)、及び、(d)TFAM(transcription factor A, mitochondrial:図12-4)、である。これらの4種の蛋白をコードする遺伝子のUTRのシード配列を、配列番号52(XIAP)、53(APIP)、54(OPA1)、及び、55(TFAM)にて、配列表において示した。また全ての部位特異性変異は、KOD mutagenesis kit(TOYOBO社)を用いて行った。また、各グラフの「mt」は、各々の変異挿入プラスミド(mutant:mt)を示している。
 ルシフェラーゼレポータープラスミド、又は、変異挿入プラスミド(mt)と、内部標準コントロールとしてのpTKプラスミドには、共にU2OS細胞にトランスフェクトされ、次の日にhsa-miR-634に模した二本鎖RNA、コントロールmiRNAをトランスフェクトした。2日後、ホタルルシフェラーゼ活性とウミシイタケルシフェラーゼ活性を、Dual-Luciferase Reporter Assay System(プロメガ社)を用いて計測し、相対的ルシフェラーゼ活性は、対応する内部標準コントロールのウミシイタケルシフェラーゼで読み取りながらホタルルシフェラーゼ活性を標準化することにより算出された。
 これらのルシフェラーゼアッセイの結果により、hsa-miR-634には、腫瘍細胞における上記の標的遺伝子各々の3’UTR領域のシード配列に直接的に結合し、これらの遺伝子の発現抑制を行う機能があることが明らかになった。また、これらの標的遺伝子発現の亢進が、がん細胞の悪性度を増長し、これらの遺伝子の発現状態を本発明の測定方法の指標として加入することにより、さらに測定の信頼性を高めることが可能であることも明らかになった。
 さらに、図12-1~4の各図面の右側の電気泳動図に結果を示したウェスタンブロッティングは、hsa-miR-634を模した二本鎖RNA若しくはコントロールmiRNAをリポフェクション法により骨肉腫細胞株U2OS細胞に、2nMまたは20nM導入して調製した。このように調製された各々の全細胞の溶解物はSDS-PAGEに付されて、蛋白はPVDFメンブレン(GEヘルスケア社)に転写された。0.05%のTween20と5%のスキムミルクを含有するTBSで1時間ブロッキングを行った後、当該膜を抗体と共に一晩反応した。初期の抗体の希釈は、抗XIAPウサギ抗体(1/1000希釈)、抗APIPウサギ抗体(1/1000希釈)、抗OPA1ウサギ抗体(1/1000希釈)、抗TFAMウサギ抗体(1/1000希釈)、及び、抗βアクチンマウス抗体(1/5000希釈)であった。当該膜は洗浄され、HRP結合抗マウス又は抗ウサギIgG抗体(共に1/2000希釈)で2時間曝露した。結合した抗体は、HRP染色溶液又はECLウェスタンブロッティングキット(セルシグナリングテクノロジー社)の操作用マニュアルに従って、視覚化された。
 これらのウェスタンブロッティングの結果により、hsa-miR-634の腫瘍細胞へ導入することにより、各々の標的遺伝子のタンパク質レベルが低下することを示している。
 ここに示されたルシフェラーゼアッセイとウェスタンブロティングの結果は、hsa-miR-634のがん治療剤としての優れた効果を示すと共に、特に、NRF2は無論のこと、これに加えて、XIAP、APIP、OPA1、又は、TFAMの遺伝子発現が亢進又は安定化したがん細胞に対して、特に有用であることを示している。
 また、hsa-miR-634とシスプラチンを組み合わせて投与することにより、相乗的な抗がん効果が発揮され得ることが明らかになった。すなわち本発明により、hsa-miR-634の塩基配列である配列番号2を含む核酸からなるがん治療剤とシスプラチン等のプラチナ製剤を組み合わせてなるがん治療剤が提供される。なお、ここでhsa-miR-634の塩基配列である配列番号2を含む核酸からなるがん治療剤とシスプラチン等のプラチナ製剤の組み合わせの態様は、特に限定されない。同一の組成物の中に両剤が含有されていてもよいし、両剤を別々に投与してもよい。投与時間の前後・同時を問わないことも前述した通りである。hsa-miR-634の塩基配列である配列番号2を含む核酸からなるがん治療剤の投与態様は前述した通りであり、例えば、シスプラチンの投与態様は、公知の方式に従う。投与態様は前述した通りであり、例えば、シスプラチンの投与態様は、公知の方式に従う。具体的には、通常大人一人当たり一日70~80mg/m(体表面積)を、一日1回程度で、2~5ヶ月間を投薬期間とし、投薬頻度(概ね1~4週に1度)を決めて、通常は点滴にて投与される。
