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JP2011516826A - 間葉系様腫瘍細胞またはこの形成を阻害する作用剤の同定のための方法 - Google Patents

間葉系様腫瘍細胞またはこの形成を阻害する作用剤の同定のための方法 Download PDF

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JP2011516826A
JP2011516826A JP2010549675A JP2010549675A JP2011516826A JP 2011516826 A JP2011516826 A JP 2011516826A JP 2010549675 A JP2010549675 A JP 2010549675A JP 2010549675 A JP2010549675 A JP 2010549675A JP 2011516826 A JP2011516826 A JP 2011516826A
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オーエスアイ・フアーマスーテイカルズ・インコーポレーテツド
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Abstract

本発明は、抗癌剤を同定するために、EMT過程のモデルとして使用するための腫瘍細胞調製物であって、受容体リガンドにより刺激されてEMTを誘導するか、または、EMTを促進するタンパク質を誘導的に発現するよう改変されている上皮腫瘍細胞株II358の細胞を含む腫瘍細胞調製物を提供する。また、本発明は、このような腫瘍細胞調製物を用いて、EMTを抑制する作用剤、METを促進する作用剤、または間葉系様細胞の増殖を抑制する作用剤を同定することにより抗癌剤候補を同定する方法も提供する。このような作用剤は、EMTを起こした腫瘍細胞を抑制するのにはあまり有効ではないと考えられている他の抗癌薬、例えば、EGFRキナーゼ阻害剤およびIGF−IRキナーゼ阻害剤と併用すると特に有用なはずである。

Description

(発明の背景)
本発明は、上皮−間葉転換細胞モデル、および、これらを使用して、特に、上皮−間葉転換を起こしてしまった腫瘍細胞を阻害する点では効力が劣る可能性のある、EGFRキナーゼ阻害剤またはIGF−IRキナーゼ阻害剤など他の作用剤と併用して、癌患者を治療するための新規な抗癌剤の同定に使用する方法を目的とする。癌とは、無秩序な増殖、分化の欠如、および局所的な組織に浸潤して転移する能力を特徴とする多様な細胞性悪性腫瘍の総称である。これらの新生物腫瘍は、さまざまな罹患率で、身体のあらゆる組織および器官を侵す。
抗悪性腫瘍薬は、理想的には、非悪性細胞に対する毒性と比較して高い治療指数をもって、癌細胞を選択的に死滅させるものである。また、この抗悪性腫瘍薬に長期間曝露した後も、なお悪性細胞に対する有効性を維持するものである。残念ながら、現行の化学療法剤には、このような理想的な特徴を有するものはない。それどころか、ほとんどのものの治療指数は極めて低い。そのうえ、致死濃度よりも僅かに低い濃度の化学療法剤に曝露された癌細胞は、高い頻度で、この薬剤に対する耐性を生じ、高い頻度で、他の幾つかの抗悪性腫瘍剤に対しても交差耐性を生じる。
過去数十年間にわたり、数多くの治療薬が、さまざまなタイプの癌を治療するために開発されてきた。最も一般的に使用されている抗癌剤には以下のものが含まれる:DNA−アルキル化剤(例えば、シクロホスファミド、イホスファミド)、代謝拮抗薬(例えば、メトトレキサート、葉酸拮抗剤、およびピリミジン拮抗剤である5−フルオロウラシル)、微小管破壊剤(例えば、ビンクリスチン、ビンブラスチン、パクリタキセル)、DNA挿入剤(例えば、ドキソルビシン、ダウノマイシン、シスプラチン)、およびホルモン療法(例えば、タモキシフェン、フルタミド)。最近になって、タンパク質チロシンキナーゼ阻害剤などの遺伝子標的療法が次第に癌治療に利用されるようになってきた(de Bono J.S.およびRowinsky,E.K.(2002)Torends in Mol.Medicine 8:S19−S26;Dancey,J.およびSausville,E.A.(2003)Nature Rev.Drug Discovery 2:92−313)。このような手法、例えば、EGFRキナーゼ阻害剤であるエルロチニブなどは、一般に、従来の細胞毒性薬と比較して毒性が低い。従って、これらは、併用療法で使用するのに特に適している。膵臓癌においては、第III相試験により、エルロチニブを第一選択薬とし、ゲムシタビンと併用による治療が生存期間を延ばすことが示されている。
上皮増殖因子受容体(EGFR)ファミリーは、分化および増殖などの細胞応答に関与する4種類の近縁の受容体(HER1/EGFR、HER2、HER3およびHER4)を含む。EGFRキナーゼ、またはこのリガンドであるTGFαの過剰発現は、しばしば、乳癌、肺癌、結腸直腸癌、卵巣癌、腎細胞癌、膀胱癌、頭頸部癌、神経膠芽腫、および星状細胞腫など数多くの癌を伴うため、これらの腫瘍の悪性増殖の一因であると考えられている。EGFR遺伝子(EGFRvIII)の特異的欠失変異も、細胞の腫瘍原性を高めることが見出されている。EGFRによって刺激されるシグナル経路を活性化させると、癌を促進させる可能性がある複数のプロセス、例えば、増殖、血管形成、細胞の運動性および浸潤、アポトーシス低下、ならびに薬剤耐性誘導などを促進する。HER1/EGFRの発現増加は、しばしば、進行疾患、転移、および予後不良と連関している。例えば、NSCLCおよび胃癌では、HER1/EGFRの発現増加が、転移率の上昇、低腫瘍分化度、および腫瘍増殖の増大と相関することが示されている。
受容体の内在性タンパク質チロシンキナーゼ活性を活性化し、および/または下流シグナル伝達を増大させる突然変異が、NSCLCおよび神経膠芽腫において観察されている。しかし、EGF受容体阻害剤、例えば、エルロチニブ(TARCEVA(登録商標))またはゲフィチニブ(IRESSA(商標))に対する感受性を付与する際の主要機構として突然変異が果たす役割については、未だ意見が一致していない。最近、完全長EGF受容体の変異型が、EGF受容体チロシンキナーゼ阻害剤であるゲフィチニブに対する反応性を予測するために報告されている(Paez,J.G.ら、(2004)Science304:1497−1500;Lynch,T.J.ら、(2004)N.Engl.J.Med.350:2129−2139)。EGF受容体の変異型を発現する細胞株(即ち、H3255)が、EGF受容体チロシンキナーゼ阻害剤であるゲフィチニブによる増殖阻害に対して感受性がより強かったこと、および野生型EGF受容体を発現する腫瘍細胞株を阻害するには、ずっと高濃度のゲフィチニブが必要であったことが、細胞培養試験によって示されている。これらの観察結果は、EGF受容体の特異な変異型が、EGF受容体の阻害剤に対する、より高度な感受性を反映する可能性があることを示唆しているが、完全に非応答性の表現型は同定されていない。
エルロチニブ(例えば、TARCEVA(登録商標)もしくはOSI−774としても知られているエルロチニブ塩酸塩)は、EGFRキナーゼの経口利用可能な阻害剤である。インビトロでは、エルロチニブが、数多くのヒト腫瘍細胞株において、EGFRキナーゼに対して実質的な阻害活性を有することが実証されている。第III相試験において、エルロチニブ単剤療法は、進行性で難治性のNSCLC患者において、生存期間を有意に延ばし、疾患進行を遅らせ、また肺癌関連症状の悪化を遅らせた(Shepherd,F.ら、(2005)N.Engl.J.Med.353(2):123−132)。2004年11月に、米国食品医薬品局(FDA)が、少なくとも一種類の化学療法が不成功に終わった後の局所進行性または転移性の非小細胞肺癌(NSCLC)患者を治療するため、TARCEVA(登録商標)を認可した。
IGF−1Rの活性化を阻害してIGF−1Rキナーゼ活性を低下させる抗体、またはIGF−1Rの発現を阻害するアンチセンスオリゴヌクレオチドと同様、IGF−1Rのキナーゼ活性を抑制する化合物を抗腫瘍剤として利用するために開発することも、懸命な研究努力が払われている領域となっている(例えば、Larsson,O.ら、(2005)Brit.J.Cancer92:2097−2101;Ibrahim,Y.H.およびYee,D.(2005)Clin.Cancer Res.11:944s−950s;Mitsiades,C.S.ら、(2004)Cancer Cell 5:221−230;Camirand,A.ら(2005)Breast Cancer Research 7:R570−R579(DOI 10.1186/bcr1028);Camirand,A.およびPollak,M.(2004)Brit.J.Cancer 90:1825−1829;Garcia−Echeverria,C.ら、(2004)Cancer Cell 5:231−239参照)。
IGF−1Rは、主にIGF−1に結合するが、より低い親和性でIGF−IIおよびインスリンにも結合する膜貫通RTKである。IGF−1がこの受容体に結合すると、受容体のオリゴマー化、チロシンキナーゼの活性化、分子間における受容体の自己リン酸化、および細胞内基質(主要な基質はIRS1およびShc)のリン酸化が起こる。リガンドによって活性化されたIGF−1Rは、正常細胞においてマイトジェン活性を誘導し、異常増殖において重要な役割を果たしている。IGF−1系の主な生理的役割は、正常な増殖および再生を促進することである。過剰発現されたIGF−1R(1型インスリン様増殖因子受容体)は、有糸分裂誘発を開始させて、リガンドに依存した悪性腫瘍形質転換を促進することができる。さらに、IGF−1Rは、悪性の表現型の確立および維持に重要な役割を果たしている。上皮細胞増殖因子(EGF)受容体とは異なり、IGF−1Rの突然変異による発癌型は同定されていない。しかし、幾つかの癌遺伝子が、IGF−11およびIGF−1Rの発現に影響することが実証されている。IGF−1R発現の減少と形質転換に対する耐性との間には相関関係が見られている。IGF−1RのRNAに対してアンチセンスなmRNAに細胞を暴露すると、幾つかのヒト腫瘍細胞株は軟寒天内で増殖しなくなる。IGF−1Rは、インビボにおいてもインビトロにおいても、アポトーシスを進行させなくする。TGF−1Rの量が野生型の量より少なくなると、インビボで腫瘍細胞のアポトーシスが生じる。IGF−1R破壊がアポトーシスを引き起こす能力は、正常な非発癌性細胞内では低下するようである。
ヒト腫瘍成長におけるIGF−1経路には重要な役割がある。IGF−1Rの過剰発現は、さまざまな腫瘍(乳癌、結腸腫瘍、肺腫瘍、肉腫)でよく見られ、しばしば悪性表現型に関連している。高IGF−1血中濃度は、前立腺癌、肺癌、および乳癌のリスクと強い相関関係がある。さらに、IGF−1Rは、インビトロおよびインビボにおける形質転換表現型の確立および維持にとって必要である(Baserga R.Exp.Cell.Res.,1999,253,1−6)。IGF−1Rのキナーゼ活性は、以下の幾つかの癌遺伝子の形質転換活性に必須である:EGFR、PDGFR、SV40 T抗原、活性型Ras、Raf、およびv−Src。正常線維芽細胞におけるIGF−1Rの発現は、腫瘍表現型を誘導し、その後インビボで腫瘍を形成する可能性がある。IGF−1R発現は、足場非依存性増殖において重要な役割を果たしている。また、IGF−1Rは、化学療法、放射線、およびサイトカインによって誘導されるアポトーシスから細胞を保護することが分かっている。反対に、ドミナントネガティブ型IGF−1R、三重らせん形成、またはアンチセンス発現ベクターによって内在性IGF−1Rを阻害すると、インビトロにおける形質転換活性および動物モデルにおける腫瘍増殖が抑制されることが分かっている。
ほとんどの癌転移の過程で、上皮−間葉転換(EMT)として知られる重大な変化が、腫瘍細胞内で生じる(Thiery,J.P.(2002)Nat.Rev.Cancer 2:442−454;Savagner,P.(2001)Bioessays 23:912−923;Kang Y.およびMassague,J.(2004)Cell 118:277−279;Julien−Grille,S.,ら、Cancer Research 63:2172−2178;Bates,R.C.ら、(2003)Current Biology13:1721−1727;Lu Z.,ら、(2003)Cancer Cell.4(6):499−515))。EMTは、胚形成の過程以外、正常細胞においては起こらない。互いに強固に結合して極性を示す上皮細胞が、互いにより緩く結合し、極性の消失を示し、および移動能力を有する間葉細胞を生じさせる。これらの間葉系細胞は、原発腫瘍の周辺の組織に拡散して行くことができるばかりでなく、該腫瘍から分離して血管やリンパ管に浸潤し、新たな場所に移動して、そこで分裂してさらなる腫瘍を形成することができる。最近の研究では、上皮細胞は、EGFRおよびIGF−1Rのキナーゼ阻害剤によく応答するが、EMTの後、生じた間葉系細胞は、このような阻害剤に対してずっと低い感受性しか示さないことが明らかにされている(例えば、Thompson,S.ら、(2005)Cancer Res.65(20):9455−9462;米国特許出願60/997,514)。このように、腫瘍細胞のEMTの生起を予防または逆転させる(例えば、間葉−上皮転換(MET)を刺激する。)か、またはEMTによって生じた間葉様腫瘍細胞の増殖を阻害することができる抗癌剤に対する差し迫った必要が存在する。このような作用剤は、EGFRキナーゼ阻害剤およびIGF−1Rキナーゼ阻害剤など、他の抗癌剤と併用されると特に有用なはずである。
ヒト癌が進行してより浸襲的な転移状態になると、細胞および組織の環境によっては、細胞生存を制御するシグナル伝達プログラムおよび遊走プログラムが見られる(Gupta,G.P.およびMassague,J.(2006)Cell 127,679−695)。最近のデータは、上皮癌細胞が、上皮−間葉転換に似たプロセスである、より間葉系に似た状態へと分化転換し(EMT;(Oft,M.ら(1996)Genes & development 10,2462−2477;Perl,A.K.ら、(1998).Nature 392,190−193)、細胞の浸潤および転移が容易になること(Brabletz,T.ら、(2005)Nat Rev Cancer 5,744−749;Christofori,G.(2006)Nature 441,444−450)を強調している。EMT様転換によって、間葉系様腫瘍細胞は、増殖能を犠牲にして遊走能を獲得すると考えられている。間葉上皮転換(MET)は、より増殖的な状態を再生させて、原発腫瘍に似たマクロ転移を遠隔部位で形成すると考えられてきた(Thiery,J.P.(2002)Nat Rev Cancer 2,442−454)。腫瘍細胞におけるEMT様転換は、ジンクフィンガードメイン、フォークヘッドドメイン、bHLHドメイン、およびHMG−ボックスドメインを有する転写因子を介した、相当な期間(数週間〜数ヶ月)にわたる転写の再プログラミングによって生じる(Mani,S.A.ら、(2007)Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 104,10069−10074;Peinado,H.ら、(2007)Nat Rev Cancer 7,415−428)。E−カドヘリンの消失およびより間葉系的な状態への転換は、癌の進行において主要な役割を果たしている可能性が高く(Matsumura,T.ら、(2001)Clin Cancer Res 7,594−599;Yoshiura,K.ら、(1995).Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 92,7416−7419)、間葉系表現型の獲得は、予後不良と相関している(Baumgart,E.ら、(2007)Clin Cancer Res 13,1685−1694;Kokkinos,M.I.ら、(2007)Cells,tissues,organs 185,191−203;Willipinski−Stapelfeldt,B.ら、(2005)Clin Cancer Res 11,8006−8014)。腫瘍由来および/または腫瘍関連の間質細胞を標的とすることによって、EMT様の転換を阻止して浸潤細胞の生存を阻害するためのユニークな機構が提供される。
EMT様の転換に関連した細胞変化によって、生存のためのEGF受容体シグナル伝達ネットワークへの癌細胞の依存性が変化する。一つには、PI3’キナーゼ経路とMek−Erk経路の一方または両方のEGFR非依存性活性化から(Buck,E.ら、(2007).Molecular cancer therapeutics 6,532−541)、EMT様転換は、EGFR−TKIエルロチニブに対する細胞不感受性と関連していること(Thomson,S.ら、(2005)Cancer research 65,9455−9462;Witta,S.E.ら、(2006)Cancer research 66,944−950;Yauch,R.L.ら、(2005)Clin Cancer Res 11,8686−8698)が観察されている。EMTの状態とEGFR TKIに対する感受性とを関連付ける同様のデータが、膵臓細胞株、CRC細胞株(Buck,E.ら、(2007)Molecular cancer therapeutics 6,532−541)、膀胱細胞株(Shrader,M.ら、(2007)Molecular cancer therapeutics 6,277−285)、およびHNSCC細胞株(Frederickら、(2007)Molecular cancer therapeutics 6,1683−1691)、異種移植片、ならびに患者(Yauch,R.L.ら、(2005)Clin Cancer Res 11,8686−8698)において報告されている。EGF受容体インヒビターに対する細胞感受性を回避することができる、PI3’キナーゼ経路およびErk経路の活性化代替経路の分子的決定因子が活発に調べられている(Chakravarti,A.ら、(2002)Cancer research 62,200−207;Engelman,J.A.ら、(2007)Science 316:1039−1043)。
EMT様転換および間葉系様細胞の生存を阻害すると、腫瘍の転移および進行が低下すすると予測されよう。最新のデータでは、転移のある患者は、上皮様表現型および間葉様表現型の細胞を含む可能性のある不均一な腫瘍を有することが示唆されている。腫瘍が、新たなシグナル伝達経路、例えば、PDGFRおよびFGFRによる自己分泌シグナル伝達を獲得できるという観察結果は、特定の腫瘍細胞集団を標的とする新しい治療法があることを示唆している。これらのデータは、腫瘍細胞の増殖抑制またはアポトーシスを直接的に生じさせるだけでなく、癌の再発を促進する間葉細胞集団にも影響を与える、合理的な薬物の組み合わせがあることを示唆している(Moody,S.E.ら、(2005).Cancer cell 8,197−209)。このような薬物の組み合わせを発見および開発する上で重要なのは、これらの有用性を容易に評価できる優れた細胞モデルまたは動物モデルである。本明細書に記載の本発明は、このようなモデルを提供する。
米国特許出願第60/997,514号明細書
de Bono J.S.およびRowinsky,E.K.(2002)Torends in Mol.Medicine 8:S19−S26 Dancey,J.およびSausville,E.A.(2003)Nature Rev.Drug Discovery 2:92−313 Paez,J.G.ら、(2004)Science304:1497−1500 Lynch,T.J.ら、(2004)N.Engl.J.Med.350:2129−2139 Shepherd,F.ら、(2005)N.Engl.J.Med.353(2):123−132 Larsson,O.ら、(2005)Brit.J.Cancer92:2097−2101 Ibrahim,Y.H.およびYee,D.(2005)Clin.Cancer Res.11:944s−950s Mitsiades,C.S.ら、(2004)Cancer Cell 5:221−230 Camirand,A.ら(2005)Breast Cancer Research 7:R570−R579(DOI 10.1186/bcr1028) Camirand,A.およびPollak,M.(2004)Brit.J.Cancer 90:1825−1829 Garcia−Echeverria,C.ら、(2004)Cancer Cell 5:231−239 Baserga R.Exp.Cell.Res.,1999,253,1−6 Thiery,J.P.(2002)Nat.Rev.Cancer 2:442−454; Savagner,P.(2001)Bioessays 23:912−923 Kang Y.およびMassague,J.(2004)Cell 118:277−279 Julien−Grille,S.,ら、Cancer Research 63:2172−2178 Bates,R.C.ら、(2003)Current Biology13:1721−1727 Lu Z.,ら、(2003)Cancer Cell.4(6):499−515 Thompson,S.ら、(2005)Cancer Res.65(20):9455−9462 Gupta,G.P.およびMassague,J.(2006)Cell 127,679−695 Oft,M.ら(1996)Genes & development 10,2462−2477 Perl,A.K.ら、(1998).Nature 392,190−193 Brabletz,T.ら、(2005)Nat Rev Cancer 5,744−749 Christofori,G.(2006)Nature 441,444−450 Thiery,J.P.(2002)Nat Rev Cancer 2,442−454 Mani,S.A.ら、(2007)Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 104,10069−10074 Peinado,H.ら、(2007)Nat Rev Cancer 7,415−428 Matsumura,T.ら、(2001)Clin Cancer Res 7,594−599 Yoshiura,K.ら、(1995).Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 92,7416−7419 Baumgart,E.ら、(2007)Clin Cancer Res 13,1685−1694 Kokkinos,M.I.ら、(2007)Cells,tissues,organs 185,191−203 Willipinski−Stapelfeldt,B.ら、(2005)Clin Cancer Res 11,8006−8014 Buck,E.ら、(2007).Molecular cancer therapeutics 6,532−541 Thomson,S.ら、(2005)Cancer research 65,9455−9462 Witta,S.E.ら、(2006)Cancer research 66,944−950 Yauch,R.L.ら、(2005)Clin Cancer Res 11,8686−8698 Chakravarti,A.ら、(2002)Cancer research 62,200−207 Engelman,J.A.ら、(2007)Science 316:1039−1043 Moody,S.E.ら、(2005).Cancer cell 8,197−209
(発明の要旨)
本発明は、腫瘍細胞が上皮から間葉への転換を起こすのを阻害する作用剤を同定する方法であって、上皮腫瘍細胞株H358の細胞試料を、スクリーニング対象である被験作用剤と接触させること、該試料を、H358細胞において上皮−間葉転換を誘導する単一または二重のタンパク質リガンド調製物と接触させること、この量が試料腫瘍細胞のEMT状態を示すものであるバイオマーカーの量を、被験作用剤に接触させていないH358細胞の同一試料における同一のバイオマーカーの量と比較することにより、被験作用剤が、試料内の腫瘍細胞が上皮から間葉系への転換を起こすことを阻害するか否かを判定すること、および、その結果、該被験作用剤が、腫瘍細胞が上皮−間葉転換を起こすのを阻害する作用剤であるか否かを判定することを含む方法を提供する。一つの実施形態において、H358細胞において上皮−間葉転換を誘導する単一タンパク質リガンドは、EGF;TGFβ;TNFα;およびIL−4から選択される。別の実施形態において、H358細胞において上皮−間葉転換を誘導する二重タンパク質リガンドは、オンコスタチンM+HGFである。
また、本発明は、上皮から間葉への転換を起こした腫瘍細胞を阻害する作用剤を同定する方法であって、上皮腫瘍細胞株H358の細胞試料を、単一または二重のタンパク質リガンド調製物と接触させて、H358細胞において上皮−間葉転換を誘導すること、該細胞試料をスクリーニング対象である被験作用剤と接触させること、該作用剤が、間葉様H358細胞の増殖を抑制するか否かを判定すること、および、それによって、該作用剤が、上皮から間葉への転換を起こした腫瘍細胞の増殖を阻害する作用剤であるか否かを判定することを含む方法も提供する。一つの実施形態において、H358細胞において上皮−間葉転換を誘導する単一タンパク質リガンドは、EGF;TGFβ;TNFα;およびIL−4から選択される。別の実施形態において、H358細胞において上皮−間葉転換を誘導する二重タンパク質リガンドは、オンコスタチンM+HGFである。
また、本発明は、間葉系様腫瘍細胞を刺激して間葉から上皮への転換を起こさせる作用剤を同定する方法であって、上皮腫瘍細胞株H358の細胞試料を、単一または二重のタンパク質リガンド調製物と接触させて、H358細胞において上皮−間葉転換を誘導すること、該細胞試料をスクリーニング対象である被験作用剤と接触させること、この量が試料腫瘍細胞のEMT状態を示すものであるバイオマーカーの量を、被験作用剤に接触させていない間葉系様H358細胞の同一試料における同一のバイオマーカーの量と比較することにより、被験作用剤が、試料内の間葉系様H358細胞を刺激して間葉から上皮への転換を起こすか否かを判定すること、および、その結果、該被験作用剤が、間葉系様腫瘍細胞を刺激して間葉−上皮転換を起こさせる作用剤であるか否かを判定することを含む方法も提供する。一つの実施形態において、H358細胞において上皮−間葉転換を誘導する単一タンパク質リガンドは、EGF;TGFβ;TNFα;およびIL−4から選択される。別の実施形態において、H358細胞において上皮−間葉転換を誘導する二重タンパク質リガンドは、オンコスタチンM+HGFである。
また、本発明は、抗癌剤の同定に使用するための間葉系様腫瘍細胞調製物であって、前記腫瘍細胞調製物は上皮腫瘍細胞株H358の細胞試料を、単一または二重のタンパク質リガンド調製物と接触させて、H358細胞において上皮−間葉転換を誘導することを含む方法によって調製される調製物も提供する。ここで、H358細胞において上皮−間葉転換を誘導する単一タンパク質リガンドは、EGF;TGFβ;TNFα;およびIL−4から選択され、H358細胞において上皮−間葉転換を誘導する二重タンパク質リガンドは、オンコスタチンM+HGFである。
また、本発明は、抗癌剤の同定に使用するための腫瘍細胞調製物であって、H358細胞内で上皮から間葉への転換を促進するタンパク質を誘導的に発現すべく改変されている上皮腫瘍細胞株H358細胞の細胞試料を含む調製物も提供する。H358細胞内で誘導的に発現されて上皮から間葉への転換を促進するタンパク質は、Snail、Zeb−1、または恒常活性型TGFβである。本発明は、このような腫瘍細胞調製物を用いて、EMTを抑制したり、METを促進したり、または間葉系様細胞の増殖を阻害したりする作用剤を同定することによって、抗癌剤候補を同定する方法も提供する。
また、本発明は、本明細書に記載されたいずれかの方法によって同定された作用剤を含む、腫瘍または腫瘍転移の治療に使用される組成物を調製する方法も提供する。
また、本願書には、少なくとも一枚のカラーで作成された図面を含む。カラー図面を伴う本特許のコピーは、請求に応じ、必要な費用を支払うことによって特許庁から入手することができる。