 上述のように、本発明者らはNRF2遺伝子を直接標的とするmiRNAが、NRF2が介在するがん性経路を抑制することを見出し、本発明を完成した。NRF2は、NRF2の機能獲得型変異、KEAP1の機能喪失型変異、及び、p62蛋白の蓄積によるKEAP1の機能的不活性化を含むサバイバル機構により、多くのタイプのヒトのがんにおいて構造的に安定化されている。本発明者らは特定のmiRNAが、がんの症例において異常低値調整が認められることを示した。重要なことは、NRF2若しくはKEAP1の変異と、さらにp62蛋白の蓄積と同時に起こる一つ若しくはそれ以上のmiRNAの異常低値調整が、腫瘍におけるNRF2の安定性とがん患者の予後不良と密接に連関していることであった。
 さらに本発明者らは、直接的にNRF2を標的とする特定のmiRNAの発現状態の検討を行い、これらのmiRNAの低値調整は、基礎的なNRF2活動レベルを増大させることを助け、腫瘍におけるNRF2又はKEAP1の遺伝子異常、並びにp62蛋白の蓄積と一緒に若しくは別個に、NRF2蛋白を相乗的に安定化させていることを明らかにした。
 本発明者らは上記の事実に基づき、がんの悪性度やがん患者の予後を鑑別することが可能な本発明の測定方法を提供するに至ったのである。
 NRF2、KEAP1、又はp62の各蛋白の蓄積、さらに、XIAP、APIP、OPA1、又はTFAMの各遺伝子の発現の亢進又は安定化は、NRF2が安定化した腫瘍のスクリーニングを行う際の指標となる。それと同時に、腫瘍のNRF2活性を阻害すること自体は、NRF2が安定化された腫瘍の治療に対するまさに合理的なアプローチである。
 従来の研究によっても、一つのmiRNAは各々の遺伝子の3’-UTRに直接結合することにより、複数の標的の発現を阻害することができることが示されている(非特許文献25)。このことは、一つのmiRNAは一つの情報伝達系に係わっているいくつかの遺伝子を同時に標的とすることを示唆している。実際にmiR-16は、CDK1とCDK2を直接的な標的とすることによりセルサイクルをネガティブに調整することが報告されている(非特許文献26)。
 さらにmiR-34aは、複合遺伝子CCND1,CDK4,CDK6,MYCを直接標的とすることにより、腫瘍増大と転移のネガティブ調節因子として働くことが知られている(非特許文献27)。本発明者らはhsa-miR-507の投与は、NRF2の転写標的であるNRF2とME1を標的とすることにより、実際にヌードマウスにおけるA549細胞から形成された腫瘍の増大を阻害する効果が認められることを示した。本発明者らによるインビボにおける解析により、hsa-miR-507のトランスフェクションは、A549細胞におけるシスプラチン等のプラチナ製剤の細胞成長抑制の感受性の増加に導くことが明らかとなった。化学療法の際の細胞ストレスに対する抵抗性の獲得に加えて、NRF2は代謝の調節による腫瘍細胞の増大をも後押しする。これに対して本発明者らは、インビトロとインビボの両方でhsa-miR-507によって腫瘍の増大が阻害されることを示した。このhsa-miR-507による成長阻害は、NRF2とその標的遺伝子の抑制を通じての内的代謝の変化に起因する可能性がある。
 本発明者らは、さらにhsa-miR-634のインビトロとインビボでの腫瘍抑制効果を明らかにした。この腫瘍抑制効果は、腫瘍細胞をアポトーシスに導くことにより実現されるものであった。さらに、hsa-miR-634とシスプラチン等のプラチナ製剤を併用することによって、著しく増強されることが見出された。この事実も、本発明のがん治療剤の有効性を強く裏付けるものである。
 如上のように本発明は、miRNAに基づく分子的診断と、NRF2等が安定化した腫瘍の治療の新たな手段を提供するものである。

Claims (20)

  1.  ヒト検体における、hsa-miR-507、hsa-miR-634、hsa-miR-450a、hsa-miR-129-5p、hsa-miR-639、hsa-miR-337、hsa-miR-153、及び、hsa-miR-556、からなる群のマイクロRNAから選ばれる1種又は2種以上を定量して、当該定量値の低下を指標として、腫瘍の悪性度、NRF2の活性化、又は、がん患者の予後、を鑑別することを特徴とする、マイクロRNAの測定方法。
  2.  ヒト検体における、hsa-miR-507、hsa-miR-634、hsa-miR-450a、及び、hsa-miR-129-5p、からなる群のマイクロRNAから選ばれる1種又は2種以上を定量して、当該定量値の低下を指標として、腫瘍の悪性度、NRF2の活性化、又は、がん患者の予後、を鑑別することを特徴とする、マイクロRNAの測定方法。