H358細胞における、増殖因子およびサイトカインによるEMTの誘導。H358細胞を増殖因子およびサイトカインで7日間処理し(材料および方法の項参照)、細胞抽出物を免疫ブロッティングして、EMTのタンパク質バイオマーカーであるE−カドヘリン、ビメンチン、N−カドヘリン(Ncad)、およびerbB3を測定した。増殖因子は、アンジオポエチン−1(Ang1)、エンドスタチン(Endo)、インターロイキン−1、インターロイキン−4、−6、−8、血小板由来増殖因子(PDGF)、血管内皮増殖因子(VEGF)、腫瘍壊死因子α(TGFα)、プロスタグランジンE2(PGE2)、ストロマ細胞由来因子−1(SDF1)、トランスフォーミング増殖因子β(TGFβ)、上皮増殖因子(EGF)、マトリックスメタロプロテアーゼ−2、−7、−9などであった。免疫ブロットによって検出されたタンパク質のバンド濃度を、模倣処理された対照(Con)と比較した。 H358細胞における、複数の増殖因子およびサイトカインによるEMTの誘導。図に示したリガンドで処理されたH358細胞溶解物における、EMTのタンパク質バイオマーカーであるE−カドヘリン、ビメンチン、ErbB3、およびZeb1の免疫ブロッティング解析。 原発腫瘍増殖および転移増殖のインビボ造影に適したtet−誘導性EMTモデルの開発に用いられた概要図。EMT誘導遺伝子(Snail、Zeb、TGFβ、Src、肝細胞増殖因子[HGF]、オンコスタチン−M[OSM]、および肝細胞増殖因子受容体[cMET])を、テトラサイクリン(例:ドキシサイクリン)による調節下で発現されるべく設計されているプロモーター配列を有するプラスミドの中にクローニングした。これによって、腫瘍細胞が、免疫不全マウスのインビボで異種移植片として増殖した際にEMTを誘導する発現を調節することが可能になる。 H358細胞におけるSnailおよびZebの発現によって誘導されたドキシサイクリン依存性EMT様転換は、EMTと一致する形態学的変化(左図)およびバイオマーカーの変化(右図)を示した。タンパク質バイオマーカーは、H358細胞の溶解物中のErbB3およびビメンチンの免疫ブロッティング分析により解析した。 H358細胞における、SnailおよびZebの発現によって誘導されたEMTマーカー発現および表現型における変化は、7日間の処理期間中、ドキシサイクリン依存性であることが分かった。転写抑制因子であるsnailおよびZeb−1の量は、免疫ブロッティング分析によって決定した。EMTのタンパク質バイオマーカーは、H358細胞の溶解物中で、上皮バイオマーカーであるE−カドヘリン、erbB3、およびγ−カテニン、ならびに間葉バイオマーカーであるビメンチン、N−カドヘリン、およびフィブロネクチンを分析することによって解析した。ドキシサイクリン濃度は、図に示すとおり、0〜1.0μg/mlである。 H358細胞において、TGFβのdox誘導性自己分泌により誘導されたEMT。EMTドライバーであるTGFβ(恒常的活性型)の量を、免疫ブロッティングによって測定した。EMTのタンパク質バイオマーカーは、上皮(Epi)バイオマーカーであるE−カドヘリンおよび間葉系(Mes)バイオマーカーであるビメンチンを、H358細胞溶解物において免疫ブロッティング分析することにより解析した。ドキシサイクリン濃度は、図に示すとおり、0〜1.0μg/mlである。 ドキシサイクリンによってSnailを誘導した後に、間葉特異的プロモーター(ビメンチン)を用いたEMTの画像化。(A)間葉特異的プロモーター細胞は、原発腫瘍部位と転移部位のどちらにおいても、EMTをインビボで可視化する上で有用であり、また、EMT過程を標的とする薬物のインビボにおける活性を測定する上でも重要である。(B)Snail(S4)、Zeb1(Z17およびZ25)の発現によってEMTを起こすべく誘導された細胞を、ビメンチンプロモーター−ルシフェラーゼプラスミドによって形質転換して、ルシフェラーゼ活性を測定した。EMTを起こすべく誘導された細胞は、ベクター対照用細胞(V3)よりも高いビメンチンプロモーター活性を示した。形質転換およびルシフェラーゼ測定は、市販の試薬を用い、標準的なプロトコールを用いて行った。 ドキシサイクリンによってSnailを誘導した後に、間葉特異的プロモーター(ビメンチン)を用いたEMTの画像化。(A)間葉特異的プロモーター細胞は、原発腫瘍部位と転移部位のどちらにおいても、EMTをインビボで可視化する上で有用であり、また、EMT過程を標的とする薬物のインビボにおける活性を測定する上でも重要である。(B)Snail(S4)、Zeb1(Z17およびZ25)の発現によってEMTを起こすべく誘導された細胞を、ビメンチンプロモーター−ルシフェラーゼプラスミドによって形質転換して、ルシフェラーゼ活性を測定した。EMTを起こすべく誘導された細胞は、ベクター対照用細胞(V3)よりも高いビメンチンプロモーター活性を示した。形質転換およびルシフェラーゼ測定は、市販の試薬を用い、標準的なプロトコールを用いて行った。 インビボにおけるH358ルシフェラーゼ発現細胞の画像化。同所性肺モデル(図示)においても、より通常の側腹部注入モデル(図示せず)においても、ルシフェラーゼを発現するH358細胞を、リアルタイムでCCDカメラを用いて画像化することができる。画像化は、標準的なプロトコール、およびXenoGen(登録商標)CCD画像化装置(Caliper Life Sciences,Hopkinton,MA 01748)を用いて行った。 3D Matrigel(商標)培養中のH358における、TGFβによるEMTの誘導は、低分子TGFβ阻害剤(SB431542)によって阻止することができる。[A]H358 NSCLCを、TGFβおよびSB431542の存在下または不在下でMatrigel(商標)内にて14〜21日間プレート培養したもの。 3D Matrigel(商標)培養中のH358における、TGFβによるEMTの誘導は、低分子TGFβ阻害剤(SB431542)によって阻止することができる。[B]SB431542存在下で上皮表現型が回復されたことを示す、Matrigel(商標)におけるTGFβ処理H358の共焦点顕微鏡画像(染色:E−カドヘリン、緑;ビメンチン、赤;DNA核染色、青)。 EMTリガンドは、E−カドヘリンおよびビメンチンに対する変化を誘導する。細胞を7日間処理し、記載されているとおりにマーカーを染色した。HGFおよびOSMが、部分的EMTが起きたことと矛盾しない変化を示す一方、TGFβおよびすべての二重リガンド処理は、より完全なEMTをもたらす(染色:E−カドヘリン、緑;ビメンチン、赤;DNA、青)。 OSMによって誘導されるEMTは、JAKおよびPI3Kシグナル伝達を必要とする。細胞を、阻害剤およびリガンドで7日間処理した。培養物をタンパク質について回収し、記載されているとおりにウェスタンブロットを行った(A)。7日目に回収する前に細胞を画像化した(B)。JAKi(JAK阻害剤)は、単独処理または併用処理で、形態的にもマーカーを見ても、OSMによるEMTを阻止する。PI3Ki(PI3K阻害剤)は、HGF+OSMによって誘導された形態学的変化、およびすべてのOSMリガンド処理によって誘導されたマーカーの変化を阻止する。 OSMによって誘導されるEMTは、JAKおよびPI3Kシグナル伝達を必要とする。細胞を、阻害剤およびリガンドで7日間処理した。培養物をタンパク質について回収し、記載されているとおりにウェスタンブロットを行った(A)。7日目に回収する前に細胞を画像化した(B)。JAKi(JAK阻害剤)は、単独処理または併用処理で、形態的にもマーカーを見ても、OSMによるEMTを阻止する。PI3Ki(PI3K阻害剤)は、HGF+OSMによって誘導された形態学的変化、およびすべてのOSMリガンド処理によって誘導されたマーカーの変化を阻止する。 OSMによって誘導されるEMTは、JAKおよびPI3Kシグナル伝達を必要とする。細胞を、阻害剤およびリガンドで7日間処理した。培養物をタンパク質について回収し、記載されているとおりにウェスタンブロットを行った(A)。7日目に回収する前に細胞を画像化した(B)。JAKi(JAK阻害剤)は、単独処理または併用処理で、形態的にもマーカーを見ても、OSMによるEMTを阻止する。PI3Ki(PI3K阻害剤)は、HGF+OSMによって誘導された形態学的変化、およびすべてのOSMリガンド処理によって誘導されたマーカーの変化を阻止する。 EMTは、遊走および浸潤の増加と相関する。細胞を7日間リガンドで処理し、説明されているとおりの改変Boydenチャンバー内で遊走および浸潤を測定した。(*)は、T検定によるp<0.05を示す。細胞の転換が部分的EMTから完全なEMTになるにつれて、遊走および浸潤は次第に増加する。 EMTは、遊走および浸潤の増加と相関する。細胞を7日間リガンドで処理し、説明されているとおりの改変Boydenチャンバー内で遊走および浸潤を測定した。(*)は、T検定によるp<0.05を示す。細胞の転換が部分的EMTから完全なEMTになるにつれて、遊走および浸潤は次第に増加する。 H358のリガンドによって誘導されたEMTは可逆的である。細胞を7日間リガンドで処理した後、リガンドを除去して14日間復帰させた。14日間の復帰期間中、マーカー(a)および形態(b)を観察した。14日間復帰させた後、遊走および浸潤を評価した(c)。(*)は、T検定によるp<0.05を示す。上皮表現型への復帰は、3つの基準すべてでほぼ完全であったが、特に二重リガンドモデルでは、細胞は、完全な復帰を行わない。(記号解説:Untx、非処理;HGF、肝細胞増殖因子;OSM、オンコスタチンM;H+O、HGF+OSM;Ecad、E−カドヘリン;Vim、ビメンチン)。 H358のリガンドによって誘導されたEMTは可逆的である。細胞を7日間リガンドで処理した後、リガンドを除去して14日間復帰させた。14日間の復帰期間中、マーカー(a)および形態(b)を観察した。14日間復帰させた後、遊走および浸潤を評価した(c)。(*)は、T検定によるp<0.05を示す。上皮表現型への復帰は、3つの基準すべてでほぼ完全であったが、特に二重リガンドモデルでは、細胞は、完全な復帰を行わない。(記号解説:Untx、非処理;HGF、肝細胞増殖因子;OSM、オンコスタチンM;H+O、HGF+OSM;Ecad、E−カドヘリン;Vim、ビメンチン)。 H358のリガンドによって誘導されたEMTは可逆的である。細胞を7日間リガンドで処理した後、リガンドを除去して14日間復帰させた。14日間の復帰期間中、マーカー(a)および形態(b)を観察した。14日間復帰させた後、遊走および浸潤を評価した(c)。(*)は、T検定によるp<0.05を示す。上皮表現型への復帰は、3つの基準すべてでほぼ完全であったが、特に二重リガンドモデルでは、細胞は、完全な復帰を行わない。(記号解説:Untx、非処理;HGF、肝細胞増殖因子;OSM、オンコスタチンM;H+O、HGF+OSM;Ecad、E−カドヘリン;Vim、ビメンチン)。 H358細胞における7日間のEMTリガンド処理による細胞機能の変化。Affymetrixマイクロアレイ法およびプロテオーム解析の両方で、リガンド処理によって変化した60種類の遺伝子のリストを、IPAソフトウェア(Ingenuity)を用いて解析した。細胞機能に関連する遺伝子における変化を上に示す(黒=HGF;暗灰色=OSM;明灰色=HGF+OSM)。 インビボにおけるH358ルシフェラーゼ発現細胞の画像化。ひとまとめにした細胞集団を、蛍ルシフェラーゼ遺伝子を含むレンチウイルスによって形質導入して、生物発光性H358誘導性細胞を作製した。次いで、これらの細胞を、ヌードマウスに、皮下(A)または同所性(B)に肺の中に移植し、そこで、Xenogen IVISスペクトル装置を用いて細胞を直ちに画像化した。 インビボにおける遺伝子誘導とEMTマーカーの変化。(A)ドキシサイクリン(dox)で処理した場合、または処理しなかった場合における、恒常活性型TGFβの誘導、ならびにE−カドヘリン、ビメンチン、およびB−アクチンの発現について、腫瘍溶解物を探索する。 インビボにおける遺伝子誘導とEMTマーカーの変化。(B)ドキシサイクリン(dox)で処理した場合、または処理しなかった場合における、Snailの誘導、ならびにE−カドヘリン、ビメンチン、およびB−アクチンの発現について、腫瘍溶解物を探索する。 インビボにおける遺伝子誘導とEMTマーカーの変化。(C)ドキシサイクリン(dox)で処理した場合、または処理しなかった場合における、Zeb−1の誘導、ならびにE−カドヘリン、ビメンチン、およびβ−アクチンの発現について、腫瘍溶解物を探索する。 インビボにおけるEMT表現型のIHCによる解析。(A)H358tetO−aTGFβ異種移植片に由来するFFPE腫瘍を、ドキシサイクリン(dox)処理を行った場合、または行わなかった場合における、E−カドヘリンおよびビメンチンの発現について評価する。(B)H358tetO−Snail異種移植片に由来するFFPE腫瘍を、ドキシサイクリン(dox)処理を行った場合、または行わなかった場合における、Snailの誘導、ならびにE−カドヘリンおよびビメンチンの発現について評価する。(C)H358tetO−Zeb−1異種移植片に由来するFFPE腫瘍を、ドキシサイクリン(dox)処理を行った場合、または行わなかった場合における、Snailの誘導、ならびにE−カドヘリンおよびビメンチンの発現について評価する。(A)ドキシサイクリン水を投与されていない動物における同一の腫瘍と比較すると、TGFβ発現が、E−カドヘリンの下方制御をもたらしたことは明らかである。対照用腫瘍内の細胞は、小型で境界が明確な形態のものからなっている。それに対し、aTGFβが誘導されている腫瘍(下側の図)は、間質の有意な増加、バラバラな腫瘍構造、および頻出する紡錘型細胞を示している。予想通り、自己分泌TGFβは、ビメンチンの上方制御をもたらしたが、これは、上皮細胞の核周辺領域の染色強度の上昇によって特徴付けられた。それに対し、非誘導腫瘍では、間質細胞だけがビメンチン染色を示した。(B)動物にドキシサイクリン水を投与すると、Snailが、H358tet−on Snail腫瘍内で誘導される(下側の図)。ドキシサイクリンを投与された動物に由来する腫瘍内のすべての細胞でSnail染色が見られる。上記したように、Snail発現は、E−カドヘリンの明らかな下方制御、およびビメンチンの上方制御をもたらした。(C)動物にドキシサイクリン水を投与すると、Zeb1が、H358tet−on Zeb1腫瘍内で誘導される。ほとんどの細胞が、ドキシサイクリン投与によって、Zeb1を発現したが、すべての細胞において検出可能であったわけではない(下側の図)。他のモデル同様、ドキシサイクリン水を投与されていない動物における同種の腫瘍に較べて、E−カドヘリンが下方制御され、ビメンチンが上方制御された。E−カドヘリンおよびビメンチンの発現パターンは、腫瘍全般にわたって一致していたわけではなく、Zeb1を発現するか、発現しない細胞の塊と相関している可能性がある。 インビボにおけるEMT表現型のIHCによる解析。(A)H358tetO−aTGFβ異種移植片に由来するFFPE腫瘍を、ドキシサイクリン(dox)処理を行った場合、または行わなかった場合における、E−カドヘリンおよびビメンチンの発現について評価する。(B)H358tetO−Snail異種移植片に由来するFFPE腫瘍を、ドキシサイクリン(dox)処理を行った場合、または行わなかった場合における、Snailの誘導、ならびにE−カドヘリンおよびビメンチンの発現について評価する。(C)H358tetO−Zeb−1異種移植片に由来するFFPE腫瘍を、ドキシサイクリン(dox)処理を行った場合、または行わなかった場合における、Snailの誘導、ならびにE−カドヘリンおよびビメンチンの発現について評価する。(A)ドキシサイクリン水を投与されていない動物における同一の腫瘍と比較すると、TGFβ発現が、E−カドヘリンの下方制御をもたらしたことは明らかである。対照用腫瘍内の細胞は、小型で境界が明確な形態のものからなっている。それに対し、aTGFβが誘導されている腫瘍(下側の図)は、間質の有意な増加、バラバラな腫瘍構造、および頻出する紡錘型細胞を示している。予想通り、自己分泌TGFβは、ビメンチンの上方制御をもたらしたが、これは、上皮細胞の核周辺領域の染色強度の上昇によって特徴付けられた。それに対し、非誘導腫瘍では、間質細胞だけがビメンチン染色を示した。(B)動物にドキシサイクリン水を投与すると、Snailが、H358tet−on Snail腫瘍内で誘導される(下側の図)。ドキシサイクリンを投与された動物に由来する腫瘍内のすべての細胞でSnail染色が見られる。上記したように、Snail発現は、E−カドヘリンの明らかな下方制御、およびビメンチンの上方制御をもたらした。(C)動物にドキシサイクリン水を投与すると、Zeb1が、H358tet−on Zeb1腫瘍内で誘導される。ほとんどの細胞が、ドキシサイクリン投与によって、Zeb1を発現したが、すべての細胞において検出可能であったわけではない(下側の図)。他のモデル同様、ドキシサイクリン水を投与されていない動物における同種の腫瘍に較べて、E−カドヘリンが下方制御され、ビメンチンが上方制御された。E−カドヘリンおよびビメンチンの発現パターンは、腫瘍全般にわたって一致していたわけではなく、Zeb1を発現するか、発現しない細胞の塊と相関している可能性がある。 インビボにおけるEMT表現型のIHCによる解析。(A)H358tetO−aTGFβ異種移植片に由来するFFPE腫瘍を、ドキシサイクリン(dox)処理を行った場合、または行わなかった場合における、E−カドヘリンおよびビメンチンの発現について評価する。(B)H358tetO−Snail異種移植片に由来するFFPE腫瘍を、ドキシサイクリン(dox)処理を行った場合、または行わなかった場合における、Snailの誘導、ならびにE−カドヘリンおよびビメンチンの発現について評価する。(C)H358tetO−Zeb−1異種移植片に由来するFFPE腫瘍を、ドキシサイクリン(dox)処理を行った場合、または行わなかった場合における、Snailの誘導、ならびにE−カドヘリンおよびビメンチンの発現について評価する。(A)ドキシサイクリン水を投与されていない動物における同一の腫瘍と比較すると、TGFβ発現が、E−カドヘリンの下方制御をもたらしたことは明らかである。対照用腫瘍内の細胞は、小型で境界が明確な形態のものからなっている。それに対し、aTGFβが誘導されている腫瘍(下側の図)は、間質の有意な増加、バラバラな腫瘍構造、および頻出する紡錘型細胞を示している。予想通り、自己分泌TGFβは、ビメンチンの上方制御をもたらしたが、これは、上皮細胞の核周辺領域の染色強度の上昇によって特徴付けられた。それに対し、非誘導腫瘍では、間質細胞だけがビメンチン染色を示した。(B)動物にドキシサイクリン水を投与すると、Snailが、H358tet−on Snail腫瘍内で誘導される(下側の図)。ドキシサイクリンを投与された動物に由来する腫瘍内のすべての細胞でSnail染色が見られる。上記したように、Snail発現は、E−カドヘリンの明らかな下方制御、およびビメンチンの上方制御をもたらした。(C)動物にドキシサイクリン水を投与すると、Zeb1が、H358tet−on Zeb1腫瘍内で誘導される。ほとんどの細胞が、ドキシサイクリン投与によって、Zeb1を発現したが、すべての細胞において検出可能であったわけではない(下側の図)。他のモデル同様、ドキシサイクリン水を投与されていない動物における同種の腫瘍に較べて、E−カドヘリンが下方制御され、ビメンチンが上方制御された。E−カドヘリンおよびビメンチンの発現パターンは、腫瘍全般にわたって一致していたわけではなく、Zeb1を発現するか、発現しない細胞の塊と相関している可能性がある。 インビボにおけるEMT遺伝子誘導の増殖への効果。H358細胞におけるaTGFβ、Snail、およびZebの発現によって誘導されるドキシサイクリン依存性EMT様転換は、皮下異種移植片における腫瘍細胞の増殖をさまざまな程度に遅延させる。(A)ドキシサイクリン(dox)で処理した場合、または処理しなかった場合における、増殖1週目(黒棒);2週目(暗灰色棒);3週目(明灰色棒)のH358tet on−aTGFβ異種移植片の平均腫瘍体積。 インビボにおけるEMT遺伝子誘導の増殖への効果。H358細胞におけるaTGFβ、Snail、およびZebの発現によって誘導されるドキシサイクリン依存性EMT様転換は、皮下異種移植片における腫瘍細胞の増殖をさまざまな程度に遅延させる。(B)ドキシサイクリン(dox)で処理した場合、または処理しなかった場合における、増殖1週目(黒棒);2週目(暗灰色棒);3週目(明灰色棒)のH358tet on−Snail異種移植片の平均腫瘍体積。 インビボにおけるEMT遺伝子誘導の増殖への効果。H358細胞におけるaTGFβ、Snail、およびZebの発現によって誘導されるドキシサイクリン依存性EMT様転換は、皮下異種移植片における腫瘍細胞の増殖をさまざまな程度に遅延させる。(C)ドキシサイクリン(dox)で処理した場合、または処理しなかった場合における、増殖1週目(黒棒);2週目(暗灰色棒);3週目(明灰色棒)のH358tet on−Zeb1異種移植片の平均腫瘍体積。
(発明の詳細な記述)
動物の「癌」という用語は、癌を引き起こす細胞に特有の特徴、例えば、無秩序な増殖、不死性、転移能、急速な成長および増殖、ならびに一定の独特な形態学的特徴を有する細胞が存在することを意味する。しばしば、癌細胞は腫瘍の形をしているが、このような細胞は、動物の体内に単独で存在することもあるし、白血病細胞のように、独立した細胞として血流中を循環することもある。
本明細書において、「細胞増殖」は、例えば、「腫瘍細胞増殖」に関して用いられる場合、別段の記載がない限り、腫瘍学において一般的に使用されているように用いられる。腫瘍学において、この用語は、細胞の再生産(即ち、増殖)速度が、(アポトーシスまたは壊死などによる)細胞死の速度よりも大きい場合に細胞の再生産によって生じ、細胞集団の規模の増大をもたらす細胞数の増加に対して主に使用される。ただし、この増殖の一部は、一定の環境においては、各細胞個体の細胞の大きさ、または細胞質の体積の増加に起因することもある。従って、細胞増殖を阻害する作用剤は、増殖を阻害するか、細胞死を促進するか、またはこの両方によって、これら二つの相反する過程の間の均衡を変えるべく細胞増殖を阻害することができる。
本明細書において、「腫瘍増殖」または「腫瘍転移増殖」は、別段の記載がない限り、腫瘍学における一般的な用法通りに使用される。腫瘍学において、この用語は、腫瘍または腫瘍転移の質量または体積の増加対して主に使用される。
本明細書において、「細胞増殖の異常」は、別段の記載がない限り、正常な調節機構とは別の細胞増殖(例えば、接触阻止の消失)を意味する。これには、(1)変異型チロシンキナーゼを発現するか、受容体型チロシンキナーゼを過剰発現することによって増殖する腫瘍細胞(腫瘍);(2)チロシンキナーゼの異常な活性化が起こる別の増殖性疾患の良性細胞および悪性細胞;(4)受容体型チロシンキナーゼによって増殖する任意の腫瘍;(5)セリン/スレオニンキナーゼの異常な活性化によって増殖する任意の腫瘍;および(6)セリン/スレオニンキナーゼの異常な活性化が起こる別の増殖性疾患の良性細胞または悪性細胞などが含まれる。
本明細書において、「治療する」という用語は、別段の記載がない限り、癌患者における腫瘍増殖、腫瘍転移、または発癌性細胞もしくは腫瘍細胞の増殖の進行を、部分的にまたは完全に逆転、緩和、抑制、または予防することを意味する。本明細書において、「治療」という用語は、別段の記載がない限り、治療行為を意味する。
「治療法」という語句、またはこれと同等の語句は、例えば、癌について使用する場合、動物体内の癌細胞の数量を減少または除去するよう、または癌の症状を緩和するよう設計されているとする処置および一連の行為を意味する。癌または別の増殖性疾患を「治療する方法」は、癌細胞または他の病気が実際になくなることや、細胞数または病気が実際に低下することや、癌またはその他の病気の症状が実際に緩和されることを必ずしも意味するものではない。しばしば、癌を治療する方法は、成功の見込みが低かったとしても行われるが、それでも、動物の病歴および推定余命を考えれば、なお、総合的に有益な一連の行為と見なされる。
「治療上有効な作用剤」という用語は、組織、系、動物、またはヒトの生物学的または医学的な応答を引き出す組成物であって、研究者、獣医、医学者、または他の臨床医が探し求めているものを意味する。
「治療有効量」または「有効量」という用語は、組織、系、動物、またはヒトの生物学的または医学的な応答を引き出す対象化合物または併用物であって、研究者、獣医、医学者、または他の臨床医が探し求めているものの量を意味する。
本発明は、腫瘍細胞が上皮から間葉系への転換(“EMT”;Thiery,J.P.(2002)Nat.Rev.Cancer 2:442−454;Savagner,P.(2001)Bioessays 23:912−923;Kang Y.およびMassague,J.(2004)Cell 118:277−279;Julien−Grille,S.,ら、Cancer Research 63:2172−2178;Bates,R.C.etal.(2003)Current Biology 13:1721−1727;Lu Z.,ら、(2003)Cancer Cell.4(6):499−515)を起こしているか否かに基づいて、どの腫瘍が、タンパク質−チロシンキナーゼ阻害剤(例えば、Thompson,S.ら、(2005)Cancer Res.65(20):9455−9462;米国特許出願60/997,514)に最も効果的に応答するかを決定する方法を提供した研究に由来するものである。この研究によって、上皮細胞は、EGFRキナーゼ阻害剤およびIGF−1Rキナーゼ阻害剤にはよく応答するが、EMT後には、生じた間葉系様細胞は、上記阻害剤に対して感受性がずっと弱くなることが実証された。バイオマーカーを利用して、腫瘍細胞がEMTを起こしているか否かを判定することができる(Thomson,S.ら、(2005)Cancer Res.65(20):9455−9462)。このような研究の結果、腫瘍の浸潤特性および転移性の重要な要素と考えられているこのような間葉系様細胞の発生、増殖、および/または機能を阻害できる作用剤を発見するための新規の治療学的方法が必要であることが明らかになった。
腫瘍のEMT事象の制御に関与する生化学経路を詳細に説明することから始まって、生じた間葉系様腫瘍細胞の特徴を調べることまで、かなりの数の研究が新たに行われている。例えば、間葉系様腫瘍細胞によって産生されたさまざまなタンパク質産物の発現の特異的siRNA阻害剤を用いた実験によって、ある種の遺伝子産物の発現を減少させると、間葉系様腫瘍細胞の増殖を特異的に阻害できることが実証されている。従って、これらの遺伝子にコードされているタンパク質産物の発現を特異的に阻害するか、発現されたタンパク質の生物活性(例えば、ホスホトランスフェラーゼ活性)を特異的に阻害する薬学的作用剤、例えば、細胞外ドメインを有する発現タンパク質に対する特異的抗体、アンチセンス分子、リボザイム、または低分子酵素阻害剤(例えば、タンパク質キナーゼ阻害剤)なども、同様に、間葉系様腫瘍細胞の増殖を特異的に阻害する作用剤であると期待される。このような作用剤とEGFRキナーゼ阻害剤またはIGF−1Rキナーゼ阻害剤を組み合わせたものの抗腫瘍作用は、これらのキナーゼ阻害剤単独の抗腫瘍作用よりも優れているはずである。なぜなら、このような併用剤は、上皮腫瘍細胞および間葉系様腫瘍細胞の両方を効果的に阻害するので、このような作用剤をEGFRキナーゼ阻害剤またはIGF−1Rキナーゼ阻害剤と同時投与すれば、NSCL、膵臓癌、結腸癌、または乳癌などの進行癌を患っている患者の治療に効果があるはずだからである。
間葉系様腫瘍細胞の増殖、またはEMT過程を阻害する作用剤の発見および開発の中心的な標的が同定されたことに鑑み、(例えば、タンパク質キナーゼアッセイ法を用いた)インビトロ・スクリーニング法により同定された作用剤を評価して、これらが、細胞レベルと、インビボの両方において、間葉系様腫瘍細胞の増殖および/または遊走を阻害する予測通りの作用を有するか否かを判定するためのモデルおよび方法が早急に必要とされている。本明細書の実施例に示したデータは、上皮腫瘍細胞株H358は、一種類以上の細胞受容体リガンドと接触させるか、EMT過程を調節することができる一種類以上のタンパク質産物の発現を誘導することによって刺激を受けると、EMTを起こすことができることを実証している。すべての上皮腫瘍細胞株が、刺激されるとEMTを起こすことができるわけではなく、EMTを誘導する最適の方法は細胞株によって異なる。従って、さまざまな方法でEMTを誘導するよう処理されたH358腫瘍細胞を、間葉系様腫瘍細胞を阻害し、この形成を阻止し、またはEMT過程を逆転させることができる作用剤を同定するための方法において、インビトロおよびインビボにおけるモデルとして利用することができる。また、これらの方法は、腎線維症、肝線維症、肺線維症、および中皮腫など、EMT転換に一部起因する線維性疾患を治療するための作用剤を同定する上でも有用である。即ち、腫瘍細胞に適用できると本明細書に記載されている発明はいずれも、EMTを起こす線維性疾患に関与する他の細胞型にも適用可能である。同様に、抗癌剤の同定に有用であると本明細書に記載されている発明はいずれも、線維症を含む病気を治療するための抗線維症剤の同定にも有用である。
本明細書において、「H358細胞」は、CRL−5807としてthe American Tissue Culture Collection(ATCC)から入手可能な細胞株NCI−H358(商標)[H−358;H358としても知られている]の細胞を意味する。
従って、本発明は、腫瘍細胞が上皮から間葉への転換を起こすのを阻害する作用剤を同定する方法であって、上皮腫瘍細胞株H358の細胞試料を、スクリーニング対象である被験作用剤と接触させること、該試料を、H358細胞において上皮−間葉転換を誘導する単一または二重のタンパク質リガンド調製物と接触させること、この量が試料腫瘍細胞のEMT状態を示すものであるバイオマーカーの量を、被験作用剤に接触させていないH358細胞の同一試料における同一のバイオマーカーの量と比較することにより、該被験作用剤が、試料内の腫瘍細胞が上皮から間葉系への転換を起こすことを阻害するか否かを判定すること、および、その結果、該被験作用剤が、腫瘍細胞が上皮から間葉への転換を起こすのを抑制する作用剤であるか否かを判定することを含む方法を提供する。一つの実施態様において、H358細胞において上皮−間葉転換を誘導する単一タンパク質リガンドは、EGF;TGFβ;TNFα;およびIL−4から選択される。別の実施態様において、H358細胞において上皮−間葉転換を誘導する二重タンパク質リガンドは、オンコスタチンM+HGFである。
本明細書において、「単一タンパク質リガンド調製物」は、細胞受容体に対するタンパク質リガンドを含む調製物を意味する。ただし、該リガンドは、例えば、上皮バイオマーカーであるE−カドヘリンの有意の発現低下、および/または間葉系バイオマーカーであるビメンチンの有意の発現上昇によって評価すると、単独で、H358細胞におけるEMTを実質的に誘導することが可能である。本明細書において、「二重タンパク質リガンド調製物」は、異なる細胞受容体に対する2種類のタンパク質リガンドを含む調製物を意味する。ただし、該リガンドはH358細胞におけるEMTを誘導することが可能であり、EMT誘導には、両方のリガンドが必要である(即ち、一方のリガンドは単独では実質的にEMTを誘導しない。)。いずれの調製物も、付加的な化合物またはタンパク質、例えば、細胞栄養物、他の増殖因子、タンパク質リガンドを安定化させる薬剤などを含むことができる。例えば、単一タンパク質リガンド調製物に、EMTを誘導する一種類以上の別のリガンド、または通常はそれだけではEMTを誘導しないリガンドを添加して、僅かながらより完全に近いEMTをもたらすことも可能である。例えば、HGFまたはOSMを、EMT誘導剤であるTGFβに添加して、E−カドヘリン発現による評価によると、僅かながらより完全に近いEMTを生じさせることができる。本明細書において、「TGFβ」は、哺乳動物の活性型TGFβタンパク質であればよく、例えば、ヒトTGFβ−1(TGFB1;NCIB GeneID:7040)、ヒトTGFβ−2(TGFB2;NCIB GeneID:7042)、もしくはヒトTGFβ−3(TGFB3;NCIB GeneID:7043)、またはこれらのヘテロ二量体などであってもよい(Massague J,ら、(1992)Cancer Surv.12:81−103参照)。
本明細書に記載された発明の方法または細胞調製物のいずれにおいても、H358細胞において上皮−間葉転換を誘導する単一タンパク質リガンドは、既知のものであると、まだ発見も合成もなされていないものであるとを問わず、EGF受容体(即ち、NCIB GeneID:1956、または他のHERファミリー受容体を有するヘテロ二量体);TGFβ受容体II(NCIB GeneID:7048);TNFα受容体(TNFRSFlA,CD120aもしくはTNF−Rlとしても知られている;NCIB GeneID:7132);またはIL−4受容体(インターロイキン4受容体(IL4R);NCIB GeneID:3566)に結合して、これを活性化するタンパク質リガンドから選択することができる。例えば、H358細胞において上皮−間葉転換を誘導する単一タンパク質リガンドは、EGF(NCIB GeneID:1950);TGFβ;TNFα(腫瘍壊死因子α;NCIB GeneID:7124);およびIL−4(インターロイキン4;NCIB GeneID:3565)から選択してもよい。その他の例には、EGF受容体リガンド、形質転換増殖因子α(TGF−α;NCIB GeneID:7039)、ヘパリン結合EGF様増殖因子(HB−EGF;NCIB GeneID:1839)、アンフィレグリン(AREG;NCIB GeneID:374)、ベタセルリン(BTC;NCIB GeneID:685)、エピレグリン(EREG;NCIB GeneID:2069)、およびエピジェン(EPGN;NCIB GeneID:255324);TNF受容体リガンド、TNFβ;TGFβ受容体IIリガンド、TGFβ−1、TGFβ−2、およびTGFβ−3、またはこのヘテロ二量体;ならびにIL−4受容体リガンド、インターロイキン−13(IL−13;NCIB GeneID:3596)などがある。上記リガンドタンパク質のヒト型が好ましいが、H358細胞上でヒト受容体を刺激する活性をもち、EMTを誘導する別の動物型(例えば、マウス、ラット、ウサギ、イヌ、サル、ブタなどに由来するもの)がある場合には、これも使用することができる。
本明細書に記載された本発明の方法または細胞調製物のいずれにおいても、H358細胞において上皮−間葉転換を誘導する二重タンパク質リガンドは、オンコスタチン−M受容体(OSMR;NCIB GeneID:9180)に結合して、これを活性化する一つのリガンドに加え、HGF受容体(NCIB GeneID:4233;metプロトオンコジン、Met受容体チロシンキナーゼ、または肝細胞増殖因子受容体としても知られている。)に結合して、これを活性化する一つのリガンドを含むことができる。例えば、H358細胞において上皮−間葉転換を誘導する二重タンパク質リガンドは、オンコスタチン−M(OSM;NCIB GeneID:5008)およびHGF(NCIB GeneID:3082)である。別の実施形態では、H358細胞において上皮−間葉転換を誘導する二重タンパク質リガンドは、オンコスタチン−Mがこの受容体に結合することによって活性化されるシグナル伝達経路を活性化する受容体に結合する一つのタンパク質リガンド(例えば、オンコスタチン−M受容体に結合して、これを活性化するリガンド(例えば、オンコスタチンM))、またはオンコスタチンMがこの受容体に結合することによって活性化されるシグナル伝達経路と同じシグナル伝達経路(即ち、JAK−STAT経路)を活性化する別の受容体に結合するタンパク質リガンド;これに加え、細胞チロシンキナーゼ受容体に結合して、HGFがこの受容体に結合することによって活性化されるシグナル伝達経路と同一の経路(即ち、PI3K経路およびMAPK経路;HGFがMet受容体型チロシンキナーゼに結合して活性化されるもの)を活性化する一つのリガンドを含むことができる。PI3K経路およびMAPK経路を活性化する受容体型チロシンキナーゼは、例えば、IGF1−R、FGFR1、FGFR2、FGFR3、FGFR4、FGF受容体1−4のヘテロ二量体、RON、EGFR、HER−4、HER受容体1−4のヘテロ二量体、VEGFR−1(Flt−1)、VEGFR−2(Flk−1/KDR)、VEGFR−3(Flt−4)、およびPDGFR(αおよびβ受容体ホモ二量体およびヘテロ二量体)などである。従って、二重リガンド調製物中でオンコスタチンMと併用することができる更なるリガンドの例には、IGF−1、IGF−2、FGF1、FGF2、FGF3、FGF4、FGF5、FGF6、FGF7、FGF8、FGF8、FGF10、マクロファージ刺激タンパク質(MSP;RON受容体リガンド)、形質転換増殖因子α(TGF−α)、ヘパリン結合EGF様増殖因子(HB−EGF)、アンフィレグリン(AR)、ベタセルリン(BTC)、エピレグリン(EPR)、エピジェン(EPI)、ニューレグリン(NRG−1(ヘレグリン)、NRG−2、NRG−3、NRG−4)、VEGF−A、VEGF−B、VEGF−C、VEGF−D、VEGF−E、PDGF−AA、PDGF−AB、PDGF−BB、PDGF−CC、およびPDGF−DDなどがある。上記のリガンドタンパク質のヒト型が好ましいがH358細胞上でヒト受容体を刺激する活性をもち、EMTを誘導する別の動物型(例えば、マウス、ラット、ウサギ、イヌ、サル、ブタなどに由来するもの)がある場合には、これも使用することができる。
本明細書に開示された特異的リガンドによるH358細胞におけるEMT誘導により、EMTを誘導する特異的経路を標的とすることが可能となり、そのため、さまざまな作用機序を有することで、一緒になると相乗的に作用することができる抗癌剤を同定することが可能となる。本明細書に開示された、二重リガンドに誘導されるEMTモデルおよびこれに依存する方法は、EMT誘導用の両リガンドに絶対的に依存する。このような二重リガンド調製物によるEMT誘導はこれまで記載されたことがなく、これらを新規の抗癌剤の同定に用いれば、単一リガンドEMT誘導系によって同定された作用剤、または他の二重リガンド系よって同定された作用とは異なった作用機序を有する作用剤を同定する結果ももたらされ得る。
本明細書に挙げられているNCBI GeneID番号は、NCBI Entrez 遺伝子データベース記録のヒト遺伝子に対する一意識別子である(National Center for Biotechnology Information(NCBI),U.S.National Library of Medicine,8600 Rockville Pike,Building 38A,Bethesda,MD 20894;Internet address http://www.ncbi.nlm.nih.gov/)。本明細書において、これらは、本出願の他の箇所で名称および/または頭字語で言及されている遺伝子産物を明確に識別するために用いられる。このようにして同定された遺伝子によって発現されるタンパク質は、本発明の方法で使用できるタンパク質、および、NCBIデータベース(例えば、GENBANK(登録商標))の記録に開示されているように、さまざまなイソ型を含む、これらのタンパク質の配列を代表するものであり、NCBIデータベース(例えば、GENBANK(登録商標))の記録は、参照することにより本明細書に組み込まれる。
本発明の方法または調製物のいずれかにおける上皮腫瘍細胞株H358の細胞試料は、例えば、単層培養中の細胞(例えば、96穴皿のような、組織培養用のプレートまたは皿の中の細胞);例えば、マトリゲル(商標)3D培養、スフェロイド培養、または軟寒天培養などの三次元培養中の細胞(Kim,J.B.,(2005)Seminars in Cancer Biology 15:365−377;Sutherland,R.M.,(1988)Science 240:177−184;Hamilton,G.(1998)Cancer Letters,131:29−34);または、例えば、腫瘍異種移植片など、インビボの細胞であってもよい。「細胞の同一試料」を必要とする本明細書記載の方法において、この語句は、同一条件下で増殖する、本質的に同数の細胞を有する細胞試料を意味する。例えば、ほぼ同数の細胞が入った同一組織培養皿、または同一サイズもしくは類似したサイズの腫瘍異種移植片。
この発現量または活性量が腫瘍細胞のEMT状態を示す数多くのバイオマーカーが知られている(例えば、米国特許出願公開2007/0212738;米国特許出願60/923,463;米国特許出願60/997,514参照)。このようなマーカーは、EMTの特定の段階に特徴的に関係するため、上皮マーカーまたは間葉系マーカーとして分類される傾向にある。特徴的なバイオマーカーは、例えば、タンパク質、コードmRNA、遺伝子プロモーターの活性、転写抑制因子の量、またはプロモーターのメチル化などであり得る。本明細書に記載された方法のいずれにおいても、この発現量が、試料である腫瘍細胞のEMT状態を示すものであるバイオマーカーは、上皮細胞バイオマーカーであってもよい。上皮細胞バイオマーカーは、例えば、E−カドヘリン、サイトケラチン8、サイトケラチン18、P−カドヘリン、またはerbB3などである。さらに別の上皮細胞バイオマーカーは、Brk、γ−カテニン、α1−カテニン、α2−カテニン、α3−カテニン、コネキシン31、プラコフィリン3、ストラチフィン1、ラミニンα−5、およびST14などである。また、本明細書に記載された方法のいずれにおいても、この発現量が、試料である腫瘍細胞のEMT状態を示すものであるバイオマーカーは、間葉系細胞バイオマーカーであってもよい。間葉系細胞バイオマーカーは、例えば、ビメンチン、フィブロネクチン、N−カドヘリン、zeb1、twist、FOXC2、またはsnailなどである。さらに別の間葉系様細胞バイオマーカーは、フィブリリン1、フィブリリン2、コラーゲンα2(IV)、コラーゲンα2(V)、LOXLl、ニドジェン、C11orf9、テネイシン、チューブリンα3、およびエピモルフィンなどである。さらに、その他、当分野において公知であっても、本明細書に記載されているものでも、または未記載のものであっても、任意の上皮細胞または間葉系細胞のバイオマーカーを、本明細書記載の本発明の方法において用いることができる。本明細書に記載された方法のいずれにおいても、複数のバイオマーカー量測定法を用いてEMT状態を評価することもでき、それによって、おそらく、より信頼性の高い評価がもたらされる。例えば、ある上皮および間葉系バイオマーカーの量を評価することもでき、それぞれの相互変化によって、EMTが起こっていることを内部的に確認できる(例えば、適切なバイオマーカーペアは、例えば、E−カドヘリン/ビメンチンである。)。別の実施形態において、上皮バイオマーカーは、上皮ケラチン1−28および71−80から選択される一つ以上のケラチンを含み、間葉系バイオマーカーはビメンチンであり、上皮バイオマーカーおよび間葉系バイオマーカーが同一量で同時発現すると、間葉系様腫瘍細胞であることが示される(米国特許出願60/923,463参照)。本明細書に記載の本発明の方法のいずれにおいて用いられる場合でも、上皮ケラチン1−28および71−80は、本明細書の表2に挙げられているケラチン全部を含む。後者の方法の一つの実施形態において、腫瘍細胞によって発現されるケラチンバイオマーカーの全部または大部分(即ち、50%以上)を検出する方法を用いて(例えば、多特異性抗体または汎特異性(pan−specific)抗体を用いることによって)、上皮ケラチンを評価する。上記の方法の別の実施形態において、上皮ケラチンバイオマーカーの量を測定する場合には、バイオマーカーはケラチン8および/またはケラチン18を含む。
上皮ケラチンおよび間葉系バイオマーカーであるビメンチンの同時発現の測定に関して本明細書において使用されるとき、「同一量での上皮バイオマーカーおよび間葉系バイオマーカーの同時発現」という用語は、(各バイオマーカーを、同程度の条件で、例えば、親和性が全く同じ抗体、長さが全く同じ核酸プローブ、同一の検出法などを用いて測定すると仮定すれば、)間葉系バイオマーカー量の上皮バイオマーカー量に対する比が約10:1〜約1:10の範囲にあることを意味する。
この量が試料である腫瘍細胞のEMT状態を示すものであるバイオマーカーの量を測定する工程を含む本明細書記載の方法のいずれかの別の実施形態において、該バイオマーカーは、腫瘍細胞がEMTを起こすと、遺伝子プロモーターの活性が変化するものであってもよい。このようなプロモーター活性は、プロモーター−レポーター構築物を腫瘍細胞に組み込んでレポーター活性を測定することによって容易に評価できる。一つの実施形態において、上皮バイオマーカー遺伝子プロモーターの活性は、上皮バイオマーカー遺伝子プロモーター−レポーター遺伝子構築物をH358細胞に包含させて、該プロモーターレポーター活性をレポーター遺伝子の発現量または活性によって観察できるようにすることによって評価される。例えば、上皮バイオマーカー遺伝子プロモーター−レポーター遺伝子構築物は、E−カドヘリンプロモーター−蛍ルシフェラーゼ構築物であってもよい。別の実施形態において、間葉系バイオマーカー遺伝子プロモーターの活性は、間葉系バイオマーカー遺伝子プロモーター−レポーター遺伝子構築物をH358細胞に包含させて、該プロモーターレポーター活性をレポーター遺伝子の発現量または活性によって観察できるようにすることによって評価される。例えば、間葉系バイオマーカー遺伝子プロモーター−レポーター構築物は、ビメンチンプロモーター−蛍ルシフェラーゼ構築物であってもよい。プロモーター−レポーター構築物は、核酸構築物を細胞に移入するための標準的な技術(例えば、形質移入法、電気穿孔法)を用いて、安定した改変細胞株として、H358細胞に恒久的に組み込むか、または一過性的に発現させることができる。また、幾つかのバイオマーカーを同時に観察するために、複数のプロモーター−レポーター遺伝子構築物を用いることができる。例えば、E−カドヘリン−蛍ルシフェラーゼ構築物およびビメンチンプロモーター−ウミシイタケルシフェラーゼ構築物を、例えば、腫瘍細胞がEMTを起こすにつれて、E−カドヘリン遺伝子が抑制されることと、ビメンチン遺伝子が誘導されることを同時に観察するために用いることができる。
本発明は、上皮−間葉転換を起こした腫瘍細胞を阻害する作用剤を同定する方法であって、上皮腫瘍細胞株H358の細胞試料を、単一または二重のタンパク質リガンド調製物と接触させて、H358細胞内で上皮−間葉転換を誘導すること、該細胞試料をスクリーニングすべき被験作用剤と接触させること、該被験作用剤が間葉系様H358の細胞増殖を阻害するか否かを判定すること、このようにして、これが上皮−間葉転換を起こした腫瘍細胞の増殖を阻害する作用剤であるか否かを決定することからなる方法も提供する。一つの実施形態において、H358細胞における上皮−間葉転換を誘導する単一タンパク質リガンドは、EGF;TGFβ;TNFα;およびIL−4から選択される。別の実施形態において、H358細胞における上皮−間葉転換を誘導する二重タンパク質リガンドは、オンコスタチンM+HGFである。この方法の別の実施形態は、被験作用剤が、上皮―間葉転換を起こした腫瘍細胞の増殖を阻害するか否かを判定する工程の後に、間葉系H358腫瘍細胞の増殖を阻害する作用剤が、上皮H358腫瘍細胞の増殖も阻害するか否かを判定すること、および、その結果、これが上皮から間葉系への転換を起こした腫瘍細胞の増殖を特異的に阻害する作用剤であるか否かを決定する工程という更なる工程を含む。上記方法の一実施形態において、上皮−間葉転換を起こした腫瘍細胞の増殖を阻害する作用剤は、該腫瘍細胞のアポトーシスを促進することによって増殖を阻害するものと判定される。上記の方法の別の実施形態において、上皮から間葉系への転換を起こした腫瘍細胞の増殖を阻害する作用剤は、該腫瘍細胞の増殖を阻害することによって増殖を抑制するものと判定される。
また、本発明は、間葉系様腫瘍細胞が間葉から上皮への転換を起こすのを促進する作用剤を同定する方法であって、上皮腫瘍細胞株H358の細胞試料を、単一または二重のタンパク質リガンド調製物と接触させて、H358細胞において、上皮−間葉転換を誘導すること、該細胞試料を、スクリーニング対象である被験作用剤と接触させること、この量が試料腫瘍細胞のEMT状態を示すものであるバイオマーカーの量を、被験作用剤に接触させていない間葉系様H358細胞の同一試料における同一のバイオマーカーの量と比較することにより、該被験作用剤が、間葉系から上皮への転換を起こすよう試料内の間葉系様H358細胞を刺激するか否かを判定すること、および、その結果、該被験作用剤が、間葉系から上皮への転換を起こすよう間葉系様腫瘍細胞を刺激する作用剤であるか否かを判定することを含む方法も提供する。一つの実施形態において、H358細胞において上皮−間葉転換を誘導する単一タンパク質リガンドは、EGF;TGFβ;TNFα;およびIL−4から選択される。別の実施形態において、H358細胞において上皮−間葉転換を誘導する二重タンパク質リガンドは、HGF+オンコスタチンMである。
また、本発明は、上皮−間葉転換を起こした腫瘍細胞の増殖を阻害する化合物を含む組成物を調製する方法であって、上皮腫瘍細胞株H358の細胞試料をスクリーニング対象である被験作用剤と接触させること、該試料を、単一または二重のタンパク質リガンド調製物と接触させて、H358細胞における上皮−間葉転換を誘導すること、この量が試料腫瘍細胞のEMT状態を示すものであるバイオマーカーの量を、被験作用剤に接触させていないH358細胞の同一試料における同一のバイオマーカーの量と比較することにより、該被験作用剤が、試料内の腫瘍細胞が上皮から間葉系への転換を起こすことを阻害するか否かを判定すること、および、その結果、該被験作用剤が、腫瘍細胞が上皮から間葉への転換を起こすのを抑制する作用剤であるか否かを判定すること、およびこうして同定された被験作用剤を担体と混合して、前記組成物を調製することを含む方法も提供する。
また、本発明は、上皮−間葉転換を起こした腫瘍細胞の増殖を阻害する化合物を含む組成物を調製する方法であって、上皮腫瘍細胞株H358の細胞試料を、単一または二重のタンパク質リガンド調製物と接触させて、H358細胞における上皮−間葉転換を誘導すること、該試料を、スクリーニング対象である被験作用剤と接触させること、該被験作用剤が、間葉系様H358細胞の増殖を阻害するか否かを判定すること、および、その結果、該被験作用剤が、上皮から間葉への転換を起こした腫瘍細胞の増殖を阻害する作用剤であるか否かを判定すること、およびこうして同定された被験作用剤を担体と混合して、前記組成物を調製することを含む方法も提供する。
また、本発明は、上皮−間葉転換を起こした腫瘍細胞の増殖を阻害する化合物を含む組成物を調製する方法であって、上皮腫瘍細胞株H358の細胞試料を、単一または二重のタンパク質リガンド調製物と接触させて、H358細胞における上皮−間葉転換を誘導すること、該試料を、スクリーニング対象である被験作用剤と接触させること、この量が試料腫瘍細胞のEMT状態を示すものであるバイオマーカーの量を、被験作用剤に接触させていない間葉系様H358細胞の同一試料における同一のバイオマーカーの量と比較することにより、該被験作用剤が、間葉系から上皮への転換を起こすよう試料内の間葉系様H358細胞を刺激するか否かを判定すること、および、その結果、該被験作用剤が、間葉系から上皮への転換を起こすよう間葉系様腫瘍細胞を刺激する作用剤であるか否かを判定すること、およびこうして同定された被験作用剤を担体と混合して、前記組成物を調製することを含む方法も提供する。
また、本発明は、抗癌剤の同定に使用される間葉系様腫瘍細胞調製物であって、前記腫瘍細胞調製物は上皮腫瘍細胞株H358の細胞試料を、単一もしくは二重のタンパク質リガンド調製物と接触させて、H358細胞における上皮−間葉転換を誘導することを含み、ここでH358細胞において上皮−間葉転換を誘導する単一タンパク質リガンドが、EGF;TGFβ;TNFα;およびIL−4から選択され、H358細胞において上皮−間葉転換を誘導する二重タンパク質リガンドが、オンコスタチンM+HGFである方法によって調製される調製物を提供する。
本明細書に記載された方法のいずれに関しても、被験作用剤は、低分子(分子量約5000ダルトン未満)および高分子(例えば、ポリペプチドまたはタンパク質、核酸、糖タンパク質、複合糖質、合成または天然のポリマーなど)を含む、任意の化合物であればよい。従って、被験作用剤は、例えば、コンビナトリアルライブラリー、規定された化学物質、ペプチドおよびペプチド模倣体、オリゴヌクレオチドおよび天然物ライブラリー、アプタマー、ならびにディスプレイ産物(例えば、ファージ・ディスプレイ・ライブラリー)および抗体産物などの他の物質から選択することができる。
また、本発明は、腫瘍細胞が上皮から間葉への転換を起こすのを阻害する作用剤を同定する方法であって、H358細胞における上皮−間葉転換を刺激するタンパク質を誘導的に発現するよう改変されている上皮腫瘍細胞株H358の細胞試料を、スクリーニング対象である被験作用剤と接触させること、該試料を、改変されたH358細胞における上皮−間葉転換を刺激する該タンパク質の発現を誘導する化合物と接触させること、この量が試料腫瘍細胞のEMT状態を示すものであるバイオマーカーの量を、被験作用剤に接触させていない改変H358細胞の同一試料における同一のバイオマーカーの量と比較することにより、該被験作用剤が、試料内の腫瘍細胞が上皮から間葉系へ転換することを阻害するか否かを判定すること、および、その結果、該被験作用剤が、腫瘍細胞が上皮から間葉への転換を起こすのを阻害する作用剤であるか否かを判定することを含む方法も提供する。
本明細書において、「誘導的に発現する」は、例えば、タンパク質を「誘導的に発現する」よう改変されている細胞をいう場合、このタンパク質発現が、タンパク質をコードする遺伝子の転写を調節する誘導剤の存在(もしくは欠如)によってのみ開始されることを意味するが、このような誘導剤は、コードタンパク質に対する遺伝子を、誘導剤に応答するプロモーターの調節下に含む構築物による安定的な形質転換によって細胞の中に好適に組み込まれる(即ち、該タンパク質をコードする遺伝子が、遺伝子発現を調節するヌクレオチド配列に機能的に連結されており、該ヌクレオチド配列は、誘導剤の存在によって、この活性を調節することができるプロモーター配列を含んでいる。)。このような誘導プロモーターの一例は、テトラサイクリン(tet)応答性プロモーターである(例えば、Tet−オン系;例えば、Gossen,M.ら、(1995)Science 268:1766−1769参照)。このような、目的とする特定遺伝子の発現量を調節するための誘導性遺伝子発現システムは、当分野においてよく知られている(例えば、Blau,H.M.およびRossi,F.M.V.(1999)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 96:797−799;Yamamoto,A.ら、(2001)Neurobiology of Disease 8:923−932;Clackson,T.(2000)Gene Therapy 7:120−125参照)。
H358細胞において上皮−間葉転換を刺激するタンパク質を誘導的に発現するよう改変された上皮腫瘍細胞株H358を含む、本明細書記載の方法または細胞調製物のいずれについても、一つの実施形態において、該細胞は、同じように誘導的に発現させることができるプロモーター−レポーター遺伝子構築物も含み、それによって、該プロモーター−レポーター活性を、レポーター遺伝子の発現量もしくは活性によって観察することができようにして、上皮−間葉転換を促進するタンパク質の誘導に成功したか否かを容易に評価するために用いることもできるようにする。このような実施形態の一例では、レポーター遺伝子は蛍ルシフェラーゼまたはウミシイタケルシフェラーゼの遺伝子である。レポーターの量の評価は、例えば、H358細胞のEMT誘導範囲およびEMTを起こした細胞の位置を直ちに観察するために利用することができる。従って、例えば、原発腫瘍から遊走した、即ち転移した、インビボ細胞は、このようなレポーター遺伝子を観察することにより容易に追跡することができる。このように、本発明は、腫瘍細胞が上皮から間葉への転換(および転移)を起こすのを阻害する作用剤を同定する方法であって、H358細胞において上皮−間葉転換を促進するタンパク質、およびレポーター遺伝子産物(例えば、蛍ルシフェラーゼ)を誘導的に発現するよう改変され、および免疫低下した動物において腫瘍異種移植片を形成させることが可能になっている上皮腫瘍細胞株H358の細胞試料を、スクリーニング対象である被験作用剤とインビボで接触させること、該試料を、改変H358細胞における上皮−間葉転換を促進する該タンパク質の発現を誘導する化合物およびレポーター遺伝子産物と接触させること、試料である腫瘍細胞が、原発腫瘍からどの範囲遊走したかを(例えば、レポーター遺伝子産物の画像解析によって)、被験作用剤に接触させていない改変H358細胞の同一試料の遊走範囲と比較することにより、該被験作用剤が、試料内の腫瘍細胞が上皮から間葉系へ転換(および転移)することを阻害するか否かを判定すること、および、その結果、該被験作用剤が、腫瘍細胞が上皮から間葉へ転換(および転移)することを阻害する作用剤であるか否かを決定することを含む方法を提供する。また、インビボでEMT転換から生じた細胞も、外科的単離および免疫組織化学法、または、例えば、本明細書または米国特許出願公開2007/0212738、米国特許出願60/923,463、もしくは米国特許出願60/997,514に記載されているようなバイオマーカーを用いたインサイツ・ハイブリッド形成法によって検出することができる。
上記の方法の一つの実施形態において、誘導的に発現されてH358細胞における上皮−間葉転換を促進するタンパク質はSnailである。この方法の別の実施形態において、誘導的に発現されてH358細胞における上皮−間葉転換を促進するタンパク質はZeb−1である。この方法の別の実施形態において、誘導的に発現されてH358細胞における上皮−間葉転換を促進するタンパク質は、恒常活性型TGFβである。別の実施形態では、誘導的に発現されてH358細胞における上皮−間葉転換を促進するタンパク質は、EMTを促進する別の一つ以上のタンパク質と同時発現させることができる。改変されたH358細胞内で誘導的に発現してEMTを促進することができるタンパク質をコードする、さらに別のEMT原因遺伝子には、同時発現されるHGFおよびOSM;腫瘍壊死因子α(TNFα);恒常活性型cMET受容体;活性化Srcキナーゼ(例えば、v−SrcまたはSrcのY530F変異体);IL−4;IL−13;EGF、形質転換増殖因子α(TGF−α)、ヘパリン結合性EGF様増殖因子(HB−EGF)、アンフィレグリン(AR)、ベタセルリン(BTC)、エピレグリン(EPR)、エピジェン(EPI);およびTNFβなどがあるが、これらに限定されない。同様に、H358細胞内で誘導的に発現されて上皮−間葉転換を促進するタンパク質を伴う、本明細書記載の他の方法または細胞調製物のいずれにおいても、該タンパク質は、上記の例のいずれであってもよい。