  3.  ヒト検体における、hsa-miR-26a、hsa-miR-17-3p、hsa-miR-190、hsa-miR-567、hsa-miR-125b、hsa-miR-125a、hsa-miR-432*、及び、hsa-miR-29、からなる群のマイクロRNAから選ばれる1種又は2種以上を定量して、当該定量値の上昇を指標として、腫瘍の悪性度、NRF2の活性化、又は、患者の予後、を鑑別することを特徴とする、マイクロRNAの測定方法。
  4.  さらに腫瘍におけるNRF2遺伝子の変異、KEAP1遺伝子の変異、及び、p62蛋白の蓄積、からなる群から選ばれる1~3種を検出して、これらの遺伝子変異を指標として加入することを特徴とする、請求項1~3のいずれかに記載のマイクロRNAの測定方法。
  5.  さらに腫瘍におけるXIAP、APIP、OPA1、及び、TFAMからなる群から選ばれる1~4種の遺伝子の発現の亢進又は安定化を検出して、これらを指標として加入することを特徴とする、請求項1~4のいずれかに記載のマイクロRNAの測定方法。
  6.  腫瘍の悪性度の増大、NRF2の活性化、又は、がん患者の予後の悪化、に向かうことを示す個別指標の総数をスコア指標として、腫瘍の悪性度、NRF2の活性化、又は、患者の予後、を鑑別することを特徴とする、請求項1~5のいずれかに記載のマイクロRNAの測定方法。
  7.  ヒト検体は腫瘍検体又は血液検体であることを特徴とする、請求項1~6のいずれかに記載のマイクロRNAの測定方法。
  8.  食道がん、肺がん、乳がん、口腔がん、胃がん、大腸がん、肝臓がん、子宮がん、若しくは、皮膚がんにおける、腫瘍の悪性度、NRF2の活性化、又は、患者の予後、を鑑別することを特徴とする、請求項1~7のいずれかに記載のマイクロRNAの測定方法。
  9.  hsa-miR-507の塩基配列である配列番号1、hsa-miR-634の塩基配列である配列番号2、hsa-miR-450aの塩基配列である配列番号3、hsa-miR-129-5pの塩基配列である配列番号4、hsa-miR-639の塩基配列である塩基配列5、hsa-miR-337の塩基配列である配列番号6、hsa-miR-153の塩基配列である配列番号7、及び、hsa-miR-556の塩基配列である配列番号8、からなる群の塩基配列から選ばれる1種又は2種以上を含む核酸からなるがん治療剤。
  10.  hsa-miR-507の塩基配列である配列番号1、hsa-miR-634の塩基配列である配列番号2、hsa-miR-450aの塩基配列である配列番号3、hsa-miR-129-5pの塩基配列である配列番号4、からなる群の塩基配列から選ばれる1種又は2種以上を含む核酸からなるがん治療剤。
  11.  核酸は二本鎖RNAであることを特徴とする、請求項9又は10に記載のがん治療剤。
  12.  がん細胞に対するストレスの付与手段と組み合わせて用いることを特徴とする、請求項9~11のいずれかに記載のがん治療剤。
  13.  がん細胞に対するストレスの付与手段は、抗癌剤、放射線療法、外科的手術、又は、生検、であることを特徴とする、請求項9~12のいずれかに記載のがん治療剤。
  14.  がん細胞は、NRF2が亢進又は安定化したがん細胞である、請求項9~13のいずれかに記載のがん治療剤。
  15.  がん細胞は、NRF2に加えて、XIAP、APIP、OPA1、及び、TFAMからなる群から選ばれる1~4種が亢進又は安定化したがん細胞である、請求項14に記載のがん治療剤。
  16.  がん治療剤の本質成分は、hsa-miR-634の塩基配列である配列番号2を含む核酸からなる、請求項15に記載のがん治療剤。
  17.  (1)プラチナ製剤、及び、(2)hsa-miR-507の塩基配列である配列番号1を含む核酸又はhsa-miR-634の塩基配列である配列番号2を含む核酸、を組み合わせてなる、がん治療剤。
  18.  プラチナ製剤はシスプラチンである、請求項17に記載のがん治療剤。
  19.  がん細胞は、食道がん、肺がん、乳がん、口腔がん、胃がん、大腸がん、肝臓がん、子宮がん、骨肉腫、又は、皮膚がんのがん細胞であることを特徴とする、請求項9~18のいずれかに記載のがん治療剤。
  20.  請求項9~19のいずれかに記載のがん治療剤を含有することを特徴とする、がん治療のための医薬組成物。
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