これらの方法の一つの実施形態において、Tet調節プロモーターを用いて、H358細胞における上皮−間葉転換を促進するタンパク質を誘導的に発現させる(例えば、Tet−on系)。この方法の一つの実施形態において、改変されたH358細胞における上皮−間葉転換を促進するタンパク質の発現を誘導する化合物は、ドキシサイクリンである。使用可能な他の誘導剤には、テトラサイクリンおよびアンヒドロテトラサイクリンが含まれるが、これらに限定されない。同様に、H358細胞内で誘導的に発現されて上皮−間葉転換を促進するタンパク質を伴う、本明細書記載の他の方法または細胞調製物のいずれにおいても、該タンパク質を誘導的に発現させるために使用されるプロモーターおよび誘導因子は、上記の例のいずれであってもよい。誘導系は、テトラサイクリン制御型プラスミド、例えば、Tet−onおよびTet−off系などである。
上記の方法において、この量が、試料である腫瘍細胞のEMT状態を示すものであるバイオマーカーは、例えば、上皮細胞バイオマーカー、例えば、E−カドヘリン、サイトケラチン8、サイトケラチン18、P−カドヘリン、もしくはerbB3、または上皮バイオマーカー遺伝子プロモーターの活性である。一つの実施形態において、上皮バイオマーカー遺伝子プロモーターの活性は、改変H358細胞にヒト上皮バイオマーカー遺伝子プロモーター−レポーター遺伝子構築物を含ませて、該プロモーター−レポーターの活性をレポーター遺伝子の発現量または活性によって観察できるようにすることにより評価することができる。一つの実施形態において、上皮バイオマーカー遺伝子プロモーター−レポーター遺伝子構築物は、E−カドヘリンプロモーター−蛍ルシフェラーゼ構築物である。利用可能な上皮プロモーターの更なる例には、以下の遺伝子プロモーターが含まれる:ヒトELF3(即ち、E74様因子3(etsドメイン転写因子、上皮特異的)、GeneID:1999)などがある。別の実施形態において、ヒト上皮細胞に特有であり(Savagner,P.ら、(1994)Mol Biol Cell.5(8):851−862;Oltean,S.ら、(2006)Proc Natl Acad Sci USA.103(38):14116−14121;Ghigna,C.ら、(2005)Mol Cell.20(6):881−890;Bonano,V.I.ら、(2007)Nat Protoc.2(9):2166−2181)、およびEMT後は機能しないRNA転写スプライシング機構を、EMT状態のマーカーとして利用することができる。例えば、このような上皮特異的スプライシングに必要な配列を、H358細胞に取り込まれたプロモーター−ルシフェラーゼ構築物(例えば、CMV−プロモーター−蛍ルシフェラーゼ構築物)の中に包含させて、上皮状態のときにのみ活性型ルシフェラーゼが発現されるようにすれば、ルシフェラーゼの発現または活性の低下によって、EMT誘導を容易に観察できる。別の実施形態において、ヒト上皮細胞内で特異的に発現され(例えば、Hurteau,G.J.ら、(2007)Cancer Research 67:7972−7976;Christoffersen,N.R.ら、(2007)RNA 13:1172−1178;Shell,S.et al(2007)Proc.Natl.Acad.Sci.104(27):11400−11405参照)、相補的核酸配列含む転写物の翻訳を低下または劣化させるmiRNAをEMT状態のマーカーとして利用することができる。例えば、このようなmiRNAに相補的な配列を、H358細胞に取り込まれたプロモーター−ルシフェラーゼ構築物(例えば、CMV−プロモーター−蛍ルシフェラーゼ構築物)の中に包含させて、上皮状態では活性型ルシフェラーゼが発現されないようにすれば、ルシフェラーゼの発現もしくは活性の増加によって、EMT誘導を容易に観察することができる。同様に、H358細胞内で誘導的に発現されて上皮−間葉転換を促進するタンパク質を伴う、本明細書記載の他の方法のいずれにおいても、この量が試料である腫瘍細胞のEMT状態を示すものであるバイオマーカーは、上記の例のいずれであってもよい。
上記の方法において、この量が、試料である腫瘍細胞のEMT状態を示すものであるバイオマーカーは、例えば、間葉系細胞バイオマーカー、例えば、ビメンチン、フィブロネクチン、N−カドヘリン、zeb1、twist、FOXC2、もしくはsnail、または間葉系バイオマーカー遺伝子プロモーターの活性である。一つの実施形態において、間葉系バイオマーカー遺伝子プロモーターの活性は、改変H358にヒト間葉系バイオマーカー遺伝子プロモーター−レポーター遺伝子構築物を含ませて、該プロモーター−レポーター活性を、レポーター遺伝子の発現量または活性によって観察できるようにして評価することができる。一つの実施形態において、間葉系バイオマーカー遺伝子プロモーター−レポーター遺伝子構築物は、ヒトビメンチンプロモーター−蛍ルシフェラーゼ構築物である。使用可能な間葉系プロモーターの更なる例は、以下のヒト遺伝子由来のプロモーターなどである:S100A4(即ち、S100カルシウム結合性タンパク質A4(FSPlとしても知られている。)、GeneID:6275)、SPARC(即ち、分泌タンパク質、酸性、システインに富む(オステオネクチン)、GeneID:6678)、IL−11(即ち、インターロイキン11、GeneID:3589)、PCOLCE2(即ち、プロコラーゲンC−エンドペプチダーゼエンハンサー2、GeneID:26577)、COL6A2(即ち、コラーゲン、VI型、α2、GeneID:1292)、TFPI2(即ち、組織因子経路阻害因子2)、GeneID:7980)、FBNl(即ち、フィブリリン1、GeneID:2200)、Zeb1(即ち、ジンクフィンガーEボックス結合ホメオボックス1、GeneID:6935)、およびCHST2(即ち、糖質(N−アセチルグルコサミン−6−O)硫酸転移酵素2、GeneID:9435)。別の実施形態において、ヒト間葉系細胞に特有であり(Savagner,P.ら、(1994)Mol Biol Cell.5(8):851−862;Oltean,S.ら、(2006)Proc Natl Acad Sci USA.103(38):14116−14121;Ghigna,C.ら、(2005)Mol Cell.20(6):881−890;Bonano,V.I.ら、(2007)Nat Protoc.2(9):2166−2181)、およびEMT以前には機能しない、上皮細胞におけるRNA転写スプライシング機構を、EMT状態のマーカーとして利用することができる。例えば、このような間葉系特異的スプライシングに必要な配列を、H358細胞に取り込まれたプロモーター−ルシフェラーゼ構築物(例えば、CMV−プロモーター−蛍ルシフェラーゼ構築物)の中に包含させて、間葉系状態のときにのみ活性型ルシフェラーゼが発現されるようにすれば、ルシフェラーゼの発現または活性の上昇によって、EMT誘導を容易に観察できる。別の実施形態において、ヒト間葉系細胞内で特異的に発現され(例えば、Hurteau,G.J.ら、(2007)Cancer Research 67:7972−7976;Christoffersen,N.R.ら、(2007)RNA 13:1172−1178;Shell,S.et al(2007)Proc.Natl.Acad.Sci.104(27):11400−11405参照)、相補的核酸配列を含む転写物の翻訳を低下または劣化させるmiRNAをEMT状態のマーカーとして利用することができる。例えば、このようなmiRNAに相補的な配列を、H358細胞に取り込まれたプロモーター−ルシフェラーゼ構築物(例えば、CMV−プロモーター−蛍ルシフェラーゼ構築物)の中に包含させて、間葉系状態では活性型ルシフェラーゼが発現されないようにすれば、ルシフェラーゼの発現もしくは活性の低下によって、EMT誘導を容易に観察することができる。同様に、H358細胞内で誘導的に発現されて上皮−間葉転換を促進するタンパク質を伴う、本明細書記載の他の方法のいずれにおいても、この量が試料である腫瘍細胞のEMT状態を示すものであるバイオマーカーは、上記の例のいずれであってもよい。
改変H358細胞内にバイオマーカー遺伝子プロモーター−レポーター遺伝子構築物を、バイオマーカープロモーター活性を観察するために含む、本明細書記載の方法または細胞調製物のいずれにおいても、EMT状態を評価するために複数のバイオマーカーを同時に観察することができるよう、一種類よりも多いバイオマーカー遺伝子プロモーター−レポーター遺伝子構築物を用いることができる。例えば、一つの実施形態において、上皮バイオマーカー遺伝子プロモーター−レポーター遺伝子構築物および間葉系バイオマーカー遺伝子プロモーター−レポーター遺伝子構築物の両方を用いて、上皮バイオマーカー遺伝子プロモーター活性の低下および間葉系バイオマーカー遺伝子プロモーター活性の上昇の両方を、EMTの過程で観察することができるようにする。例えば、上皮バイオマーカー遺伝子プロモーター−レポーター遺伝子構築物は、E−カドヘリンプロモーター−蛍ルシフェラーゼ構築物であってもよく、間葉系バイオマーカー遺伝子プロモーター−レポーター遺伝子構築物はビメンチンプロモーター−ウミシイタケルシフェラーゼ構築物であってもよい。別個に観察可能な2種類の異なるレポーター遺伝子(例えば、異なった固有波長の光を放出することを含む発光反応に関与する生成物を産生する2種類のルシフェラーゼ;例えば、Hawkins,E.H.ら、(2002)Dual−Glo(商標)Luciferase Assay System:Convenient dual−reporter measurements in 96−および384−well plates.Promega Notes 81,22−6;Nieuwenhuijsen BW.ら、(2004)J Biomol Screen.8,676−84参照)を用いることによって、両方のプロモーターを同時に観察することができる。同様に、別個に観察可能な2種類の異なるレポーター遺伝子を用いることによって、上皮または間葉系に特異的なmiRNAまたはスプライシング機構に関連した、本明細書において上記記載のバイオマーカーの2種類以上を同時に観察することができる。
レポーター遺伝子の発現量を評価することによって、バイオマーカープロモーター活性を観察するために、改変H358細胞内にバイオマーカー遺伝子プロモーター−レポーター遺伝子構築物を含む、本明細書記載の方法または細胞調製物のいずれにおいても、レポーター遺伝子は、発現されたタンパク質または酵素の活性によって、この量を容易に測定できるタンパク質を発現する異種遺伝子であってもよい。適当なレポーター遺伝子は、蛍(フォチナス・フィラリス(Photinus pyralis))ルシフェラーゼ、ウミシイタケ(レニラ・レニホルミス(Renilla reniformis))ルシフェラーゼ、コペポーダ(ガウシア・プリンケプス(Gaussia princeps))ルシフェラーゼ、緑色蛍光タンパク質(GFP)、赤色蛍光タンパク質(RFP)などである(例えば、Hawkins,E.H.ら、(2002)Dual−Glo(商標)Luciferase Assay System:Convenient dual−reporter measurements in 96−および384−well plates.Promega Notes 81,22−6;Nieuwenhuijsen BW.ら、(2004)J.Biomol.Screen.8,676−84;Verhaegen M.およびChristopoulos T.K.(2002)Anal.Chem.,74:4378−4385;Tannous,B.A.,ら、(2005)Mol.Ther.,11:435−443;Hoffmann,R.M.(2004)Acta Histochemica 106(2):77−87);Hoffmann,R.M.(2008)Methods in Cell Biol.85:485−495参照)。コペポーダルシフェラーゼは、これが発現されている細胞から分泌されるタンパク質であるため、本発明のいずれの方法においても、インビボで増殖している細胞(例えば、腫瘍異種移植片)から、培養細胞の増殖培地、または血液、またはその他の生体液の中に分泌されたレポーター活性を観察できるようになる可能性がある。
上記の方法の一つの実施形態において、H358細胞における上皮−間葉転換を促進するタンパク質を誘導的に発現するよう改変されている上皮腫瘍細胞株H358の細胞試料は、インビボ試料、例えば、動物の体内で増殖する異種移植片(例えば、免疫低下マウスまたはラット)などである。同様に、H358細胞内で誘導的に発現されて、上皮−間葉転換を刺激するタンパク質を伴う、本明細書記載の他の方法または細胞調製物のいずれにおいても、上皮腫瘍細胞株H358の細胞試料は、上記した通り、インビボ試料であってもよい。
また、本発明は、H358細胞における上皮−間葉転換を促進するタンパク質を誘導的に発現するよう改変されている上皮腫瘍細胞株H358の細胞試料を含む動物モデルであって、該細胞試料が異種移植片である動物モデルも提供する。この動物モデルの一つの実施形態において、動物は免疫不全動物(例えば、Foxn1nuマウスとしても知られているヌードマウスなどの免疫不全マウス;またはNOG(NOD/Shi−scid/IL−2Rγnull)マウス;SCIDマウス;またはNOD/scidマウスなど)である。
また、本発明は、上皮−間葉転換を起こした腫瘍細胞を阻害する作用剤を同定する方法であって、H358細胞における上皮−間葉転換を促進するタンパク質を誘導的に発現するよう改変されている上皮腫瘍細胞株H358の細胞試料を、該タンパク質発現を誘導して細胞内で上皮−間葉転換を誘導する化合物と接触させること、該細胞試料を、スクリーニング対象である被験作用剤と接触させること、該被験作用剤が、間葉系様H358細胞の増殖を阻害するか否かを判定すること、および、その結果、該被験作用剤が、上皮−間葉転換を起こした腫瘍細胞の増殖を阻害する作用剤であるか否かを決定することを含む方法も提供する。この方法の別の実施形態は、該被験作用剤が、上皮−間葉転換を起こした腫瘍細胞の増殖を抑制するか否かを判定する工程の後に、間葉系様H358腫瘍細胞の増殖を阻害する作用剤が、上皮H358腫瘍細胞の増殖も阻害するか否かも判定し、次いで、該被験作用剤が、上皮−間葉転換を起こした腫瘍細胞の増殖を特異的に阻害する作用剤であるか否かを決定する更なる工程を含む。上記の方法の一実施形態において、上皮−間葉転換を起こした腫瘍細胞の増殖を阻害する作用剤は、該腫瘍細胞のアポトーシスを促進することによって増殖を阻害することが明らかになっている。上記の方法の別の実施形態において、上皮−間葉転換を起こした腫瘍細胞の増殖を阻害する作用剤は、該腫瘍細胞の増殖を抑制することによって増殖を阻害することが明らかになっている。
また、本発明は、間葉系様腫瘍細胞が間葉から上皮への転換を起こすのを促進する作用剤を同定する方法であって、H358細胞における上皮−間葉転換を促進するタンパク質を誘導的に発現するよう改変されている上皮腫瘍細胞株H358の細胞試料を、該タンパク質発現を誘導して細胞内で上皮−間葉転換を誘導する化合物と接触させること、該細胞試料を、スクリーニング対象である被験作用剤と接触させること、この量が試料腫瘍細胞のEMT状態を示すものであるバイオマーカーの量を、被験作用剤に接触させていない間葉系様H358細胞の同一試料における同一のバイオマーカーの量と比較することにより、該被験作用剤が、間葉系から上皮への転換を起こすよう試料内の間葉系様H358細胞を刺激するか否かを判定すること、および、その結果、該被験作用剤が、間葉系から上皮への転換を起こすよう間葉系様腫瘍細胞を刺激する作用剤であるか否かを決定することを含む方法も提供する。
また、本発明は、抗癌剤の同定に使用される腫瘍細胞調製物であって、H358細胞における上皮−間葉転換を促進するタンパク質を誘導的に発現するよう改変されている上皮腫瘍細胞株H358の細胞試料を含む腫瘍細胞調製物も提供する。一つの実施形態において、腫瘍細胞調製物は、間葉系バイオマーカー遺伝子プロモーターの活性をレポーター遺伝子の量または活性を観察することによって評価できるよう、改変H358細胞内に間葉系バイオマーカー遺伝子プロモーター−レポーター遺伝子構築物も含む。一つの実施形態において、間葉系バイオマーカー遺伝子プロモーター−レポーター遺伝子構築物はビメンチン−蛍ルシフェラーゼ構築物である。別の実施形態において、腫瘍細胞調製物は、上皮バイオマーカー遺伝子プロモーターの活性をレポーター遺伝子の量または活性を観察することによって評価できるよう、改変H358細胞内に上皮バイオマーカー遺伝子プロモーター−レポーター遺伝子構築物を含む。一つの実施形態において、上皮バイオマーカー遺伝子プロモーター−レポーター遺伝子構築物は、E−カドヘリン−蛍ルシフェラーゼ構築物である。上記細胞調製物において、誘導的に発現されてH358細胞における上皮−間葉転換を促進するタンパク質は、このような細胞調製物を利用する、本明細書上記記載の方法において使用するために同定されたタンパク質のうちのいずれであってもよい(例えば、Snail、Zeb1など)。この細胞調製物の一実施形態において、Tet調節プロモーターを用いて、H358細胞における上皮−間葉転換を促進するタンパク質を(例えば、ドキシサイクリン、またはテトラサイクリンを用いて)誘導的に発現させる。上記実施形態において、バイオマーカー遺伝子プロモーター−レポーター遺伝子構築物は、改変H358細胞によって安定的に発現される。従って、本発明は、抗癌剤の同定に使用するために、上皮−間葉転換を促進するタンパク質を誘導する前に、上皮H358腫瘍細胞調製物を、次いで、上皮−間葉転換を促進するタンパク質を誘導した後に、間葉系様腫瘍細胞調製物を提供する。本明細書で説明したように、これらの細胞調製物を、被験作用剤のスクリーニングに使用して、どちらかの細胞型を阻害する作用剤を同定するか、EMTを阻害するか、METを促進する作用剤を発見することができる。
本発明の方法に関して、腫瘍細胞によって発現される上皮バイオマーカーまたは間葉系バイオマーカーには、腫瘍細胞の転換状態を示す分子マーカーおよび細胞マーカーが含まれ得る。好適な実施形態において、バイオマーカーは、腫瘍細胞の特定の転換状態に特徴的な、即ち、上皮特性または間葉系特性を示す腫瘍細胞に特徴的な個別のマーカータンパク質、またはこれをコードするmRNAである。別の実施形態では、一定の環境において、バイオマーカーは、細胞の高分子によって腫瘍細胞内で産生される、上皮状態または間葉系状態のいずれかに特徴的な形態学的パターンであってもよい。従って、形態学的細胞解析法を用いて、腫瘍細胞の上皮状態または間葉系状態についての情報を提供することができる。更なる実施形態において、腫瘍細胞の転換状態を示すバイオマーカーは、E−カドヘリン遺伝子(CDH1)プロモーターのメチル化である。CDH1プロモーターのメチル化は、腫瘍細胞がEMT転換を起こしたことを示すものである。
Figure 2011516826
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表1には、本明細書に記載されている本発明の方法を実施する際に使用することができる上皮分子バイオマーカーまたは間葉系分子バイオマーカーの例をコードする遺伝子が列挙されている。上皮または間葉系の分子バイオマーカーは、これらの遺伝子によって発現される産物を含み、これらの変異体も含むが、これらは、例えば、発現されたmRNAもしくはタンパク質、スプライス変異体、翻訳中もしくは翻訳後修飾されたタンパク質、多型変異体などである。一つの実施形態において、バイオマーカーは、フィブロネクチン1遺伝子によって発現されるスプライス変異体である胎児性EDBフィブロネクチンである(Kilian,O.ら、(2004)Bone 35(6):1334−1345)。この胎児性フィブロネクチンを測定することの考えられる利点は、間葉系様腫瘍を周囲の間質組織から容易に識別できる点である。表2には、本明細書に記載されている本発明の方法の一定の実施形態であって、上皮ケラチンおよび間葉系バイオマーカーであるビメンチンが同じようなレベルでの同時発現することが、間葉系細胞であることを示すものである実施形態を実施する際に使用することができる分子バイオマーカーの例をコードする遺伝子が列挙されている。これらの分子バイオマーカーは、これらの遺伝子によって発現される産物を含み、これらの変異体も含むが、これらは、例えば、発現されたmRNAもしくはタンパク質、スプライス変異体、翻訳中もしくは翻訳後修飾されたタンパク質、多型変異体などである。
本明細書記載の方法のいずれかの別の実施形態において、該方法において利用される間葉系バイオマーカーは、ヒト転写抑制因子であるSnail(NCBI GeneID:6615)、Zeb1(NCBI GeneID:6935)、Twist(NCBI GeneID:7291)、Sip1(NCBI GeneID:8487)、およびSlug(NCBI GeneID:6591)から選択される。
本発明の方法の別の実施形態において、間葉系バイオマーカーは、腫瘍細胞におけるEMTの結果として転写が抑制される遺伝子のプロモーターのメチル化である。この方法では、高レベルの腫瘍細胞間葉系バイオマーカーは、該プロモーターのメチル化が容易に検出できること(例えば、プロモーターメチル化部位由来のメチル化特異的なPCR増幅核酸産物を検出する過程での強いシグナル)を本質的に意味し、一方、低レベルの腫瘍細胞間葉系バイオマーカーは、該プロモーターのメチル化が全く検出されないか低いこと(例えば、プロモーターメチル化部位由来のメチル化特異的なPCR増幅核酸産物を検出する過程でシグナルが全くないか比較的弱いこと)を本質的に意味する。この方法の一つの実施形態において、腫瘍細胞におけるEMTの結果として転写が抑制される遺伝子は、E−カドヘリン遺伝子(即ち、CDH1;NCBI GeneID:999)である。この方法の一つの実施形態において、腫瘍細胞におけるEMTの結果として転写が抑制される遺伝子は、γ−カテニン遺伝子(即ち、NCBI GeneID:3728)である。この方法の別の実施形態において、腫瘍細胞におけるEMTの結果として転写が抑制される遺伝子は、α−カテニン遺伝子(即ち、NCBI GeneID:1495、1496、または29119)である。この方法の別の実施形態において、腫瘍細胞におけるEMTの結果として転写が抑制される遺伝子は、サイトケラチン遺伝子(例えば、NCBI GeneID:3856(ケラチン8)または3875(ケラチン18))である。
本発明のいずれかの方法において用いることができる更なる上皮マーカーの例には、ホスホ−14−3−3ε、14−3−3γ(KCIP−1)、14−3−3σ(ストラチフィン)、14−3−3ζ/δ、ホスホセリン/スレオニンホスファターゼ2A、4F2hc(CD98抗原)、アデニンヌクレオチド輸送体2、アネキシンA3、ATP合成酵素β鎖、リン酸化インスリンレセプター基質p53/p54、バシジン(CD147抗原)、リン酸化CRK関連基質(pl30Cas)、Bcl−X、リン酸化P−カドヘリン、リン酸化カルモジュリン(CaM)、カルパイン−2触媒サブユニット、カテプシンD、コフィリン−1、カルパイン小サブユニット1、カテニンβ1、カテニンδ1(p20カテニン)、シスタチンB、リン酸化DAZ関連タンパク質1、カルボニル還元酵素[NADPH]、ダイアファノス(Diaphanous)関連ホルミン1(DRFl)、デスモグレイン−2、伸長因子1−δ、リン酸化p185erbB2、エズリン(p81)、リン酸化接着斑接着キナーゼ1、リン酸化p94−FER(c−FER)、フィラミンB、リン酸化GRB2関連結合タンパク質1、Rho−GDIα、リン酸化GRB2、GRP78、グルタチオンS−転移酵素P、3−ヒドロキシアシルCoA脱水素酵素、HSP90α、HSP70.1、eIF3p10、eIF−4E、白血球エラスターゼ阻害因子、インポルチン−4、インテグリンα6、インテグリンβ4、リン酸化サイトケラチン17、サイトケラチン19、サイトケラチン7、カゼインキナーゼIα、タンパク質キナーゼC、δ、ピルビン酸キナーゼ、アイソザイムM1/M2、リン酸化エルビン(phospho−Erbin)、LIMおよびSH3ドメインタンパク質1(LASP−1)、4F21c(CD98軽鎖)、L−乳酸脱水素酵素A鎖、ガレクチン−3、ガレクチン−3結合タンパク質、リン酸化LIN−7(phospho−LIN−7)ホモログC、MAP(APC結合タンパク質EB1)、マスピン前駆体(プロテアーゼ阻害因子5)、リン酸化Metチロシンキナーゼ(HGF受容体)、混合系統白血病タンパク質2、モノカルボン酸輸送体4、リン酸化C−Myc結合タンパク質(AMY−1)、ミオシン−9、ミオシン軽鎖ポリペプチド6、ニコチンアミドホスホリボシルトランスフェラーゼ、ニバン様(Niban−like)タンパク質(Meg−3)、オルニチンアミノトランスフェラーゼ、リン酸化オクルジン、ユビキチンチオールエステラーゼ、PAFアセチルヒドロラーゼIBβサブユニット、リン酸化分配欠損3(phospho−partitioning−defective3)(PAR−3)、リン酸化プログラム細胞死6−相互作用タンパク質、リン酸化プログラム細胞死タンパク質6、タンパク質ジスルフィドイソメラーゼ、リン酸化プラコフィリン−2、リン酸化プラコフィリン−3、タンパク質ホスファターゼ1、ペルオキシレドキシン5、プロテアソーム活性化因子複合体サブユニット1、プロチモシンα、レチノイン酸誘導タンパク質3、リン酸化DNA修復タンパク質REV1、リボヌクレアーゼ阻害因子、RuvB様1、S−100P、S−100L、カルサイクリン、S100C、リン酸化Sec23A、リン酸化Sec23B、リソソーム膜タンパク質II(LIMPII)、p60−Src、リン酸化アンプラキシン(Amplaxin)(EMS1)、SLP−2、γ−シヌクレイン、腫瘍カルシウムシグナル伝達物質1、腫瘍カルシウムシグナル伝達物質2、トランスゲリン−2、トランスアルドラーゼ、チューブリンβ2鎖、翻訳制御(TCTP)、組織トランスグルタミナーゼ、膜貫通タンパク質Tmp21、ユビキチン結合酵素E2N、UDPグルコシルトランスフェラーゼ1、リン酸化p61−Yes、リン酸化タイトジャンクションタンパク質ZO−1、AHNAK(デスモヨキン)、リン酸化ATP合成酵素β鎖、リン酸化ATP合成酵素δ、低温ショックドメインタンパク質E1、デスモプラキンIII、プレクチン1、リン酸化ネクチン2(CDl12抗原)、リン酸化pl85−Ron、リン酸化SHC1、E−カドヘリン、Brk、γ−カテニン、α1−カテニン、α2−カテニン、α3−カテニン、ケラチン8、ケラチン18、コネキシン31、プラコフィリン3、ストラタフィン1(stratafin 1)、ラミニンα5、ST14、および当分野で知られているその他の上皮バイオマーカーなどがある(例えば、米国特許出願公開2007/0212738;米国特許出願60/923,463;米国特許出願60/997,514参照)。上皮バイオマーカーがリン酸化「タンパク質」である場合、タンパク質自体のリン酸化レベルではなく、タンパク質のリン酸化範囲が、EMT後に変化するパラメーターである。これらのタンパク質のリン酸化レベルの変化も、このタンパク質の一つ以上のチロシン残基のリン酸化レベルが変化したせいであると理解されている(米国特許出願公開2007/0212738)。
本発明のいずれかの方法において用いることができる更なる間葉系マーカーの例には、MMP9(基質メタロプロテイナーゼ9;NCBI GeneID番号:4318)、MHCクラスI抗原Al、アシルCoA不飽和化酵素、LANP様タンパク質(LANP−L)、アネキシンA6、ATP合成酵素γ鎖、BAGファミリー分子シャペロン調節因子2、リン酸化水疱性類天疱瘡抗原、リン酸化タンパク質Clorf77、CDKl(cdc2)、リン酸化クラスリン重鎖1、コンデンシン複合体サブユニット1,3,2−トランス−エノイルCoAイソメラーゼ、DEAHボックスタンパク質9、ルディメンタリー相同体(rudimentary homolog)のリン酸化エンハンサー、リン酸化フィブリラリン、GAPDH(筋肉)、GAPDH(肝臓)、シナプス糖タンパク質SC2、リン酸化ヒストンH1.0、リン酸化ヒストンH1.2、リン酸化ヒストンHl.3、リン酸化ヒストンH1.4、リン酸化ヒストンH1.5、リン酸化ヒストンH1x、リン酸化ヒストンH2AFX、リン酸化ヒストンH2A.o、リン酸化ヒストンH2A.q、リン酸化ヒストンH2A.z、リン酸化ヒストンH2B.j、リン酸化ヒストンH2B.r、リン酸化ヒストンH4、リン酸化HMG−17様3、リン酸化HMG−14、リン酸化HMG−17、リン酸化HMGI−C、リン酸化HMG−I/HMG−Y、リン酸化甲状腺受容体相互作用タンパク質7(TRIP7)、リン酸化hnRNP H3、hnRNP C1/C2、hnRNP F、リン酸化hnRNP G、eIF−5A、NFAT 45kDa、インポルチンβ3、cAMP依存性PK1a、ラミンB1、ラミンA/C、リン酸化ラミニンα3鎖、L−乳酸脱水素酵素B鎖、ガレクチン−1、リン酸化Fezl、ヒアルロン酸結合タンパク質1、リン酸化微小管アクチン架橋因子1、メラノーマ関連抗原4、マトリン−3、リン酸輸送体タンパク質、ミオシン−10、リン酸化N−アシルノイラミン酸シチジルトランスフェラーゼ、リン酸化NHP2様タンパク質1、H/ACA リボ核タンパク質サブユニット1、核小体リンタンパク質p130、リン酸化RNA結合タンパク質Nova−2、ヌクレオフォスミン(NPM)、NADH−ユビキノン酸化還元酵素39kDaサブユニット、リン酸化ポリアデニル酸結合タンパク質2、プロヒビチン、プロヒビチン2、スプライシング因子Prp8、ポリピリミジントラクト結合タンパク質1、パラチモシン、Rab−2A、リン酸化RNA結合タンパク質Raly、推定RNA結合タンパク質3、リン酸化60Sリボソームタンパク質L23、hnRNP A0、hnRNP A2/B1、hnRNP A/B、U2核内低分子リボ核タンパク質B、リン酸化リアノジン受容体3、リン酸化スプライシング因子3Aサブユニット2、snRNPコアタンパク質D3、ネスプリン−1、チロシン−tRNAリガーゼ、リン酸化タンキラーゼ1−BP、チューブリンβ3、アセチルCoAアセチルトランスフェラーゼ、リン酸化bZIP促進因子BEF(Aly/REF;Tho4)、ユビキチン、ユビキチンカルボキシル末端加水分解酵素5、ユビキノール−チトクロムc還元酵素、液胞タンパク質ソーティング16、リン酸化ジンクフィンガータンパク質64、リン酸化AHNAK(デスモヨキン)、ATP合成酵素β鎖、ATP合成酵素δ鎖、リン酸化低温ショックドメインタンパク質El、リン酸化プレクチン1、ネクチン2(CDl12抗原)、pl85−Ron、SHCl、ビメンチン、フィブロネクチン、フィブリリン−1、フィブリリン−2、コラーゲンα2(IV)、コラーゲンα2(V)、LOXLl、ニドゲン、Cl1orf9,テネイシン、N−カドヘリン、胎児性EDBフィブロネクチン、チューブリンα3、エピモルフィン、および当分野で知られているその他の間葉系バイオマーカーなどがある(例えば、米国特許出願公開2007/0212738;米国特許出願60/923,463;米国特許出願60/997,514参照)。間葉系バイオマーカーがリン酸化「タンパク質」である場合、タンパク質自体のリン酸化レベルではなく、タンパク質のリン酸化範囲が、EMT後に変化するパラメーターである。これらのタンパク質のリン酸化レベルの変化も、このタンパク質の一つ以上のチロシン残基のリン酸化レベルが変化したせいであると理解されている(米国特許出願公開2007/0212738)。
上皮バイオマーカーおよび間葉系バイオマーカーの上記の表中のバイオマーカーは、EMT後に発現量(即ち、リン酸化「タンパク質」についてはリン酸化レベル)が変化していると確認されている(例えば、米国特許出願公開2007/0212738、この内容は参照されて本明細書に組み込まれる;米国特許出願公開2006/0211060(2006年3月16日出願);Thomson,S.ら、(2005)Cancer Res.65(20)9455−9462;およびYauch,R.L.ら、(2005)Clin.Can.Res.11(24)8686−8698参照)。
本発明の方法において、バイオマーカーの発現量は、EMTの過程を通して、または、分子バイオマーカーによって示される上皮転換状態または間葉系転換状態のいずれかを発現する腫瘍細胞を比較したときに、この発現量が一定のままである対照用分子(例えば、GAPDH、βアクチン、チューブリンなどの「ハウスキーピング」遺伝子)と比較して評価することができる。また、バイオマーカーの発現量は、他の型の腫瘍細胞のバイオマーカー(即ち、間葉系と比較した場合の上皮)に対して、または同じ組織の非腫瘍細胞、もしくは測定用参照として用いられる別の細胞もしくは組織の由来におけるバイオマーカー量に対して評価することもできる。
本発明の方法において、腫瘍細胞によって発現された上皮バイオマーカーまたは間葉系バイオマーカーの量は、下記でより詳細に説明されているように、例えば、ELISA法、RIA法、免疫沈降法、免疫ブロット法、免疫蛍光顕微鏡法、免疫組織化学法(IHC)、RT−PCR法、インサイツ・ハイブリッド形成法、cDNAマイクロアレイなど、当分野において知られている、遺伝子の発現量を測定するための標準的なバイオアッセイのいずれかを用いて評価することができる。これらの方法の一つの実施形態において、これらの使用は、特定の細胞集団を単離する方法、例えば、レーザー・キャプチャー・マイクロダイセクション(LCM)法と併用される。更なる実施形態において、FACS解析を、免疫蛍光バイオマーカー(例えば、E−カドヘリン)標識化法と併用して、異なった上皮バイオマーカーまたは間葉系バイオマーカーを発現する細胞集団を単離・定量化することができ、その結果、例えば、EMTを起こした細胞の割合を推定することができる(例えば、Xu,Z.ら、(2003)Cell Research 13(5):343−350参照)。
本発明の方法において、腫瘍細胞の上皮バイオマーカーまたは間葉系バイオマーカーのインビボにおける発現量は、腫瘍生検を測定することによって、好ましくは評価される。一つの実施形態において、生検は、腫瘍の複数の領域から採取された試料、または腫瘍の異なった領域から試料を採取して、腫瘍が含む細胞型に関して腫瘍が異種の性質を持つ場合には、代表的な生検標本が得られるようにする方法(例えば、コアニードル生検)を含む。別の実施形態において、腫瘍が、これが含む細胞のEMT状態に関して不均一であり得るとみなされるため、本発明の方法は、好ましくは、異なった細胞型に別々に(例えば、IHC法、または、特定の細胞集団を単離する工程と一体となった解析法を用いて)適用される。または、細胞表面の上皮および/または間葉系バイオマーカー抗体(例えば、E−カドヘリン)を使用することによって、FACS解析法を用いて、EMTのさまざまな段階において、腫瘍細胞の数を単離・定量化することができる。
しかし、別の実施形態において、腫瘍細胞バイオマーカーは、腫瘍もしくは腫瘍細胞から発生する、検出可能レベルのバイオマーカーを含む体液または排出物で評価することができる。本発明において有用な体液または排出物は、血液、尿、唾液、糞便、胸膜液、リンパ液、痰、腹水、前立腺液、脳脊髄液(CSF)、またはその他任意の分泌物もしくはこの派生物などである。血液とは、全血、血漿、血清、またはあらゆる血液派生物を包含する意味である。このような体液または排出物における腫瘍上皮バイオマーカーもしくは腫瘍間葉系バイオマーカーの評価は、観血的サンプリング法が不適切であるか不都合である環境下では、時として好適なこともある。
腫瘍細胞の上皮バイオマーカーもしくは間葉系バイオマーカーの発現を評価するために、腫瘍細胞、またはこれらの腫瘍細胞によって産生されるタンパク質もしくは核酸を含む腫瘍試料を、本発明の方法において用いることができる。これらの実施形態において、バイオマーカーの発現量は、腫瘍細胞試料、例えば、動物から採取した腫瘍生検、または腫瘍から得られた材料(例えば、血液、血清、尿、またはその他、上記したような体液もしくは排出物)を含む別の試料中のマーカーの量(例えば、絶対量または濃度)を測定することによって評価することができる。細胞試料には、当然ながら、試料中のマーカー量を評価する前に、さまざまな周知の採取後の調製技術または貯蔵技術(例えば、核酸および/またはタンパク質の抽出法、固定法、貯蔵法、凍結法、限外ろ過法、濃縮法、泳動法、蒸発法、遠心分離法など)を施すことができる。同様に、腫瘍生検も、例えば、固定法など、採取後の調製技術または貯蔵技術を施すことができる。
インビボ試験における上皮バイオマーカーまたは間葉系バイオマーカーの量の測定は、上皮関連バイオマーカー(例えば、E−カドヘリン)または間葉系関連バイオマーカー(例えば、ビメンチン、Zeb1)として分離するタンパク質を直接解析する方法など、幾つかの異なる方法によって評価することができる。この方法の利点は、EMTマーカーを直接読み取り、上皮または間葉系のバイオマーカーを発現する細胞集団の相対量を、例えば、FACS解析法によって容易に調べて定量化することができる点にある(例えば、Xu,Z.ら、(2003)Cell Research 13(5):343−350参照)。しかし、この方法も、解析(例えば、免疫組織化学法)を行うためには十分な量の細胞または組織を必要とする。十分な量の組織を、FNA(細針吸引)など一定の処理手順から得るのは困難であり得る。コア生検はより大量の組織を提供できるが、容易に入手できないこともある。または、これらのEMTバイオマーカーは、定量PCRに基づいた方法を用いて、これらをコードするRNA転写物の発現量に基づいて評価することができ得る。この方法の利点は、この測定法には極めて僅かな腫瘍細胞しか必要とされない点であり、十分な材料は、FNAを介して得ることができる可能性が非常に高い。しかし、ここで、あるバイオマーカーの転写量は、腫瘍細胞からも、腫瘍由来の浸潤間質細胞からも得ることができる。間質細胞も間葉系細胞マーカーを発現することから、このことが、腫瘍細胞のEMT状態を検出することを困難にしている可能性がある。ここでは、インサイツ・ハイブリッド形成法(例えば、FISH法)または組織マイクロダイセクション法を用いることが、この潜在的限界を克服するのに有用であり得る。
E−カドヘリンの発現量が腫瘍細胞のEMT状態を証明するものであることから、本明細書で説明しているように、E−カドヘリンプロモーターのメチル化状態に基づいて、EMTを評価することもできる。メチル化は転写を無効にするため、高レベルのメチル化は間葉系様状態と相関する。この方法が有益と考えられる点は、転写量の測定と同様、DNAのメチル化状態を測定には極めて少量の材料しか必要としない可能性が高いことである。十分な材料をFNAから得られる可能性が高く、コア生検を必要としないと考えられる。さらに、この方法では、RNAではなくDNAを評価するため、例えば、試料を培地中で保存したり、長期間保存したりという、長期間でも、より安定した読み取り結果となる可能性が高い。
本発明の方法において、腫瘍細胞の表面に提示される部分を少なくとも一つ有するバイオマーカータンパク質の発現を検出することができる。マーカータンパク質、またはこの一部が細胞表面上に露出しているか否かを判定するのは、当業者にとって簡単なことである。例えば、免疫学的方法を用いて、全細胞上でこのようなタンパク質を検出することもできるし、または周知のコンピュータによる配列解析法を用いて、少なくとも一つの細胞外ドメインの存在(即ち、分泌タンパク質および少なくとも一つの細胞表面ドメインを有するタンパク質など)を予測することもできる。マーカータンパク質を発現する細胞の表面上に、この少なくとも一部分が提示されるマーカータンパク質の発現は、必ずしも腫瘍細胞を溶解することなく検出することができる(例えば、該タンパク質の細胞表面ドメインに特異的に結合する標識抗体を用いる。)。
本発明で説明されているバイオマーカーの発現は、転写された核酸またはタンパク質を検出するためのさまざまな周知の方法によって評価することができる。このような方法の非限定的な例には、分泌タンパク質、細胞表面タンパク質、細胞質タンパク質、または核タンパク質を検出する免疫学的方法、タンパク質精製法、タンパク質の機能または活性の測定法、核酸ハイブリッド形成法、核酸逆転写法、および核酸精製法などがある。
一つの実施形態において、バイオマーカーの発現は、腫瘍細胞内(例えば、グリコシル化、リン酸化反応、メチル化など)で通常受ける翻訳後修飾の全部または一部を受けたバイオマーカータンパク質を含む、バイオマーカータンパク質またはこの断片と特異的に結合する抗体(例えば、放射性標識抗体、発色団標識抗体、フルオロフォア標識抗体、または酵素標識抗体)、抗体誘導体(例えば、基質を結合した抗体、またはタンパク質−リガンド対{例えば、ビオチン−ストレプトアビジン対}のタンパク質またはリガンドを結合した抗体)、または抗体断片(例えば、一本鎖抗体、単離抗体の超可変領域など)を用いて評価する。
別の実施形態において、バイオマーカーの発現を、腫瘍細胞からmRNA/cDNA(即ち、転写されたポリヌクレオチド)を調製し、および該mRNA/cDNAを、バイオマーカーの相補鎖である参照用ポリヌクレオチド、またはこの断片とハイブリッド形成させることにより評価する。cDNAは、必要に応じて、参照用ポリヌクレオチドとハイブリッド形成させる前に、多様なポリメラーゼ連鎖反応法のいずれかを用いて増幅させてもよい。同様に、バイオマーカーの発現量を評価するために定量的PCR法を用いて、一つ以上のバイオマーカーの発現を検出することも可能である。または、本発明のバイオマーカーの突然変異体もしくは変異体(例えば、単一ヌクレオチド多型、欠失など)を検出する数多くの既知の方法のいずれかを用いて、腫瘍細胞におけるバイオマーカーの発生を検出することも可能である。
関連する実施形態において、試料から得られた転写ポリヌクレオチドの混合物を、バイオマーカー核酸の少なくとも一部(例えば、少なくとも7個、10個、15個、20個、25個、30個、40個、50個、100個、500個、またはこれ以上のヌクレオチド残基)に相補的または相同であるポリヌクレオチドを固定している基質と接触させる。相補的であるか、または相同なポリヌクレオチドを基質上でそれぞれに検出できれば(例えば、異なる発色団もしくはフルオロフォアを用いて検出できるか、または選択された異なる位置に固定されたもの)、複数のバイオマーカーの発現量を、単一の基質(例えば、選択された位置に固定されたポリヌクレオチドの「遺伝子チップ」マイクロアレイ)を用いて同時に評価することができる。1個の核酸を別の核酸とハイブリッド形成させることを含む、バイオマーカー発現評価法を用いる場合、ハイブリッド形成は厳密なハイブリッド形成条件下で行うことが好ましい。
本発明の複数のバイオマーカーを本発明の方法において利用する場合、単一の反応混合物(即ち、各バイオマーカーについて、異なった蛍光プローブなどの試薬を用いる場合)か、またはバイオマーカーの一つ以上に対応する各別の反応混合物のいずれかにおいて、EMTを起こすよう誘導された腫瘍細胞の各バイオマーカーの発現量を、同一型の非誘導試料中の複数のバイオマーカーそれぞれの発現量と比較することができる。
生体試料の中のバイオマーカーであるタンパク質または核酸の有無を検出する方法の一例は、被験者から生体試料(例えば、腫瘍関連体液)を得ること、および該生体試料を、該ポリペプチドまたは核酸(例えば、mRNA、ゲノムDNA、またはcDNA)を検出することが可能な化合物または作用剤と接触させることを含む。このようにして、本発明の検出法を用いて、インビトロおよびインビボにおいて、生体試料における、例えば、mRNA、タンパク質、cDNA、またはゲノムDNAを検出することができる。例えば、mRNAを検出するインビトロ技術は、ノーザンハイブリダイゼーション法およびインサイツ・ハイブリダイゼーション法などである。バイオマーカータンパク質を検出するインビトロ技術は、酵素結合免疫吸着測定法(ELISA)、ウェスタンブロット法、免疫沈降法、および免疫蛍光法などである。ゲノムDNAを検出するインビトロ手法は、サザンハイブリダイゼーション法などである。mRNAを検出するインビボ技術は、ポリメラーゼ連鎖反応法(PCR)、ノーザンハイブリダイゼーション法およびインサイツ・ハイブリダイゼーション法などである。さらに、バイオマーカータンパク質を検出するインビボ技術は、該タンパク質またはこの断片に対する標識抗体を被験対象の体内に導入することを含む。例えば、抗体を、対象内で存在および位置を標準的な画像法によって検出することが可能な放射性マーカーで標識してもよい。
このような診断アッセイ法および予後アッセイ法の一般原則は、バイオマーカー、およびプローブを含む可能性のある試料または反応混合物を、該バイオマーカーおよびプローブが相互作用して結合し、その結果、反応混合物中で取り出しおよび/または検出可能な複合体を形成するの適した条件下で、これに十分な時間をかけて調製することが含まれる。これらのアッセイ法は、さまざまな方法で行うことができる。
例えば、このようなアッセイ法を行うための一方法は、バイオマーカーもしくはプローブを、基質とも呼ばれる固相支持体に固着させること、および反応の最後に、固相支持体上に固着している標的バイオマーカー/プローブ複合体を検出することが含まれる。このような方法の一つの実施形態において、バイオマーカーの存在および/または濃度を測定しようとする被験対象から採取した試料を、担体または固相支持体上に固着させることができる。別の実施形態においては、逆の状況も可能である。即ち、プローブを固相に固着させ、被験対象から採取した試料を、アッセイにおける非固着成分として反応を行わせることができる。
アッセイ成分を固相に固着させるためには、確立された数多くの方法がある。これらに限定はないが、ビオチンとストレプトアビジンの結合を介して固定化されるバイオマーカー分子またはプローブ分子などがある。このようなビオチン化アッセイ成分は、当分野既知の技術(例えば、ビオチン化キット、Pierce Chemicals,Rockford,111.)を用いて、ビオチン−NHS(N−ヒドロキシコハク酸イミド)から調製し、ストレプトアビジン被覆96ウェルプレート(Pierce Chemical)のウェル内に固定化することができる。一定の実施形態では、固定化アッセイ成分を有する表面を、予め調製し、保存することも可能である。
このようなアッセイ法に適したその他の担体または固相支持体には、バイオマーカーまたはプローブが属する分子クラスを結合することができる任意の材料などがある。周知の支持体または担体は、ガラス、ポリスチレン、ナイロン、ポリプロピレン、ポリエチレン、デキストラン、アミラーゼ、天然セルロースおよび変性セルロース、ポリアクリルアミド、ガブロ、ならびに磁鉄鉱などがある。
上記の方法によって測定を行うためには、非固定化成分を、第二の成分が固着している固相に加える。反応が完了した後、複合体を形成しなかった成分を、形成された複合体が固相上に固定化されたままになるような条件下で、(例えば、洗浄によって)除去することができる。固相に固着したバイオマーカー/プローブ複合体の検出は、本明細書に概説されている幾つかの方法で行うことができる。
一つの実施形態において、プローブが非固定化アッセイ成分である場合には、アッセイ結果を検出し、読み取るために、本明細書において検討されており、当業者に周知である検出可能な標識で直接的または間接的にプローブを標識することができる。
また、例えば、蛍光エネルギー移動法(即ち、FET、例えば、Lakowiczら、米国特許番号5,631,169;Stavrianopoulos,ら、米国特許番号4,868,103参照)を利用して、いずれの成分(バイオマーカーまたはプローブ)もこれ以上操作または標識することなしに、バイオマーカー/プローブ複合体の形成を直接検出することも可能である。第一の「ドナー」分子上のフルオロフォア標識は、適当な波長の入射光により励起こされると、この放出蛍光エネルギーが、第二の「受容体」分子上の蛍光標識によって吸収され、これが、次に吸収したエネルギーによって蛍光を発することができるよう選択される。または、「ドナー」タンパク質分子は、トリプトファン残基の天然蛍光エネルギーを単に利用するだけの可能性がある。「受容体」分子の標識を、「ドナー」の標識と区別することできるよう、異なった波長の光を放出する標識が選択される。標識間のエネルギー移動効率は、分子を隔てる距離に関係するため、分子間の空間関係を評価することができる。分子間で結合が起こる状況では、アッセイ法における「受容体」分子標識の蛍光放出が最大となるはずである。FET結合事象は、当分野において周知の標準的な蛍光検出法により(例えば、蛍光光度計を用いて)簡便に測定することができる。
別の実施形態において、プローブのバイオマーカー認識能力の測定は、リアルタイム生体分子相互作用解析法(BIA)(例えば、Sjolander,S.およびUrbaniczky,C,1991,Anal.Chem.63:2338−2345およびSzaboら、1995,Curr.Opin.Struct.Biol.5:699−705参照)を利用することによって、どちらのアッセイ成分(プローブまたはバイオマーカー)を標識しなくても行うことができる。本明細書において、「BIA」または「表面プラズモン共鳴」は、どの反応成分(例えば、BIAコア)も標識することなく、生体特異的相互作用をリアルタイムで調べる技術のことである。結合表面における質量の変化(結合現象が起きたことを示す。)が、表面近くの屈折率の変化(表面プラズモン共鳴法(SPR)の光学現象)をもたらし、生体分子間におけるリアルタイムの反応を示すものとして使用することができる検出可能なシグナルを生じさせる。
または、別の実施形態において、液相中の溶質であるバイオマーカーおよびプローブを用いて、類似の診断アッセイ法および予後アッセイ法を行うことができる。このようなアッセイ法では、複合体形成したバイオマーカーとプローブを、分画遠心法、クロマトグラフィー、電気泳動、および免疫沈降などを含むが、これらに限定されない、数ある標準的な技術のいずれかによって、複合体形成していないバイオマーカーとプローブから分離する。分画遠心法では、複合体の大きさと密度の違いに基づいて、複合体の沈降平衡が異なるため、一連の遠心分離工程によって、バイオマーカー/プローブ複合体を、複合体形成していないアッセイ成分から分離することができる(例えば、Rivas,G.,およびMinton,A.P.,1993,Trends Biochem Sci.18(8):284−7参照)。また、標準的なクロマトグラフィー技術を利用して、複合体形成した分子を複合体形成していない分子から分離することも可能である。例えば、ゲルろ過クロマトグラフィーによって、分子は大きさに基づいて分離されるため、適当なゲルろ過樹脂をカラム方式で用いることによって、例えば、比較的大きな複合体を、比較的小さな非複合体成分から分離することができる。同様に、非複合体成分と較べて、相対的に異なるバイオマーカー/プローブ複合体の荷電特性を利用して、例えば、イオン交換クロマトグラフィー用樹脂を利用することによって、複合体を形成していない成分から複合体を区別することができる。このような樹脂およびクロマトグラフィー技術は、当業者に周知である(例えば、Heegaard,N.H.,1998,J.Mol.Recognit.Winter 11(l−6):141−8;Hage,D.S.,およびTweed,S.A.J.Chromatogr B Biomed Sci Appl 1997 Oct 10;699(l−2):499−525参照)。また、ゲル電気泳動を用いて、複合体形成したアッセイ成分を、非結合成分から分離することも可能である(例えば、Ausubelら、ed.,Current Protocols in Molecular Biology,John Wiley&Sons,New York,1987−1999参照)。この技術では、タンパク質または核酸の複合体を、例えば、大きさまたは電荷に基づいて分離する。電気泳動処理の間、結合相互作用を維持するためには、還元剤を含まない非変性ゲル基質用の材料および条件が一般的には好適である。具体的なアッセイ法およびこの成分に適した条件は、当業者に周知である。
特定の実施形態において、バイオマーカーmRNAのレベルは、当分野において既知の方法を用いて、生体試料において、インサイツ方式でもインビトロ方式でも決定することができる。「生体試料」という用語は、被験対象から単離された組織、細胞、生体液、およびこれらを単離したもの、および被験対象の体内に存在する組織、細胞、体液を含むものである。多くの発現検出法では、単離されたRNAが用いられる。インビトロ法では、腫瘍細胞からRNAを精製するために、mRNAの単離にとって不利になるような選択をしないRNA単離技術を利用することができる(例えば、Ausubelら、ed.,Current Protocols in Molecular Biology,John Wiley&Sons,New York,1987−1999参照)。また、多数の組織試料は、例えば、Chomczynski(1989、米国特許番号4,843,155)の一段階RNA単離法など、当業者に周知の技術を用いて容易に処理することができる。
単離されたmRNAは、サザン分析法またはノーザン分析法、ポリメラーゼ連鎖反応解析法、およびプローブ測定法などが含まれるが、これらに限定されないハイブリッド形成アッセイ法および増幅アッセイ法で使用することができる。mRNAレベルを検出するための好適な診断法は、単離mRNAを、検出しようとしている遺伝子によってコードされているmRNAとハイブリッド形成することができる核酸分子(プローブ)と接触させることを含む。核酸プローブは、例えば、全長cDNA、または、この一部であって、例えば、長さが少なくとも7、15、30、50、100、250、または500ヌクレオチドであって、厳密な条件下で、本発明のバイオマーカーをコードするmRNAまたはゲノムDNAに特異的にハイブリッド形成するのに十分なオリゴヌクレオチドなどであってもよい。本発明の診断アッセイ法で使用するのに適した別のプローブは、本明細書に記載されている。mRNAがプローブとハイブリッド形成することは、問題となっているバイオマーカーが発現されていることを意味する。
一つの方式において、例えば、単離されたmRNAをアガロースゲル上で泳動し、このmRNAを、ゲルからニトロセルロースなどの膜に移すことによって、mRNAを固相表面に固定化して、プローブに接触させる。別の方式では、例えば、Affymetrix遺伝子チップアレイにおいて、プローブを固相表面に固定化して、mRNAをプローブ接触させる。当業者は、既知のmRNA検出法を、本発明のバイオマーカーによってコードされるmRNAのレベルを検出する際に使用できるよう、容易に適合させることができる。
試料中のmRNAバイオマーカーのレベルを測定するための別法は、例えば、RT−PCR(Mullis,1987,米国特許番号4,683,202に記載された実験による実施形態)、リガーゼ連鎖反応(Barany,1991,Proc.Natl.Acad.Sci.USA,88:189−193)、自家持続配列複製法(Guatelliら、1990,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 87:1874−1878)、転写増幅系(Kwohら、1989,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 86:1173−1177)、Qβレプリカーゼ(Lizardiら、1988,Bio/Technology 6:1197)、ローリングサークル型複製(Lizardiら、米国特許番号5,854,033)、またはその他任意の核酸増幅法によって、核酸を増幅し、その後、当業者に周知の方法を用いて、増幅された分子を検出するという処理を含む。これらの検出工程は、核酸が非常に少数でしか存在しない場合に特に有用である。本明細書において、増幅用プライマーは、ある遺伝子の5’領域または3’領域(プラス鎖およびマイナス鎖、またはこの逆)にアニールすることができ、この間に短い領域を含む一対の核酸分子であると定義される。通常、増幅用プライマーは、長さ約10〜30ヌクレオチドであり、長さ50〜200ヌクレオチドの領域に隣接している。適当な条件下で、適当な試薬によって、このようなプライマーは、プライマーに隣接したヌクレオチド配列を含む核酸を増幅させることができる。
インサイツ法では、mRNAを、検出前に腫瘍細胞から単離する必要はない。このような方法では、既知の組織学的方法を用いて、細胞または組織の試料を調製/処理する。次いで、試料を支持体、一般的にはスライドガラスに固定化してから、バイオマーカーをコードするmRNAとハイブリッド形成することができるプローブに接触させる。
バイオマーカーの絶対的な発現レベルに基づく測定法を行う代わりに、標準化されたバイオマーカー発現レベルに基づいて、測定を行うことができる。バイオマーカーの発現を、バイオマーカーではない遺伝子、例えば、恒常的に発現されているハウスキーピング遺伝子の発現と比較することによって、バイオマーカーの絶対的な発現レベルを補正して、発現レベルを標準化する。標準化するのに適した遺伝子は、アクチン遺伝子などのハウスキーピング遺伝子、または上皮細胞特異的遺伝子などである。この標準化によって、例えば、腫瘍細胞試料など一つの試料における発現レベルを、例えば、非腫瘍細胞など別の試料と比較したり、異なった由来の試料同士で比較したり、試料をEMTの誘導の前後で比較すたりすることができるようになる。
または、発現レベルは、相対的発現レベルとして提示することができる。バイオマーカー(例えば、間葉系バイオマーカー)の相対的発現レベルを決定するためには、このバイオマーカーの発現レベルを、10以上の正常細胞単離株対癌細胞単離株について、好ましくは、50以上の試料について、問題となっている試料の発現レベルを決定する前に測定する。数が多い方の試料で測定した遺伝子のそれぞれの平均発現レベルを決定し、これを、このバイオマーカーの基準発現レベルとして用いる。次いで、被験試料について測定されたバイオマーカーの発現レベル(発現の絶対的レベル)を、このバイオマーカーについて得られた平均発現値で除算する。これで、相対的発現レベルが提供される。
本発明の別の実施形態において、バイオマーカータンパク質を検出する。本発明のバイオマーカータンパク質を検出するのに好適な作用剤は、このようなタンパク質またはこの断片に結合することができる抗体、好ましくは、検出可能な標識を有する抗体である。抗体は、ポリクローナルか、より好ましくは、モノクローナルである。完全な抗体、またはこの断片もしくは誘導体(例えば、FabまたはF(ab’))を用いることができる。プローブまたは抗体に関して、「標識された」という用語は、検出可能な物質を、プローブまたは抗体に結合する(即ち、物理的に連結する。)ことによって、プローブまたは抗体を直接標識すること、および、直接標識されている別の試薬との反応性によって、プローブまたは抗体を間接的に標識することを包含する意である。間接的標識の例は、蛍光標識された二次抗体を用いて一次抗体を検出すること、蛍光標識されたストレプトアビジンによって検出できるよう、DNAプローブをビオチンで末端標識することなどである。
腫瘍細胞由来のタンパク質は、当業者に周知の技術を用いて単離することができる。用いられるタンパク質単離法は、例えば、HarlowおよびLane(HarlowおよびLane,1988,Antibodies:A Laboratory Manual,Cold Spring Harbor Laboratory Press,Cold Spring Harbor,N.Y.)に記載されているような方法であってもよい。
さまざまな方式を用いて、試料が、所定の抗体に結合するタンパク質を含むか否かを判定することができる。このような方式の例には、酵素免疫測定法(EIA)、放射性免疫測定法(RIA)、ウェスタンブロット分析法、および酵素結合免疫吸着測定法(ELISA)があるが、これらに限定されない。当業者は、既知のタンパク質/抗体検出法を、腫瘍細胞が、本発明のバイオマーカーを発現するか否かの判定に使用するよう容易に適合させることができる。
一つの方式において、抗体、または抗体の断片もしくは誘導体を、ウェスタンブロットまたは免疫蛍光技術などの方法で使用して、発現されたタンパク質を検出することができる。このような用途では、抗体またはタンパク質を固体支持体上に固定することが、通常は好ましい。適当な固相支持体または担体は、抗原または抗体に結合することができる任意の支持体などである。周知の支持体または担体には、ガラス、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、デキストラン、ナイロン、アミラーゼ、天然型および改変型のセルロース、ポリアクリルアミド、ガブロ、および磁鉄鉱などがある。
当業者は、他にも数多くの、抗体または抗原を結合させるのに適した担体を知っていて、このような支持体を、本発明での使用に適合させることができるはずである。例えば、腫瘍細胞から単離されたタンパク質を、ポリアクリルアミドゲル電気泳動で泳動させて、ニトロセルロースなどの固相支持体上に固定することができる。次いで、支持体を適当な緩衝液で洗い、その後、検出可能に標識された抗体を処置することができる。次に、固相支持体を緩衝液で二度洗いして、未結合の抗体を除去することができる。次に、従来からある手段によって、固体支持体上の結合標識の量を検出することができる。
ELISA測定法では、特異的な結合対は、免疫型であっても非免疫型であってもよい。免疫特異的結合対の例は、抗原−抗体系、またはハプテン/抗ハプテン系である。フルオレセイン/抗フルオレセイン、ジニトロフェニル/抗ジニトロフェニル、ビオチン/抗ビオチン、ペプチド/抗ペプチドなどを挙げることもできる。特異的な結合対の抗体要素は、当業者によく知られた慣習的方法によって製造することができる。このような方法は、特異的な結合対の一方である抗原で動物を免疫することを含む。特異的な結合対の一方である抗原が非免疫型、例えば、ハプテンなどである場合、これを担体タンパク質に共有結合させて免疫型にすることができる。非免疫型結合対には、双方が、互いに対する天然の結合親和性を有するが、これらは抗体ではないという系が含まれる。非免疫型の結合対の例は、ビオチン−ストレプトアビジン、内因子−ビタミンB12、葉酸−葉酸結合タンパク質などである。
特異的結合対の構成分子によって抗体を共有結合的に標識するために、さまざまな方法を利用することができる。方法は、特異的結合対の構成分子の性質、所望の連結型、および、さまざまな共役化学法に対する抗体の耐性に基づいて選択される。市販の活性型誘導体を利用して、ビオチンを抗体に共有結合させることができる。これらの誘導体の中には、タンパク質のアミン基に結合するビオチン−N−ヒドロキシ−スクシンイミド;カルボジイミド結合を介して炭水化物成分、アルデヒド、およびにカルボキシル基に結合するビオチンヒドラジド;およびスルフヒドリル基に結合するビオチンマレイミドおよびヨードアセチルビオチンがある。フルオレセインは、フルオレセインイソチオシアナートを用いて、タンパク質のアミン基に結合させることができる。2,4−ジニトロベンゼン硫酸または2,4−ジニトロフルオロベンゼンを用いて、ジニトロフェニル基をタンパク質のアミン基に結合させることができる。ジアルデヒド、カルボジイミド共役、ホモ官能性(homofunctional)架橋、およびヘテロ二官能性架橋など、その他の標準的な共役法を用いて、モノクローナル抗体を、特異的結合対の構成分子に結合させることができる。カルボジイミド結合は、ある物質上のカルボキシル基を別の物質上のアミン基に結合させるのに有効な方法である。カルボジイミド結合は、市販の試薬1−エチル−3−(ジメチル−アミノプロピル)−カルボジイミド(EDAC)を用いることにより促進される。
二官能性イミドエステルおよび二官能性N−ヒドロキシスクシンイミドエステルなどのホモ二官能性架橋剤は市販されており、ある物質上のアミン基を、別のある物質上のアミン基に結合させるために使用される。ヘテロ二官能性架橋剤は、異なった官能基を有する試薬である。最も普通に市販されているヘテロ二官能性架橋剤は、アミン反応性N−ヒドロキシスクシンイミドエステルを一方の官能基としてもち、スルフヒドリル反応基をもう一方の官能基として有する。もっとも一般的なスルフヒドリル反応基は、マレイミド、ピリジルジスルフィド、および活性ハロゲンである。官能基の一方は、照射されるとさまざまな基と反応する光活性アリールナイトレンであってよい。
検出可能に標識された抗体、または特異的結合対の検出可能に標識された構成分子は、リポーターに結合させることにより調製されるが、このリポーターは、放射性同位元素、酵素、発光性物質、化学発光性物質、または電気化学物質であってもよい。一般的に使用されている2種類の放射性同位元素は125IおよびHである。標準的な放射性同位元素による標識方法は、例えば、125Iについては、クロラミンT法、ラクトペルオキシダーゼ法、およびBolton−Hunter法、Hについては還元メチル化法などである。「検出可能に標識された」という用語は、標識固有の酵素活性によって、または、別の成分の標識であって、これ自体を容易に検出できる標識に結合することによって容易に検出することができるような方法で標識されている分子を意味する。
本発明において使用するのに適した酵素には、ホースラディッシュペルオキシダーゼ、アルカリホスファターゼ、β−ガラクトシダーゼ、グルコースオキシダーゼ、蛍やウミシイタケなどのルシフェラーゼ、β−ラクタマーゼ、ウレアーゼ、緑色蛍光タンパク質(GFP)、およびリゾチームがあるが、これらに限定されない。酵素標識は、抗体を特異的結合対の構成分子と結合させることについて上記したように、ジアルデヒド、カルボジイミド共役、ホモ二官能性架橋剤、およびヘテロ二官能性架橋剤を用いて容易に行うことができる。
選択される標識方法は、酵素上、および標識すべき物質上で利用できる官能基と、これら両者の結合条件に対する耐性とに応じて決まる。本発明で使用する標識方法は、EngvallおよびPearlmann,Immunochemistry 8,871(1971),AvrameasおよびTernynck,Immunochemistry 8,1175(1975),Ishikawaら、J.Immunoassay 4(3):209−327(1983)、およびJablonski,Anal.Biochem.148:199(1985)に記載された方法など、現在一般に使用されている常法のいずれか一つであればよいが、これに限定されるものではない。
標識は、スペーサー、または特異的結合対のもう一方の構成成分を用いるなど、間接的方法によって実施できる。この一例は、非標識ストレプタビジンおよびビオチン化酵素によるビオチン標識抗体の検出であるが、ここで、ストレプタビジンとビオチン化酵素は、連続的に添加されるか、同時に添加される。このように、本発明では、検出に使用する抗体を、リポーターで検出可能なように直接的に標識することも、特異的結合対の一方の構成分子で検出可能なように間接的に標識することも可能である。抗体を特異的結合対の一方の構成分子に結合する場合は、抗体と特異的結合対の一方の構成分子との複合体を、上記したように標識されているか、または標識されていないもう一方の結合対構成分子と反応させることによって検出を行う。
さらに、非標識検出用抗体は、この非標識抗体を、この非標識抗体に特異的な標識抗体と反応させることによって検出できる。この場合、上記において、「検出可能に標識された」は、この非標識抗体に特異的な標識抗体が結合できるエピトープを含むことを意味するものと解される。このような抗抗体は、上記した方法のいずれかを用いて直接的または間接的に標識することができる。例えば、この抗抗体は、上記のストレプタビジン−ホースラディッシュペルオキシダーゼ系と反応させることにより検出されるビオチンに結合することができる。
本発明の一つの実施形態では、ビオチンが利用される。ビオチン化抗体は、次に、ストレプタビジン−ホースラディッシュペルオキシダーゼ複合体と反応させる。オルトフェニレンジアミン、4−クロロ−ナフトール、テトラメチルベンジジン(TMB)、ABTS、BTS、またはASAを使用して、発色による検出を行うことができる。
本発明を実施するための一つの免疫アッセイ方式では、捕捉試薬が、通常の技術を用いて支持体の表面に固定されている順方向(forward)サンドイッチアッセイ法を用いる。アッセイ法に用いられる適当な支持体には、ポリプロピレン、ポリスチレン、例えば、アミノ化ポリスチレンやカルボキシル化ポリスチレンなどの置換ポリスチレン、ポリアクリルアミド、ポリアミド、ポリ塩化ビニル、ガラスビーズ、アガロース、またはニトロセルロースなどの合成ポリマー支持体などがある。
本明細書記載の方法によって同定される作用剤、および、腫瘍細胞が上皮から間葉系への転換を起こすのを阻害する作用剤、上皮から間葉系への転換を起こした腫瘍細胞を阻害する作用剤、または間葉系様腫瘍細胞を刺激して、上皮から間葉系への転換を起こさせる作用剤を含む組成物は、患者における腫瘍または腫瘍転移を治療する方法に利用することができる。
本明細書において、「患者」という用語は、任意の目的で抗癌剤による治療を必要としているヒトを好ましくは意味し、より好ましくは、癌、または前癌性の状態もしくは病変を治療するためにこのような治療を必要としているヒトを意味する。しかし、「患者」という用語は、ヒト以外の動物、好ましくは、イヌ、ネコ、ウマ、ウシ、ブタ、ヒツジ、および非ヒト霊長類などの哺乳動物であって、特に、抗癌剤による治療を必要としている動物を意味することもある。
本明細書記載の任意の方法によって同定される抗癌剤(または、これらを含む組成物)を用いて、以下の腫瘍または癌のいずれかを治療することができる:NSCL、乳癌、結腸癌、もしくは膵臓癌、肺癌、細気管支肺胞癌、骨癌、皮膚癌、頭部もしくは頸部の癌、皮膚もしくは眼球内の黒色腫、子宮癌、卵巣癌、直腸癌、肛門部の癌、胃癌、子宮癌、卵管癌、子宮内膜癌、膣癌、外陰癌、ホジキン病、食道癌、小腸癌、内分泌系癌、甲状腺癌、副甲状腺癌、軟部組織肉腫、尿道癌、腎臓癌、腎細胞癌、腎盂癌、中皮腫、肝細胞癌、胆道癌、慢性もしくは急性の白血病、リンパ球性リンパ腫、中枢神経系(CNS)の新生物、脊髄軸腫瘍、脳幹神経膠腫、多形神経膠芽腫、星状細胞腫、シュワン細胞腫、上衣腫、髄芽腫、髄膜腫、扁平上皮癌、下垂体腺腫、上記癌の難治性のもの、または上記癌の一つ以上が併存するものを含む。
本明細書において、「難治性」という用語は、治療(例えば、化学療法剤、生物剤、および/または放射線治療)が無効であることが分かっている癌を定義するために使用する。難治性癌の腫瘍も収縮することはあるが、この治療が有効だと判定できるところまでは収縮しない。しかし、一般的には、腫瘍は治療前と同じ大きさに留まる(安定性疾患)か、または増殖する(進行性疾患)。
本明細書記載の任意の方法によって同定される抗癌剤(または、これらを含む組成物)を用いて、異常な細胞増殖を治療することができる。
治療上有効な量の同定された作用剤を、例えば、EGFRキナーゼ阻害剤および該作用剤と併用して該患者に投与する的確な方法は、担当医の裁量に任されていることを、医療技術分野における当業者は理解している。投薬量、別の抗癌剤との組み合わせ、投与の時期および投与回数などを含む投与方法は、例えば、患者が、EGFRキナーゼ阻害剤またはIGFRキナーゼ阻害剤に対して示す可能性が高い反応性の診断、および患者の状態および病歴によって影響され得る。従って、例えば、単剤としてのEGFRキナーゼ阻害剤またはIGFRキナーゼ阻害剤に対して比較的感受性が高いと予想される腫瘍と診断された患者であっても、このような阻害剤と同定された作用剤との併用剤によって、必要に応じて、他の抗癌剤、またはキナーゼ阻害剤に対する感受性を変える可能性がある別の作用剤とを組み合わせた治療によって、なお恩恵を受ける可能性がある。
本発明に関連して、作用剤または治療の「有効量」は上記で定義した通りである。作用剤または治療の「治療量以下の量」は、この作用剤または治療の有効量よりも少ない量であるが、別の作用剤または治療の有効量または治療量以下の量と組み合わせると、例えば、得られた有効な作用の相乗効果によって、または副作用の軽減によって、医師が所望する結果を生じることもある。
さらに、本発明は、例えば、EGFRキナーゼ阻害剤またはIGFRキナーゼ阻害剤と同定された作用剤とを併用して医薬上許容される担体に含む医薬組成物を提供する。
また、本発明は、本明細書に記載された方法のいずれかによって調製される医薬組成物であって、腫瘍細胞が上皮から間葉系への転換を起こすのを阻害する作用剤、上皮から間葉系への転換を起こした腫瘍細胞を阻害する作用剤、または間葉系様腫瘍細胞を刺激して、上皮から間葉系への転換を起こさせる作用剤であって、本明細書記載の方法のいずれかによって同定されたもの(即ち、「同定した作用剤」)を、医薬上許容される担体とともに、および、必要に応じて、一種類以上の他の抗癌剤(例えば、EGFR、IGF−IR、RON受容体、またはMET受容体のチロシンキナーゼ阻害剤)とともに含む医薬組成物も包含する。
医薬組成物を調整する方法は、例えば、Remington’s Pharmaceutical Sciences,Mack Publishing Company,Easton,Pa.,18th edition(1990)に記載されているように、当分野において公知である。
好ましくは、組成物は、医薬上許容される担体と、非毒性で治療上有効量の同定された作用剤(これら成分の医薬上許容される塩を含む。)とからなる。
さらに、この好適な実施形態の範囲内で、本発明は、病気を治療するための医薬組成物であって、この使用が、新生細胞、良性および悪性の腫瘍の増殖、または転移の阻害をもたらし、医薬上許容される担体と、非毒性で治療上有効量の同定された作用剤(これら成分の医薬上許容される塩を含む。)を含む医薬組成物を包含する。
「医薬上許容される塩]という用語は、医薬上許容される非毒性の塩基または酸から調製される塩を意味する。本発明の化合物が酸性の場合、これに対応する塩は、無機塩基および有機塩基などの医薬上許容される非毒性の塩基から適宜調製することができる。このような無機塩基から得られる塩には、アルミニウム、アンモニウム、カルシウム、銅(二価または一価)、三価鉄、ニ価鉄、リチウム、マグネシウム、マンガン(三価またはニ価)、カリウム、ナトリウム、亜鉛などの塩が含まれる。特に好ましいのは、アンモニウム、カルシウム、マグネシウム、カリウムおよびナトリウム塩である。医薬上許容される非毒性の有機塩基から得られる塩には、一級、二級、および三級のアミン類、ならびに環状アミン、および天然型および合成型の置換アミンなどの置換アミン類が含まれる。塩を形成させることができるその他の医薬上許容される非毒性の塩基には、例えば、アルギニン、ベタイン、カフェイン、コリン、N’,N’−ジベンジルエチレンジアミン、ジエチルアミン、2−ジエチルアミノエタノール、2−ジメチルアミノエタノール、エタノールアミン、エチレンジアミン、N−エチルモルホリン、N−エチルピペリジン、グルカミン、グルコサミン、ヒスチジン、ヒドラバミン、イソプロピルアミン、リジン、メチルグルカミン、モルホリン、ピペラジン、ピペリジン、ポリアミン樹脂、プロカイン、プリン、テオブロミン、トリエチルアミン、トリメチルアミン、トリプロピルアミン、トロメタミンなどのイオン交換樹脂が含まれる。
本発明の化合物が塩基性の場合、これに対応する塩は、無機酸および有機酸などの医薬上許容される非毒性の酸から適宜調製することができる。このような酸には、酢酸、ベンゼンスルホン酸、安息香酸、カンファースルホン酸、クエン酸、エタンスルホン酸、フマル酸、グルコン酸、グルタミン酸、臭化水素酸、塩酸、イセチオン酸、乳酸、マレイン酸、リンゴ酸、マンデル酸、メタンスルホン酸、ムチン酸、硝酸、パモ酸、パントテン酸、リン酸、スクシン酸、硫酸、酒石酸、p−トルエンスルホン酸などが含まれる。特に好適なのは、クエン酸、臭化水素酸、塩酸、マレイン酸、リン酸、硫酸、および酒石酸である。
本発明の医薬組成物は、同定された作用剤(この医薬上許容される塩を含む。)を活性成分として、医薬上許容される担体、および必要に応じて、その他の治療成分またはアジュバントを含む。その他の治療成分には、細胞傷害性剤、化学療法剤、もしくは抗癌剤、または、このような作用剤の効果を高める、上に列挙したような薬剤などがあろう。該組成物は、経口投与、直腸投与、局所投与、および非経口投与(皮下投与、筋内投与、および静脈内投与など)に適した組成物を含む。ただし、いずれの場合にも、最も適した経路は、具体的な被投与者、ならびに活性成分が投与される症状の性質および重度に応じて決定される。医薬組成物は、単位剤形にして適宜提示し、医薬分野で公知の方法のいずれかによって調製することができる。
実際には、本発明の同定された作用剤(この医薬上許容される塩を含む。)は活性成分として、通常の医薬配合技術による医薬用担体と組み合わせて密な混合剤(intimate admixture)にすることができる。担体は、例えば、経口投与または非経口投与(静脈内投与など)などの投与に望ましい調製物の形態に応じて、非常に多様な形態を採ることができる。そのため、本発明の医薬組成物は、それぞれが所定量の活性成分を含むカプセル剤、カシェ剤、または錠剤など、経口投与に適した個別単位として提供することができる。さらに、組成物は、粉末剤、顆粒剤、溶液剤、水性液体中の懸濁液、非水性液剤、水中油型乳剤、または油中水型乳剤として提供することもできる。上記の一般的剤形以外にも、同定された作用剤(この医薬上許容される塩を含む。)は、徐放手段および/または送達装置によって投与することも可能である。複合組成物は、任意の薬学的方法によって調製することができる。通常、このような方法は、活性成分を、一つ以上の必須成分を構成する担体と結合させる工程を含む。通常、この組成物は、活性成分を、液状担体または微粉化した担体またはこの両方と均一および念入りに混合して調製する。次いで、生成物を、所望の体裁になるよう適宜成形することができる。
従って、本発明の医薬組成物は、医薬上許容される担体、および同定された作用剤(この医薬上許容される塩を含む。)の併用剤を含むことができる。また、同定された作用剤(この医薬上許容される塩を含む。)を、一種類以上の別の治療的に活性な化合物と組み合わせて医薬組成物に含ませることもできる。別の治療的に活性な化合物は、細胞傷害性剤、化学療法剤、もしくは抗癌剤、または、このような作用剤の効果を高める、上に列挙したような薬剤などが含まれよう。
従って、本発明の一実施形態において、医薬組成物は、同定された作用剤を、抗癌剤と組み合わせて含むことができる。ここで、該抗癌剤は、アルキル化剤、代謝拮抗剤、微小管阻害剤、ポドフィロトキシン、抗生物質、ニトロソウレア、ホルモン療法剤、キナーゼ阻害剤、腫瘍細胞アポトーシスの活性化剤、および血管新生阻害剤からなる群から選択される作用剤である。
使用される医薬用担体は、例えば、固体、液体、または気体であってもよい。固体担体の例は、ラクトース、白土、スクロース、タルク、ゼラチン、寒天、ペクチン、アカシアゴム、ステアリン酸マグネシウム、およびステアリン酸などである。液体担体の例は、砂糖シロップ、ピーナッツ油、オリーブ油、および水である。気体担体の例は、二酸化炭素および窒素などである。
経口剤形用の組成物を調製する際には、任意の便利な医薬用培地を用いることができる。例えば、水、グリコール、油、アルコール、香味剤、保存剤、着色剤などを用いて、懸濁液、エリキシル、および溶液などの経口液体調合剤を作成することができ、他方、澱粉、砂糖、微結晶性セルロース、希釈剤、造粒剤、潤滑剤、結合剤、崩壊剤などの担体を用いて、粉末剤、カプセル剤、および錠剤などの固体調合剤を作成することができる。投与するのが容易だという理由で、錠剤およびカプセル剤が好適な経口剤形であり、そのため、固体の医薬用担体が用いられる。必要に応じて、標準的な水性技術または非水性技術によって錠剤を被覆することもできる。
本発明の組成物を含む錠剤は、必要に応じて一種類上の補助成分またはアジュバントとともに圧縮または成形によって調製することができる。圧縮錠は、適当な機械で、粉末や顆粒などの自由流動形態の活性成分を、必要に応じて、結合剤、潤滑剤、不活性希釈剤、界面活性剤、または分散剤と混合したものを圧縮することにより調製することができる。成形錠は、適当な機械で、不活性希釈剤で湿らせた粉末化合物の混合物を成形して作成することができる。各錠剤は、活性成分約0.05mg〜約5gを好ましくは含み、各カシェ剤またはカプセル剤は、活性成分約0.05mg〜約5gを好ましくは含む。
例えば、ヒトに経口投与するための処方剤は、全組成物の約5パーセント〜約95パーセントまで変動し得る適当量および適宜量の担体物質と配合して、活性成分約0.05mg〜約5gを含むことができる。単位剤形は、活性成分を通常約1mg〜約2g、一般的には25mg、50mg、100mg、200mg、300mg、400mg、500mg、600mg、800mg、または1000mg含んでいる。
非経口投与に適した本発明の医薬組成物は、活性化合物の水中の溶液または懸濁液として調製することができる。例えば、ヒドロキシプロピルセルロースなど、適当な界面活性剤を含ませることもできる。また、分散剤も、グリセロール、液体ポリエチレングリコール、およびこれらの油中混合物の中で調製することができる。さらに、保存剤を含ませて、微生物の有害な増殖を抑えることも可能である。
注射用に適した本発明の医薬組成物は、滅菌水溶液または滅菌分散剤などである。さらに、この組成物は、このような注射用の滅菌水溶液または滅菌分散剤を即時調製するための滅菌粉末剤の形状になっていてもよい。すべての場合、最終注射用剤形は、滅菌されていなければならず、容易に注入できるよう実質的に流動的でなければならない。医薬組成物は、製造および保存の条件下で安定していなければならないため、好ましくは、細菌や菌類などの微生物の混入行為から保護する必要がある。担体は、例えば、水、エタノール、ポリオール(例えば、グリセロール、プロピレングリコール、および液体ポリエチレングリコール)、植物油、およびこれらの適当な混合物を含む溶媒または分散媒であってもよい。
本発明の医薬組成物は、例えば、エアロゾル、クリーム、軟膏、ローション、散布剤など、局所使用に適した形態にすることもできる。さらに、この組成物は、経皮用装置で使用するのに適した形態にすることもできる。これらの処方剤は、本発明の同定された作用剤(この医薬上許容される塩を含む。)を利用して、通常の処理法によって調製することができる。一例として、クリーム剤または軟膏は、化合物約5重量%〜約10重量%とともに、親水性材料を水と混合して、所望の稠度をもったクリーム剤または軟膏を製造することにより調製される。
本発明の医薬組成物は、担体が固体である、直腸投与に適した形態にすることができる。この混合物は、単位用量の坐薬であることが好ましい。適当な担体は、ココアバターおよびその他、当分野において一般的に使用される材料などである。坐薬は、まず、組成物を、軟化または融解した担体と混合した後、鋳型に入れて冷却および成形することにより、適宜作成することができる。
上記担体成分以外にも、上記医薬処方剤は、適当であれば、希釈剤、緩衝剤、香味剤、結合剤、界面活性剤、増粘剤、潤滑剤、保存剤(抗酸化剤を含む。)など、一種類以上の更なる担体成分を含むことができる。さらに、別のアジュバントを含ませて、処方剤が、目的とするレシピエントの血液と等張になるようにすることもできる。また、同定された作用剤(この医薬上許容される塩を含む。)を含む組成物は、粉末または液体の濃縮形態で調製することも可能である。
本発明に関し、他の抗癌剤には、例えば、他の細胞傷害性剤、化学療法剤、もしくは抗癌剤、または、このような作用剤の効果を高める化合物、抗ホルモン剤、血管新生阻害剤、腫瘍細胞のプロアポトーシス剤もしくはアポトーシス促進剤、シグナル伝達阻害剤、抗増殖剤、抗HER2抗体もしくはこの免疫療法活性断片、または抗増殖剤、COX II(シクロオキシゲナーゼII)阻害剤、および抗腫瘍免疫応答を促進することができる作用剤などが含まれる。
本発明に関し、他の細胞傷害性剤、化学療法剤、もしくは抗癌剤、または、このような作用剤の効果を高める化合物には、例えば、以下のものがある:アルキル化剤、またはアルキル化作用を有する作用剤、例えば、シクロホスファミド(CTX;例えばCYTOXAN(登録商標))、クロラムブシル(CHL;例えばLEUKERAN(登録商標))、シスプラチン(CisP;例えばPLATINOL(登録商標))、ブスルファン(例えばMYLERAN(登録商標))、メルファラン、カルムスチン(BCNU)、ストレプトゾトシン、トリエチレンメラミン(TEM)、マイトマイシンCなど;代謝拮抗剤、例えば、メトトレキサート(MTX)、エトポシド(VP16;例えばVEPESID(登録商標))、6−メルカプトプリン(6MP)、6−チオグアニン(6TG)、シタラビン(Ara−C)、5−フルオロウラシル(5−FU)、カペシタビン(例えば.XELODA(登録商標))、ダカルバジン(DTIC)など;抗生物質、例えば、アクチノマイシンD、ドキソルビシン(DXR;例えばADRIAMYCIN(登録商標))、ダウノルビシン(ダウノマイシン)、ブレオマイシン、ミトラマイシンなど;アルカロイド、例えば、ビンクリスチン(VCR)、ビンブラスチンなどのビンカアルカロイド;およびその他の抗腫瘍剤、例えば、パクリタキセル(例えばTAXOL(登録商標))およびパクリタキセル誘導体、細胞分裂阻害剤、デキサメタゾン(DEX;例えばDECADRON(登録商標))などのグルココルチコイド、プレドニゾンなどの副腎皮質ステロイド、ヒドロキシウレアなどのヌクレオシド酵素阻害剤、アスパラギナーゼなどのアミノ酸除去酵素、ロイコボリンおよびその他の葉酸誘導体など、多様な抗腫瘍剤。以下の作用剤も、更なる作用剤として使用することができる:アルニフォスチン(例えばETHYOL(登録商標))、ダクチノマイシン、メクロレタミン(ナイトロジェンマスタード)、ストレプトゾシン、シクロホスファミド、ロムスチン(CCNU)、ドキソルビシンリポ(例えばDOXIL(登録商標))、ゲムシタビン(例えばGEMZAR(登録商標))、ダウノルビシンリポ(例えばDAUNOXOME(登録商標))、プロカルバジン、マイトマイシン、ドセタキセル(例えばTAXOTERE(登録商標))、アルデスロイキン、カルボプラチン、オキサリプラチン、クラドリビン、カンプトテシン、CPT 11(イリノテカン)、10−ヒドロキシ7−エチル−カンプトテシン(SN38)、フロキスリジン、フルダラビン、イホスファミド、イダルビシン、メスナ、インターフェロンβ、インターフェロンα、ミトキサントロン、トポテカン、ロイプロリド、メゲストロール、メラファラン、メルカプトプリン、プリカマイシン、ミトタン、ペガスパルガーゼ、ペントスタチン、ピポブロマン、プリカマイシン、タモキシフェン、テニポシド、テストラクトン、チオグアニン、チオテパ、ウラシルマスタード、ビノレルビン、クロランブシル。
本明細書において、「抗ホルモン剤」という用語は、腫瘍に対するホルモンの作用を調節または阻害するよう作用する天然型または合成型の有機化合物またはペプチド化合物を含む。抗ホルモン剤には、例えば、以下のものがある:ステロイド受容体アンタゴニスト、抗エストロゲン剤、例えばタモキシフェン、ラロキシフェン、アロマターゼ阻害4(5)−イミダゾール、その他のアロマターゼ阻害剤、42−ヒドロキシタモキシフェン、トリオキシフェン、ケオキシフェン、LY117018、オナプリストン(onapristone)、およびトレミフェン(例えばFARESTON(登録商標));抗アンドロゲン剤、例えばフルタミド、ニルタミド、ビカルタミド、ロイプロリド、およびゴセレリン;ならびに上記のいずれかの医薬上許容される塩、酸、または誘導体;糖タンパク質ホルモンのアゴニストおよび/またはアンタゴニスト、例えば卵胞刺激ホルモン(FSH)、甲状腺刺激ホルモン(TSH)、ならびに黄体形成ホルモン(LH)およびLHRH(黄体形成ホルモン放出ホルモン);ZOLADEX(登録商標)(Astrazeneca)として市販されている、LHRHアゴニストである酢酸ゴセレリン;LHRHアンタゴニストであるD−アラニンアミドN−アセチル−3−(2−ナフタレニル)−D−アラニル−4−クロロ−D−フェニルアラニル−3−(3−ピリジニル)−D−アラニル−L−セリル−N6−(3−ピリジニルカルボニル)−L−リジル−N6−(3−ピリジニルカルボニル)−D−リジル−L−ロイシル−N6−(1−メチルエチル)−L−リジル−L−プロリン(例えばANTIDE(登録商標)、Ares−Serono);LHRHアンタゴニストである酢酸ガニレリックス;ステロイド性抗アンドロゲン剤である酢酸シプロテロン(CPA)および酢酸メゲストロール、これはMEGACE(登録商標)として市販されている(Bristol−Myers Oncology);非ステロイド性抗アンドロゲン剤であるフルタミド(2−メチル−N−[4,20−ニトロ−3−(トリフルオロメチル)フェニルプロパンアミド)、これはEULEXIN(登録商標)として市販されている(Shering Corp.);非ステロイド性抗アンドロゲン剤であるニルタミド、(5,5−ジメチル−3−[4−ニトロ−3−(トリフルオロメチル−4’−ニトロフェニル)−4,4−ジメチル−イミダゾリジン−ジオン);および、例えばRAR、RXR、TR、VDRなど、他の非許容性受容体(non−permissive receptor)に対するアンタゴニスト。
血管新生阻害剤には、例えば、以下のものがある:VEGFR阻害剤、例えばSU−5416およびSU−6668(Sugen Inc.of South San Francisco,Calif.,USA)、または、例えば国際出願番号:WO99/24440、WO99/62890、WO95/21613、WO99/61422、WO98/50356、WO99/10349、WO97/32856、WO97/22596、WO98/54093、WO98/02438、WO99/16755、およびWO98/02437、ならびに米国特許番号5,883,113、5,886,020、5,792,783、5,834,504、および6,235,764に記載されているもの;VEGF阻害剤、例えばIM862((Cytran Inc.of Kirkland,Wash.,USA);Ribozyme社(Boulder,Colo.)およびChiron社(Emeryville,Calif.)の合成リボザイムであるアンギオザイム;およびVEGFに対する抗体、例えば、VEGFに対する組換えヒト化抗体であるベバシズマブ(例えばAVASTIN(商標),Genentech,South San Francisco,CA);インテグリン受容体アンタゴニストおよびインテグリンアンタゴニスト、例えばαβインテグリン、αβインテグリン、およびαβインテグリン、およびこれらのサブタイプに対するアンタゴニスト、例えばシレンギチド(EMD121974)、または抗インテグリン抗体、例えばαβ特異的ヒト化抗体(例えばVITAXIN(登録商標));IFN−αなどの因子(米国特許番号41530,901、4,503,035、および5,231,176);アンギオスタチンおよびプラスミノーゲン断片(例えばクリングル1−4、クリングル5、クリングル1−3(O’Reilly,M.S.ら、(1994)Cell 79:315−328;Caoら、(1996)J.Biol.Chem.271:29461−29467;Caoら、(1997)J.Biol.Chem.272:22924−22928);エンドスタチン(O’Reilly,M.S.ら、(1997)Cell 88:277;および国際特許公開番号WO97/15666);トロンボスポンジン(TSP−1;Frazier,(1991)Curr.Opin.Cell Biol.3:792);血小板因子4(PF4);プラスミノーゲン活性化因子/ウロキナーゼ阻害因子;ウロキナーゼ受容体アンタゴニスト;ヘパリナーゼ;フマギリン類似体、例えばTNP−4701;スラミンおよびスラミン類似体;血管新生抑制ステロイド剤;bFGFアンタゴニスト;flk−1アンタゴニストおよびflt−1アンタゴニスト;血管新生阻害剤、例えばMMP−2(マトリックスメタロプロテイナーゼ2)阻害剤およびMMP−9(マトリックスメタロプロテイナーゼ9)阻害剤。マトリックスメタロプロテイナーゼ阻害剤の例は、国際特許公開番号WO96/33172、WO96/27583、WO98/07697、WO98/03516、WO98/34918、WO98/34915、WO98/33768、WO98/30566、WO90/05719、WO99/52910、WO99/52889、WO99/29667、およびWO99/07675、欧州特許公開番号EP818,442、EP780,386、EP1,004,578、EP606,046、およびEP931,788;英国特許公開番号GB9912961、ならびに米国特許番号5,863,949、および5,861,510に記載されている。好適なMMP−2阻害剤およびMMP−9阻害剤は、MMP−1を阻害する活性がほとんどないか、全くないものである。より好ましくは、他のマトリックスメタロプロテイナーゼ(即ちMMP−1、MMP−3、MMP−4、MMP−5、MMP−6、MMP−7、MMP−8、MMP−10、MMP−11、MMP−12、およびMMP−13)と比較して、MMP−2および/またはMMP−9を選択的に阻害するものである。
シグナル伝達阻害剤には、例えば、以下のものがある:erbB2受容体阻害剤、例えばerbB2受容体に結合する有機分子または抗体、例えばトラスツズマブ(例えばHERCEPTIN(登録商標));他のタンパク質チロシンキナーゼの阻害剤、例えばイミチニブ(例えばGLEEVEC(登録商標));ras阻害剤;raf阻害剤;MEK阻害剤;mTOR阻害剤;サイクリン依存性キナーゼ阻害剤;プロテインキナーゼC阻害剤;およびPDK−1阻害剤(このような阻害剤の幾つかの例の説明、および癌治療のための臨床治験におけるこれらの使用については、Dancey,J.およびSausville(2003)Nature Rev.Drug Discovery 2:92−313を参照)。
ErbB2受容体阻害剤には、例えば、以下のものがある:ErbB2受容体阻害剤、例えばGW−282974(Glaxo Wellcome plc)、AR−209(Aronex Pharmaceuticals Inc.of The Woodlands,Tex.,USA)および2B−1(Chiron)などのモノクローナル抗体、ならびにerbB2阻害剤、例えば、国際特許公開番号WO98/02434、WO99/35146、WO99/35132、WO98/02437、WO97/13760、およびWO95/19970、ならびに米国特許番号5,587,458、5,877,305、6,465,449、および6,541,481に記載されたもの。
抗増殖剤には、例えば、以下のものがある:酵素ファルネシルタンパク質トランスフェラーゼの阻害剤、および受容体チロシンキナーゼPDGFRの阻害剤であって、米国特許番号6,080,769、6,194,438、6,258,824、6,586,447、6,071,935、6,495,564、6,150,377、6,596,735、および6,479,513、ならびに国際特許公開WO01/40217に開示されて、特許請求されている化合物などがある。また、抗増殖剤には、受容体チロシンキナーゼであるIGF−IRおよびFGFRの阻害剤も含まれる。
有用なCOX−II阻害剤の例は、アレコキシブ(例えば、CELEBREX(商標))、バルデコキシブ、およびロフェコキシブなどである。抗腫瘍免疫応答を増強することができる作用剤には、例えば、以下のものがある:抗CTLA4(細胞傷害性リンパ球抗原4)抗体(例えばMDX−CTLA4)、およびCTLA4を阻止できる他の作用剤。本発明で使用できる具体的なCTLA4抗体は、米国特許番号6,682,736に記載されたものなどである。
さらに、本発明は、患者における腫瘍または腫瘍転移を治療する方法であって、治療上有効な量の、本明細書上記記載の同定された作用剤、および任意に、一種類以上の別の抗癌剤を、同時または連続的に患者に投与することを含む方法を提供する。
本発明の同定された作用剤の投与量は、本明細書に記載した通りであるが、年齢、体重、全身の健康状態、性別、食事、投与時期、投与経路、排泄率、併用剤、および治療を受けている具体的な病気の重篤度などに応じて決まる。
上記した細胞傷害性抗癌剤およびその他の抗癌剤を化学療法計画で使用することは、癌治療技術分野において、通常十分に特徴が分かっているため、これらの使用は、本明細書において、耐性および有効性を観察するため、および投与経路および投与量を調節するために、いくらかの調整を行いつつ同じように検討される。例えば、細胞傷害性剤の実際の投与量は、組織培養法を用いて判定された患者の培養細胞の応答によって変動し得る。通常、付加的な別の薬剤を使用しない場合に使用される量に較べて、この投与量は少なくなる。
有効な細胞傷害性剤の一般的な投与量は、製造業者が推奨する範囲内にあるが、インビトロにおける応答、または動物モデルにおける応答によって示された場合には、約一桁少ない濃度または量まで低減することができる。このように、実際の投与量は、医師の判断、患者の状態、および初代培養悪性細胞または組織培養試料のインビトロにおける応答性、または適当な動物モデルで観察された応答によって決定される。
本明細書において、「EGFRキナーゼ阻害剤」という用語は、当分野において現在知られているか、または将来同定されるEGFRキナーゼ阻害剤を意味し、患者に投与すると、患者の体内でEGF受容体の活性化に関連する生物学的活性の阻害をもたらす任意の化学物質を含む。ここで、生物学的活性は、投与がなければ、天然のリガンドがEGFRに結合して生じる下流のあらゆる生物学的作用を含む。このようなEGFRキナーゼ阻害剤は、EGFRの活性化を阻止するか、または患者の癌を治療することと関連したEGFR活性化の下流にある任意の生物学的作用を阻止することができる任意の作用剤を含む。このような阻害剤は、受容体の細胞内ドメインに直接結合して、このキナーゼ活性を阻害することにより作用することができる。または、このような阻害剤は、EGF受容体のリガンド結合部位またはこの一部を占領することによって作用して、受容体の天然リガンドが受容体に接触できないようにし、その結果、正常な生物学的活性を妨害または低下させる。または、このような阻害剤は、EGFRポリペプチドの二量体化、またはEGFRポリペプチドと別のタンパク質との相互作用を調節することによって作用するか、またはEGFRのユビキチン化およびEGFRのエンドサイトーシスによる分解を増強する。EGFRキナーゼ阻害剤は、低分子阻害剤、抗体もしくは抗体断片、ペプチドもしくはRNAアプタマー、アンチセンス構築物、低分子阻害性RNA(即ちdsRNAによるRNA干渉;RNAi)、およびリボザイムがあるが、これらに限定されない。好適な実施形態において、EGFRキナーゼ阻害剤は、ヒトEGFRに特異的に結合する有機低分子または抗体である。
EGFRキナーゼ阻害剤は、例えば、キナゾリンEGFRキナーゼ阻害剤、ピリド−ピリミジンEGFRキナーゼ阻害剤、ピリミド−ピリミジンEGFRキナーゼ阻害剤、ピロロ−ピリミジンEGFRキナーゼ阻害剤、ピラゾロ−ピリミジンEGFRキナーゼ阻害剤、フェニルアミノ−ピリミジンEGFRキナーゼ阻害剤、オキシンドールEGFRキナーゼ阻害剤、インドロカルバゾールEGFRキナーゼ阻害剤、フタラジンEGFRキナーゼ阻害剤、イソフラボンEGFRキナーゼ阻害剤、キナロンEGFRキナーゼ阻害剤、およびチロホスチンEGFRキナーゼ阻害剤などであり、例えば、以下の特許公報に記載されているもの、およびこれらEGFRキナーゼ阻害剤のすべての医薬上許容される塩と溶媒和物とを含む:国際特許公開番号WO96/33980、WO96/30347、WO97/30034、WO97/30044、WO97/38994、WO97/49688、WO98/02434、WO97/38983、WO95/19774、WO95/19970、WO97/13771、WO98/02437、WO98/02438、WO97/32881、WO98/33798、WO97/32880、WO97/3288、WO97/02266、WO97/27199、WO98/07726、WO97/34895、WO96/31510、WO98/14449、WO98/14450、WO98/14451、WO95/09847、WO97/19065、WO98/17662、WO99/35146、WO99/35132、WO99/07701、およびWO92/20642;欧州特許出願番号EP520722、EP566226、EP787772、EP837063、およびEP682027;米国特許番号5,747,498、5,789,427、5,650,415、および5,656,643;および独国特許出願番号DE19629652。低分子EGFRキナーゼ阻害剤のさらなる非限定的な例には、Traxler,P.,1998,Exp.Opin.Ther.Patents 8(12):1599−1625に記載されたEGFRキナーゼ阻害剤がある。
本発明において使用可能な低分子EGFRキナーゼ阻害剤の具体的な好適例は、[6,7−ビス(2−メトキシエトキシ)−4−キナゾリン−4−イル]−(3−エチニルフェニル)アミン(OSI−774、エルロチニブ、またはTARCEVA(登録商標)(塩酸エルロチニブ)としても知られている;OSI Pharmaceuticals/Genentech/Roche)(米国特許番号5,747,498;WO01/34574、およびMoyer,J.D.ら、(1997)Cancer Res.57:4838−4848);CI−1033(以前はPD183805として知られていた;Pfizer)(Sherwoodら、1999,Proc.Am.Assoc.Cancer Res.40:723);PD−158780(Pfizer);AG−1478(University of California);CGP−59326(Novartis);PKI−166(Novartis);EKB−569(Wyeth);GW−2016(GW−572016またはジトシル酸ラパチニブとしても知られている;GSK);およびゲフィチニブ(ZD1839またはIRESSA(商標)としても知られている;Astrazeneca)(Woodburnら、1997,Proc.Am.Assoc.Cancer Res.38:633)がある。本発明で使用可能な特に好適な低分子EGFRキナーゼ阻害剤は、[6,7−ビス(2−メトキシエトキシ)−4−キナゾリン−4−イル]−(3−エチニルフェニル)アミン(即ちエルロチニブ)、この塩酸塩(即ち塩酸エルロチニブ、タルセバ(TARCEVA)(登録商標))、または他の形の塩(例えばメシル酸エルロチニブ)などである。
また、EGFRキナーゼ阻害剤は、例えば、EGFRキナーゼに対して活性を有するマルチキナーゼ阻害剤、即ち、EGFRキナーゼと、一つ以上の別のキナーゼを阻害する阻害剤も含む。このような化合物の例は、EGFRとHER2の阻害剤であるCI−1033(以前はPDl 83805として知られていた;Pfizer);EGFRとHER2の阻害剤であるGW−2016(GW−572016またはジトシル酸ラパチニブとしても知られている;GSK);EGFRとJAK2/3の阻害剤であるAG490(チロホスチン);EGFRとHER2の阻害剤であるARRY−334543(Array BioPharma);可逆性二重EGFR/HER2キナーゼ阻害剤であるBIBW−2992(Boehringer Ingelheim Corp.);EGFRとHER2の阻害剤であるEKB−569(Wyeth);VEGF−R2とEGFRの阻害剤であるZD6474(ZACTIMA(商標);Astrazeneca Pharmaceuticals)、およびEGFRとHER2の阻害剤であるBMS−599626(Bristol−Myers Squibb)などである。
抗体を利用したEGFRキナーゼ阻害剤には、この天然のリガンドによってEGFR活性化を部分的に、または完全に遮断することができる抗EGFR抗体またはEGFR抗体断片が含まれる。抗体を利用したEGFRキナーゼ阻害剤の非限定的な例は、Modjtahedi,H.ら、1993,Br.J.Cancer 67:247−253;Teramoto,T.,ら、1996,Cancer 77:639−645;Goldsteinら、1995,Clin.Cancer Res.1:1311−1318;Huang,S.M.,ら、1999,Cancer Res.15:59(8);1935−40;およびYang,X.,ら、1999,Cancer Res.59:236−1243に記載されたものなどである。即ち、EGFRキナーゼ阻害剤は、モノクローナル抗体Mab E7.6.3(Yang,X.D.ら、(1999)Cancer Res.59:1236−43)、またはMab C225(ATCC受入番号:HB−8508)、またはこれらに対する結合特異性を有する抗体または抗体断片であってもよい。適当なモノクローナル抗体EGFRキナーゼ阻害剤には、IMC−C225(セツキシマブまたはERBITUX(商標)としても知られている;Imuclone Systems)、ABX−EGF(Abgenix)、EMD72000(Merck KgaA,Darmstadt)、RH3(York Medical Bioscience Inc.)、およびMDX−447(Medarex/Merck KgaA)などであるが、これらに限定されない。
または、本発明で使用するためのEGFRキナーゼ阻害剤は、ペプチドまたはRNAアプタマーであってもよい。このようなRNAアプタマーは、例えば、EGFRの細胞外ドメインまたは細胞内ドメインと相互作用して、細胞のEGFRキナーゼ活性を阻害する。細胞外ドメインと相互作用するアプタマーは、標的細胞の細胞膜を通過する必要がないため、このようなアプタマーが好適である。また、アプタマーは、EGFRに対するリガンド(例えばEGF、TGF−α)とも相互作用して、リガンドがEGFRを活性させる能力を阻害することができ得る。適当なアプタマーを選択する方法は、当分野で周知である。このような方法を用いて、EGFRファミリーの分子と相互作用して、これを阻害するペプチドまたはRNAアプタマーを選択した(例えば、Buerger,C.ら、(2003)J.Biol.Chem.278:37610−37621;Chen,C−H.B.ら、(2003)Proc.Natl.Acad.Sci.100:9226−9231;Buerger,C.およびGroner,B.(2003)J.Cancer Res.Clin.Oncol.,129(12):669−675.Epub 2003 Sep 11参照)。
また、本発明で使用するためのEGFRキナーゼ阻害剤は、アンチセンスオリゴヌクレオチド構築物に基づくことができる。アンチセンスRNA分子およびアンチセンスDNA分子などのアンチセンスオリゴヌクレオチドは、EGFRのmRNAに結合することにより、この翻訳を直接阻止するように作用して、タンパク質の翻訳を阻止し、mRNAの分解を高め、その結果、細胞におけるEGFRキナーゼタンパク質の量、即ち活性を低下させる。例えば、少なくとも約15塩基で、EGFRをコードするmRNA転写物配列のユニークな領域に相補的なアンチセンスオリゴヌクレオチドを、例えば、通常のホスホジエステル法によって合成して、例えば静脈内注射または注入によって投与することができる。この配列が公知である遺伝子の発現を特異的に阻害するアンチセンス技術を使用する方法は、当分野においてよく知られている(例えば、米国特許番号6,566,135;6,566,131;6,365,354;6,410,323;6,107,091;6,046,321;および5,981,732参照)。
また、低分子阻害性RNA(siRNA)も、本発明で使用するためのEGFRキナーゼ阻害剤として機能することができる。EGFR遺伝子の発現は、腫瘍、被験対象者、または細胞を、低分子二本鎖RNA(dsRNA)、または低分子二本鎖RNAの産生をもたらすベクターもしくは構築物に接触させることによって低下させることができ、その結果、EGFRの発現が特異的に阻害される(即ちRNA干渉またはRNAi)。この配列が公知である遺伝子について、適当なdsRNAまたはdsRNAをコードするベクターを選択する方法は当分野において公知である(例えば、Tuschi,T.,ら、(1999)Genes Dev.13(24):3191−3197;Elbashir,S.M.ら、(2001)Nature 411:494−498;Hannon,G.J.(2002)Nature 418:244−251;McManus,M.T.およびSharp,P.A.(2002)Nature Reviews Genetics 3:737−747;Bremmelkamp,T.R.ら、(2002)Science 296:550−553;米国特許番号6,573,099および6,506,559;および国際特許公開番号WO01/36646、WO99/32619、およびWO01/68836参照)。
また、リボザイムも、本発明で使用するためのEGFRキナーゼ阻害剤として機能することができる。リボザイムは、RNAの特異的切断を触媒することができる酵素性RNA分子である。リボザイム作用の機構は、相補的な標的RNAへのリボザイム分子の配列特異的なハイブリッド形成と、その後のヌクレオチド鎖切断とを伴う。従って、EGFRのmRNA配列のヌクレオチド鎖切断を特異的および効率的に触媒する、遺伝子操作されたヘアピンモチーフまたはハンマーヘッドモチーフのリボザイム分子は、本発明の範囲において有用である。リボザイム切断部位について標的分子を精査して、RNA標的となる可能性のあるものの内部にある特異的リボザイム切断部位をまず同定する。リボザイム切断部位は、一般的にはGUA、GUUおよびGUCという配列を含む。同定されれば、切断部位を含む標的遺伝子の領域に対応する、約15〜20個のリボヌクレオチドの短いRNA配列を、このオリゴヌクレオチド配列を切断に適さないものにする可能性があると予測されている、二次構造などの構造的特徴について評価することができる。また、標的候補の適切性は、例えばリボヌクレアーゼ保護アッセイを用いて、これらが、相補的オリゴヌクレオチドとハイブリッド形成できるかを試験することによって評価することもできる。
EGFRキナーゼ阻害剤として有用なアンチセンスオリゴヌクレオチドとリボザイムの両方を、公知の方法によって調製することができる。これらの方法は、例えば固相ホスホラミダイト化学合成法などの化学合成法が含まれる。または、RNA分子をコードするDNA分子をインビトロまたはインビボで転写することにより、アンチセンスRNA分子を作成することができる。このようなDNA配列は、T7ポリメラーゼまたはSP6ポリメラーゼのプロモーターのような適当なRNAポリメラーゼプロモーターを取り込む多様なベクターに組み込むことができる。本発明のオリゴヌクレオチドに対するさまざまな修飾を、細胞内での安定性と半減期を増加させるための手段として導入することができる。可能な修飾には、分子の5’末端および/または3’末端へのリボヌクレオチドもしくはデオキシリボヌクレオチドの隣接配列の付加、またはオリゴヌクレオチド骨格内において、ホスホジエステラーゼ結合ではなく、ホスホロチオアートもしくは2’−O−メチルの使用などである。
本明細書において、「IGF−1Rキナーゼ阻害剤」という用語は、当分野において現在知られているか、または将来同定されるIGF−1Rキナーゼ阻害剤を意味し、患者に投与すると、患者の体内でIGF−1受容体の活性化に関連する生物学的活性の阻害をもたらす任意の化学物質を含む。ここで、生物学的活性は、投与がなければ、天然のリガンドがIGF−1Rに結合して生じる下流のあらゆる生物学的作用を含む。このようなIGF−1Rキナーゼ阻害剤は、IGF−1Rの活性化を阻止するか、または患者の癌を治療することと関連したIGF−1R活性化の下流にある任意の生物学的作用を阻止することができる任意の作用剤を含む。このような阻害剤は、受容体の細胞内ドメインに直接結合して、このキナーゼ活性を阻害することにより作用することができる。または、このような阻害剤は、IGF−1受容体のリガンド結合部位またはこの一部を占領することによって作用して、受容体の天然リガンドが受容体に接触できないようにし、その結果、正常な生物学的活性を妨害または低下させる。または、このような阻害剤は、IGF−1Rポリペプチドの二量体化、またはIGF−1Rポリペプチドと別のタンパク質との相互作用を調節することによって作用するか、またはIGF−1Rのユビキチン化およびIGF−1Rのエンドサイトーシスによる分解を増強する。また、IGF−1Rキナーゼ阻害剤は、IGF−1Rを活性化するために利用できるIGF−1の量を低下させることによって、例えば、IGF−1がこの受容体に結合するのに拮抗することによって、IGF−1の量を低下させることによって、またはIGF−1が、IGF結合タンパク質(例えばIGFBP3)など、IGF−1R以外のタンパク質と結合するのを促進することによっても作用することができる。IGF−1Rキナーゼ阻害剤には、低分子阻害剤、抗体もしくは抗体断片、アンチセンス構築物、低分子阻害性RNA(即ちdsRNAによるRNA干渉;RNAi)、およびリボザイムなどがある。好適な実施形態において、IGF−1Rキナーゼ阻害剤は、ヒトIGF−1Rに特異的に結合する有機低分子または抗体である。
IGF−1Rキナーゼ阻害剤は、例えば、イミダゾピラジンIGF−1Rキナーゼ阻害剤、アザ二環式アミン阻害剤、キナゾリンIGF−1Rキナーゼ阻害剤、ピリド−ピリミジンIGF−1Rキナーゼ阻害剤、ピリミド−ピリミジンIGF−1Rキナーゼ阻害剤、ピロロ−ピリミジンIGF−1Rキナーゼ阻害剤、ピラゾロ−ピリミジンIGF−1Rキナーゼ阻害剤、フェニルアミノ−ピリミジンIGF−1Rキナーゼ阻害剤、オキシンドールIGF−1Rキナーゼ阻害剤、インドロカルバゾールIGF−1Rキナーゼ阻害剤、フタラジンIGF−1Rキナーゼ阻害剤、イソフラボンIGF−1Rキナーゼ阻害剤、キナロンIGF−1Rキナーゼ阻害剤、およびチロホスチンIGF−1Rキナーゼ阻害剤、ならびに、このようなIGF−1Rキナーゼ阻害剤のすべての医薬上許容される塩と溶媒和物とを含む。
IGF−1Rキナーゼ阻害剤の例は、アザ二環式アミン誘導体を記載した国際特許公開番号WO05/097800、イミダゾピラジンIGF−1Rキナーゼ阻害剤を記載した国際特許公開番号WO05/037836、IGF−1R関連疾患を治療するためのピリミジンを記載した国際特許公開番号WO03/018021およびWO03/018022、シクロリグナンおよびIGF−1R阻害剤としてのシクロリグナンについて記載した国際特許公開番号02/102804号および02/102805、IGF−1Rチロシンキナーゼの阻害に反応する病気を治療するためのピロロピリミジンを記載した国際特許公開番号WO02/092599、チロシンキナーゼ阻害剤としてのピロロピリミジンを記載した国際特許公開番号WO01/72751、およびキナーゼのピロロトリアジン阻害剤を記載した国際特許公開番号WO00/71129に記載された阻害剤、ならびに、ピロロ[2,3−d]ピリミジン、およびこれらをチロシンキナーゼ阻害剤として使用することを記載した国際特許公開番号WO97/28161、インビトロおよびインビボでIGF−1R阻害活性を有するチロホスチンを記載したParrizas,ら、(Endocrinology,138:1427−1433(1997))、IGF−1R阻害剤としてのヘテロアリール−アリールウレアを記載した国際特許公開番号WO00/35455、IGF−1Rの調節剤としてのピリミジン誘導体を記載した国際特許公開番号WO03/048133、キナーゼタンパク質に対する阻害作用を有する化合物を記載した国際特許公開番号WO03/024967、WO03/035614、WO03/035615、WO03/035616、およびWO03/035619、過剰増殖症状を治療するための方法および組成物を記載した国際特許公開番号WO03/068265、タンパク質キナーゼ阻害剤としてのピロロピリミジンを記載した国際特許公開番号WO00/17203、セフェム化合物、この製造法と抗生物質組成物を記載した日本国特許公開番号:JP−A07/133280、プテリジンの研究、および第4位が非置換のプテリジンを記載したAlbert,A.ら、Journal of the Chemical Society,H.:1540−1547(1970)、およびピラジンから3−4−ジヒドロプテリジンを介してプテリジン(第4位が非置換のもの)を合成することを記載したA.Albertら、Chem.Biol.Pteridines Proc.Int.Symp.,4th,4:1−5(1969)に記載されたものなどである。
本発明において使用可能なIGF−1Rキナーゼ阻害剤のさらなる具体例は、IGF−1アンタゴニストであるh7C10(Centre de Recherche Pierre Fabre);IGF−1R調節剤であるEM−164(ImmunoGen Inc.);IGF−1アンタゴニストであるCP−751871(Pfizer Inc.);IGF−1アンタゴニストであるランレオチド(Ipsen);IGF−1Rオリゴヌクレオチド(Lynx Therapeutics Inc.);IGF−1オリゴヌクレオチド(National Cancer Institute);Novartis社で開発中のIGF−1Rタンパク質チロシンキナーゼ阻害剤(例えば、NVP−AEW541,Garcia−Echeverria,C.ら、(2004)Cancer Cell 5:231−239;またはNVP−ADW742,Mitsiades,CS.ら、(2004)Cancer Cell 5:221−230);IGF−1Rタンパク質チロシンキナーゼ阻害剤(Ontogen Corp);OSI−906(OSI Pharmaceuticals);IGF−1アンタゴニストであるAG−1024(Camirand,A.ら、(2005)Breast Cancer Research 7:R570−R579(DOI 10.1186/bcrl 028);Camirand,A.およびPollak,M.(2004)Brit.J.Cancer 90:1825−1829;Pfizer Inc.);チロホスチンAG−538およびI−OMe−AG538;IGF−1Rの低分子阻害剤であるBMS−536924;IGF−1アンタゴニストであるPNU−145156E(Pharmacia&Upjohn SpA);BMS536924,IGF−1RおよびIRの二重キナーゼ阻害剤(Bristol−Myers Squibb);AEW541(Novartis);GSK621659A(Glaxo Smith−Kline);INSM−18(Insmed);およびXL−228(Exelixis)などである。
抗体を利用したIGF−1Rキナーゼ阻害剤には、この天然のリガンドによってIGF−1R活性化を部分的にまたは完全に遮断することができる抗IGF−1R抗体またはIGF−1R抗体断片が含まれる。また、抗体を利用したIGF−1Rキナーゼ阻害剤には、IGF−1R活性化を部分的にまたは完全に遮断することができる抗IGF−1抗体またはIGF−1抗体断片も含まれる。抗体を利用したIGF−1Rキナーゼ阻害剤の非限定的な例は、Larsson,O.et al(2005)Brit.J.Cancer 92:2097−2101およびIbrahim,Y.H.およびYee,D.(2005)Clin.CancerRes.1l:944s−950sに記載されたもの;Imcloneによって開発されているもの(例えばIMC−A12),または抗IGF−1R抗体であるAMG−479(Amgen);抗IGF−1R抗体であるR1507(Genmab/Roche);抗IGF−1R抗体であるAVE−1642(Immunogen/Sanofi−Aventis);抗IGF−1R抗体であるMK0646またはh7C10(Merck);またはSchering−Plough Research Instituteによって開発されている抗体(例えばSCH717454または19D12;または、米国特許出願公開2005/0136063Alおよび米国特許出願公開2004/0018191Alに記載されたもの)などである。IGF−1Rキナーゼ阻害剤は、モノクローナル抗体でもよく、またはこれに対する結合特異的を有する抗体もしくは抗体断片であってもよい。
本明細書において、「PDGFRキナーゼ阻害剤」という用語は、当分野において現在知られているか、または将来同定されるPDGFRキナーゼ阻害剤を意味し、患者に投与すると、患者の体内でPDGF受容体の活性化に関連する生物学的活性の阻害をもたらす任意の化学物質を含む。ここで、生物学的活性は、投与がなければ、天然のリガンドがPDGFRに結合して生じる下流のあらゆる生物学的作用を含む。このようなPDGFRキナーゼ阻害剤は、PDGFRの活性化を阻止するか、または患者の癌を治療することと関連したPDGFR活性化の下流にある任意の生物学的作用を阻止することができる任意の作用剤を含む。このような阻害剤は、受容体の細胞内ドメインに直接結合して、このキナーゼ活性を阻害することにより作用することができる。または、このような阻害剤は、PDGF受容体のリガンド結合部位またはこの一部を占領することによって作用して、受容体の天然リガンドが受容体に接触できないようにし、その結果、正常な生物学的活性を妨害または低下させる。または、このような阻害剤は、PDGFRポリペプチドの二量体化、またはPDGFRポリペプチドと別のタンパク質との相互作用を調節することによって作用するか、またはPDGFRのユビキチン化およびPDGFRのエンドサイトーシスによる分解を増強する。PDGFRキナーゼ阻害剤には、低分子阻害剤、抗体もしくは抗体断片、アンチセンス構築物、低分子阻害性RNA(即ちdsRNAによるRNA干渉;RNAi)、およびリボザイムなどが含まれる。PDGFRキナーゼ阻害剤には、抗PDGFアプタマーもしくは抗PDGFRアプタマー、抗PDGF抗体もしくは抗PDGFR抗体、またはPDGFが、この同族の受容体に結合するのを阻止する、可溶性のPDGF受容体デコイも含まれる。好適な実施形態において、PDGFRキナーゼ阻害剤は、ヒトPDGFRに特異的に結合する有機低分子または抗体である。ある化合物や物質が、PDGFRキナーゼ阻害剤として作用することができるかは、当分野に公知の方法、さらには、例えば、Daiら、(2001)Genes&Dey.15:1913−25;Zippel,ら、(T989)Eur.J.Cell Biol.50(2):428−34:およびZwiller.ら、(1991)Oncogene 6:219−21に示されている方法によって判定することができる。
本発明は、当分野において公知のPDGFRキナーゼ阻害剤、ならびに下記の文献に記載されたもの、および通常の技術によって作製できる範囲に含まれるあらゆる均等物を含む。例えば、PDGFに対する阻害性抗体、例えば、米国特許番号5,976,534、5,833,986、5,817,310、5,882,644、5,662,904、5,620,687、5,468,468、および国際公開出願番号WO2003/025019に記載されているものなどが当分野で知られている。これらの文献の内容は、この全体が、参照されて本明細書に組み込まれる。さらに、本発明は、PDGFRキナーゼ阻害剤であるN−フェニル−2−ピリミジン−アミン誘導体、例えば、米国特許番号5,521,184、およびWO2003/013541、WO2003/078404、WO2003/099771、WO2003/015282、およびWO2004/05282に記載されたものなどを含む。これらの文献は、この全体が、参照されて本明細書に組み込まれる。
PDGFの作用を阻止する低分子は、例えば、米国特許または出願公開番号6,528,526(PDGFRチロシンキナーゼ阻害剤)、6,524,347(PDGFRチロシンキナーゼ阻害剤)、6,482,834(PDGFRチロシンキナーゼ阻害剤)、6,472,391(PDGFRチロシンキナーゼ阻害剤)6,949,563、6,696,434、6,331,555、6,251,905、6,245,760、6,207,667、5,990,141、5,700,822、U.S.5,618,837、5,731,326、および米国特許出願公開2005/0154014、ならびに国際公開出願番号WO2005/021531、WO2005/021544、およびWO2005/021537に記載されているものなどが当分野で知られている。これらの文献の内容は、この全体が、参照されて本明細書に組み込まれる。
PDGFの作用を阻止するタンパク質およびポリペプチドは、例えば、米国特許番号6,350,731(PDGFペプチド類似体)、5,952,304に記載されているものなどが当分野で知られている。これらの文献の内容は、この全体が、参照されて本明細書に組み込まれる。
EGFおよび/またはPDGFの受容体チロシンキナーゼを阻害するビスモノ−および二環式のアリール化合物およびヘテロアリール化合物は、例えば、米国特許番号5,476,851、5,480,883、5,656,643、5,795,889、および6,057,320に記載されているものなどが当分野で知られている。これらの文献の内容は、この全体が、参照されて本明細書に組み込まれる。
PDGFを阻害するアンチセンスオリゴヌクレオチドは、例えば、米国特許番号5,869,462および5,821,234に記載されているものなどが当分野で知られている。これら各文献の内容は、この全体が、参照されて本明細書に組み込まれる。
PDGFを阻害するアプタマー(核酸リガンドとしても知られている。)は、例えば、米国特許番号6,582,918、6,229,002、6,207,816、5,668,264、5,674,685、および5,723,594に記載されているものなどが当分野で知られている。これら各文献の内容は、この全体が、参照されて本明細書に組み込まれる。
PDGFを阻害するその他の化合物で当分野において知られているものは、米国特許番号5,238,950、5,418,135、5,674,892、5,693,610、5,700,822、5,700,823、5,728,726、5,795,910、5,817,310、5,872,218、5,932,580、5,932,602、5,958,959、5,990,141、6,358,954、6,537,988、および6,673,798に記載されているものなどである。これら各文献の内容は、この全体が、参照されて本明細書に組み込まれる。
PDGFRなどのチロシンキナーゼ受容体酵素に対して選択的な、幾つかのタイプのチロシンキナーゼ阻害剤が知られている(例えば、SpadaおよびMyers((1995)Exp.Opin.Ther.Patents,5: 805)およびBridges((1995)Exp.Opin.Ther.Patents,5:1245参照)。さらに、LawおよびLydonが、チロシンキナーゼ阻害剤の抗癌剤候補をまとめている((1996)Emerging Drugs:The Prospect For Improved Medicines.241−260)。例えば、U.S.Pat.No.6,528,526は、血小板由来増殖因子(PDGFR)のチロシンキナーゼ活性を選択的に阻害する置換キノキサリン化合物を記載している。PDGFRチロシンキナーゼ活性の公知の阻害剤には、Maguire et al,((1994)J.Med.Chem..37:2129)によって、およびDolle,et al,((1994)J.Med.Chem..37:2627)によって報告された、キノリンをベースにした阻害剤が含まれる。フェニルアミノ−ピリミジンをベースにする一つの分類の阻害剤が、欧州特許出願EP564409でTraxler,et alによって、およびBuchdunger,et al,((1995)Proc.Nat.Acad.Sci.(USA).92:2558)によって最近報告された。PDGF受動態チロシンキナーゼの活性を阻害するのに有用なキナゾリン誘導体には、ビスモノ−および二環式のアリール化合物およびヘテロアリール化合物(例えば、WO92/20642参照)、キノキサリン誘導体((1994)Cancer Res..54:6106−6114参照)、ピリミジン誘導体(日本特許出願公開87834/94)、およびジメトキシキノリン誘導体(Abstracts of the 116th Annual Meeting of the Pharmaceutical Society of Japan(Kanazawa).(1996),2,p.275,29(C2)15−2参照)などがある。
本発明において使用可能な低分子PDGFRキナーゼ阻害剤の具体的な好適例は、イマチニブ(GLEEVEC(登録商標);Novartis);SU−12248(リンゴ酸スニチブ(sunitib)、SUTENT(登録商標);Pfizer);ダサチニブ(SPRYCEL(登録商標);BMS;BMS−354825としても知られている。);ソラフェニブ(NEXAVAR(登録商標);Bayer;Bay−43−9006としても知られている。);AG−13736(アキシチニブ;Pfizer);RPR127963(Sanofi−Aventis);CP−868596(Pfizer/OSI Pharmaceuticals);MLN−518(タンデュチニブ(tandutinib);Millennium Pharmaceuticals);AMG−706(モテサニブ(Motesanib);Amgen);ARAVA(登録商標)(レフルノミド;Sanofi−Aventis;SUl0lとしても知られている。)、およびOSI−930(OSI Pharmaceuticals)。本発明において使用可能な、FGFRキナーゼ阻害剤でもある分子PDGFRキナーゼ阻害剤の更なる好適例は、XL−999(Exelixis);SU6668(Pfizer);CHIR−258/TKI−258(Chiron);RO4383596(Hoffmann−La Roche)、およびBIBF−1120(Boehringer Ingelheim)などである。
本明細書において、「FGFRキナーゼ阻害剤」という用語は、当分野において現在知られているか、または将来同定されるFGFRキナーゼ阻害剤を意味し、患者に投与すると、患者の体内でFGF受容体の活性化に関連する生物学的活性の阻害をもたらす任意の化学物質を含む。ここで、生物学的活性は、投与がなければ、天然のリガンドがFGFRに結合して生じる下流のあらゆる生物学的作用を含む。このようなFGFRキナーゼ阻害剤は、FGFRの活性化を阻止するか、または患者の癌を治療することと関連したFGFR活性化の下流にある任意の生物学的作用を阻止することができる任意の作用剤を含む。このような阻害剤は、受容体の細胞内ドメインに直接結合して、このキナーゼ活性を阻害することにより作用することができる。または、このような阻害剤は、FGF受容体のリガンド結合部位またはこの一部を占領することによって作用して、受容体の天然リガンドが受容体に接触できないようにし、その結果、正常な生物学的活性を妨害または低下させる。または、このような阻害剤は、FGFRポリペプチドの二量体化、またはFGFRポリペプチドと別のタンパク質との相互作用を調節することによって作用するか、またはFGFRのユビキチン化およびFGFRのエンドサイトーシスによる分解を増強する。FGFRキナーゼ阻害剤には、低分子阻害剤、抗体もしくは抗体断片、アンチセンス構築物、低分子阻害性RNA(即ちdsRNAによるRNA干渉;RNAi)、およびリボザイムなどが含まれる。FGFRキナーゼ阻害剤には、抗FGFアプタマーもしくは抗FGFRアプタマー、抗FGF抗体もしくは抗FGFR抗体、またはFGFRがこの同族の受容体に結合するのを阻止する、可溶性のFGFR受容体デコイも含まれる。好適な実施形態において、FGFRキナーゼ阻害剤は、ヒトFGFRに特異的に結合する有機低分子または抗体である。抗FGFR抗体は、FR1−H7(FGFR−I)およびFR3−D11(FGFR−3)(Imclone Systems,Inc.)などである。
FGFRキナーゼ阻害剤には、FGFR活性を調節するヘパラン硫酸プロテオグリカンの能力に影響を与えることによってFGFRシグナル伝達を阻害する化合物も含まれる。細胞外基質内のヘパラン硫酸プロテオグリカンは、FGFの作用、例えば、タンパク質分解からの保護、局在化、保存、および増殖因子の内部移行などを媒介することができ(Faham,S.ら、(1998)Curr.Opin.Struct.Biol.,8:578−586)、FGFを同族のFGFRに提示するよう、および/または受容体のオリゴマー形成を促進するよう作用する低親和性FGF受容体として機能することができる(Galzie,Z.ら、(1997)Biochem.Cell.Biol.,75:669−685)。
本発明には、当分野において公知のFGFRキナーゼ阻害剤(例えばPDl 73074)、ならびに下記で裏付けられているもの、および通常の技術で作出できる範囲内にあるあらゆる均等物も含まれる。
FGFの作用に拮抗することができるため、本明細書記載の方法でFGFRキナーゼ阻害剤として使用できる化学物質は、スラミン、スラミンの構造類似体、ペントサンポリ硫酸、スコポラミン、アンジオスタチン、スプラウティ(sprouty)、エストラジオール、カルボキシメチルベンジルアミンデキストラン(CMDB7)、スラジスタ、インスリン様増殖因子結合タンパク質−3、エタノール、ヘパリン(例えば、6−O−脱硫酸化ヘパリン)、低分子ヘパリン、硫酸プロタミン、シクロスポリンA、またはbFGFに対するRNAリガンドなどである。
その他、当分野で公知のFGFRキナーゼを阻害するための作用剤または化合物には、米国特許番号7,151,176(Bristol−Myers Squibb Company;Pyrrolotriazine compounds);7,102,002(Bristol−Myers Squibb Company;ピロロトリアジン化合物);5,132,408(SaIk Institute;ペプチドFGFアンタゴニスト);5,945,422(Warner−Lambert Company;2−アミノ−置換ピリド[2,3−d]ピリミジン);米国特許出願公開2005/0256154(4−アミノ−チエノ[3,2−c]ピリジン−7−カルボン酸アミド化合物);および20004/0204427(ピリミジノ化合物);公開国際特許出願WO2007019884(Merck Patent GmbH;N−(3−ピラゾリル)−N’−4−(4−ピリジニルオキシ)フェニル)ウレア化合物);WO2007009773(Novartis AG;ピラゾロロ[l,5−a]ピリミジン−7−イルアミン誘導体;WO2007014123(Five Prime Therapeutics,Inc.;FGFR融合タンパク質);WO2006134989(Kyowa Hakko Kogyo Co.,Ltd.;含窒素複素環化合物);WO2006112479(Kyowa Hakko Kogyo Co.,Ltd.;アザヘテロ環化合物);WO2006108482(Merck Patent GmbH;9−(4−ウレイドフェニル)プリン化合物);WO2006105844(Merck Patent GmbH;N−(3−ピラゾリル)−N’−4−(4−ピリジニルオキシ)フェニル)ウレア化合物);WO2006094600(Merck Patent GmbH;テトラヒドロピロロキノリン誘導体);WO2006050800(Merck Patent GmbH;N,N’−ジアリールウレア誘導体);WO2006050779(Merck Patent GmbH;N,N’−ジアリールウレア誘導体);WO006042599(Merck Patent GmbH;フェニルジウレア誘導体);WO2005066211(Five Prime Therapeutics,Inc.;抗FGFR抗体);WO2005054246(Merck Patent GmbH;ヘテロシクリルアミン);WO2005028448(Merck Patent GmbH;2−アミノ−l−ベンジル−置換ベンゾイミダゾール誘導体);WO2005011597(Irm Lie;置換複素環誘導体);WO2004093812(Irm Llc/Scripps;6−フェニル−7H−ピロロ[2,3−d]ピリミジン誘導体);WO2004046152(F.Hoffmann La Roche AG;ピリミド[4,5−e]オキサジアジン誘導体);WO2004041822(F.Hoffmann La Roche AG;ピリミド[4,5−d]ピリミジン誘導体);WO2004018472(F.Hoffmann La Roche AG;ピリミド[4,5−d]ピリミジン誘導体);WO2004013145(Bristol−Myers Squibb Company;ピロロトリアジン誘導体);WO2004009784(Bristol−Myers Squibb Company;ピロロ[2,l−f][l,2,4]トリアジン−6−イル化合物);WO2004009601(Bristol−Myers Squibb Company;アザインドール化合物);WO2004001059(Bristol−Myers Squibb Company;複素環誘導体);WO02102972(Prochon Biotech Ltd./Morphosys AG;抗FGFR抗体);WO02102973(Prochon Biotech Ltd.;抗FGFR抗体);WO00212238(Warner−Lambert Company;2−(ピリジン−4−イルアミノ)−6−ジアルコキシフェニル−ピリド[2,3−d]ピリミジン−7−オン誘導体);WO00170977(Amgen,Inc.;FGFR−Lおよび誘導体);WO00132653(Cephalon,Inc.;ピアゾロン誘導体);WO00046380(Chiron Corporation;FGFR−Ig融合タンパク質);およびWO00015781(Eli Lilly;ヒトSPROUTY−1タンパク質に関連したポリペプチド)に記載されたものなどがある。
本発明において使用可能な低分子FGFRキナーゼ阻害剤の具体的な好適例は、RO−4396686(F.Hoffmann−La Roche);CHIR−258(Chiron;TKI−258としても知られる。);PD173074(Pfizer);PD166866(Pfizer);ENK−834およびENK−835(どちらもEnkam Pharmaceuticals A/S);およびSU5402(Pfizer)などである。本発明に従って使用可能なPDGFRキナーゼ阻害剤でもある低分子FGFRキナーゼ阻害剤の更なる好適例は、XL−999(Exelixis);SU6668(Pfizer);CHIR−258/TKI−258(Chiron);RO4383596(Hoffmann−La Roche)、およびBIBF−1120(Boehringer Ingelheim)などである。
また、本発明は、上皮細胞が上皮−間葉転換を起こすのを阻害する作用剤を同定する方法であって、上皮細胞株H358の細胞試料を、スクリーニング対象である被験作用剤と接触させること、該試料を、H358細胞において上皮−間葉転換を誘導する単一または二重のタンパク質リガンド調製物と接触させること、この量が試料細胞のEMT状態を示すものであるバイオマーカーの量を、被験作用剤に接触させていないH358細胞の同一試料における同一のバイオマーカーの量と比較することにより、該被験作用剤が、試料内の細胞が上皮から間葉系へ転換することを阻害するか否かを判定すること、および、その結果、該被験作用剤が、細胞が上皮から間葉系へ転換することを阻害する作用剤であるか否かを判定することを含む方法も提供する。上皮細胞が上皮−間葉転換を起こすのを阻害する作用剤は、一部にはEMT転換に起因する線維症疾患の治療に有用である。線維症疾患は、腎線維症、肝線維症、肺線維症、および中皮腫などである。一つの実施形態において、H358細胞において上皮−間葉転換を誘導する単一タンパク質リガンドは、EGF;TGFβ;TNFα;およびIL−4から選択される。別の実施形態において、H358細胞において上皮−間葉転換を誘導する二重タンパク質リガンドは、オンコスタチンM+HGFである。
また、本発明は、上皮から間葉系への転換を起こした細胞を阻害する作用剤を同定する方法であって、上皮細胞株H358の細胞試料を、単一または二重のタンパク質リガンド調製物と接触させて、H358細胞における上皮−間葉転換を誘導すること、該細胞試料を、スクリーニング対象である被験作用剤と接触させること、被験作用剤が、間葉系様H358細胞の増殖を阻害するか否かを判定すること、および、その結果、該被験作用剤が、上皮から間葉系へ転換を起こした細胞の増殖を阻害する作用剤であるか否かを判定することを含む方法も提供する。間葉系様細胞を阻害する作用剤は、一部にはEMT転換に起因する線維症疾患の治療に有用である。線維症疾患は、腎線維症、肝線維症、肺線維症、および中皮腫などである。一つの実施形態において、H358細胞において上皮−間葉転換を誘導する単一タンパク質リガンドは、EGF;TGFβ;TNFα;およびIL−4から選択される。別の実施形態において、H358細胞において上皮−間葉転換を誘導する二重タンパク質リガンドは、オンコスタチンM+HGFである。本方法の別の実施形態は、該被験作用剤が、上皮―間葉転換を起こした細胞の増殖を阻害するか否かを判定する工程の後に、間葉系様H358腫瘍細胞の増殖を阻害する作用剤が、上皮H358腫瘍細胞の増殖も阻害するか否かを判定すること、および、その結果、これが上皮から間葉系への転換を起こした細胞の増殖を特異的に阻害する作用剤であるか否かを決定することという更なる工程を含む。上記方法の一実施形態において、上皮−間葉転換を起こした細胞の増殖を阻害する作用剤は、該細胞のアポトーシスを促進することによって増殖を阻害するものと判定される。上記の方法の別の実施形態において、上皮から間葉系への転換を起こした細胞の増殖を阻害する作用剤は、該細胞の増殖を阻害することによって増殖を抑制するものと判定される。
また、本発明は、間葉系様細胞が間葉から上皮への転換を起こすのを促進する作用剤を同定する方法であって、上皮細胞株H358の細胞試料を、単一または二重のタンパク質リガンド調製物と接触させて、H358細胞において、上皮−間葉転換を誘導すること、該細胞試料を、スクリーニング対象である被験作用剤と接触させること、この量が試料細胞のEMT状態を示すものであるバイオマーカーの量を、被験作用剤に接触させていない間葉系様H358細胞の同一試料における同一のバイオマーカーの量と比較することにより、該被験作用剤が、間葉系から上皮への転換を起こすよう試料内の間葉系様H358細胞を刺激するか否かを判定すること、および、その結果、該被験作用剤が、間葉系から上皮への転換を起こすよう間葉系様細胞を刺激する作用剤であるか否かを判定することを含む方法も提供する。間葉系様細胞が間葉から上皮への転換を起こすのを促進する作用剤は、一部にはEMT転換に起因する線維症疾患の治療に有用である。線維症疾患は、腎線維症、肝線維症、肺線維症、および中皮腫などである。一つの実施形態において、H358細胞において上皮−間葉転換を誘導する単一タンパク質リガンドは、EGF;TGFβ;TNFα;およびIL−4から選択される。別の実施形態において、H358細胞において上皮−間葉転換を誘導する二重タンパク質リガンドは、オンコスタチンM+HGFである。
また、本発明は、細胞が上皮から間葉系へ転換することを阻害する作用剤を同定する方法であって、H358細胞における上皮から間葉系への転換を促進するタンパク質を誘導的に発現するよう改変されている上皮細胞株H358の細胞試料を、スクリーニング対象である被験作用剤と接触させること、該試料を、改変されたH358細胞において上皮から間葉系への転換を促進する該タンパク質の発現を誘導する化合物と接触させること、この量が試料細胞のEMT状態を示すものであるバイオマーカーの量を、被験作用剤に接触させていないH358細胞の同一試料における同一のバイオマーカーの量と比較することにより、該被験作用剤が、試料内の細胞が上皮から間葉系へ転換することを阻害するか否かを判定すること、および、その結果、該被験作用剤が、細胞が上皮から間葉系へ転換することを阻害する作用剤であるか否かを判定することを含む方法も提供する。
また、本発明は、上皮−間葉転換を起こした細胞を阻害する作用剤を同定する方法であって、H358細胞における上皮−間葉転換を促進するタンパク質を誘導的に発現するよう改変されている上皮細胞株H358の細胞試料を、該タンパク質発現を誘導して細胞内で上皮−間葉転換を誘導する化合物と接触させること、該細胞試料を、スクリーニング対象である被験作用剤と接触させること、該被験作用剤が、間葉系様H358細胞の増殖を阻害するか否かを判定すること、および、その結果、該被験作用剤が、上皮−間葉転換を起こした細胞の増殖を阻害する作用剤であるか否かを判定することを含む方法も提供する。本方法の別の実施形態は、該被験作用剤が、上皮―間葉転換を起こした細胞の増殖を阻害するか否かを判定する工程の後に、間葉系様H358細胞の増殖を阻害する作用剤が、上皮H358細胞の増殖も阻害するか否かを判定し、および、その結果、これが上皮から間葉系への転換を起こした細胞の増殖を特異的に阻害する作用剤であるか否かを決定するという更なる工程を含む。上記方法の一実施形態において、上皮−間葉転換を起こした細胞の増殖を阻害する作用剤は、該細胞のアポトーシスを促進することによって増殖を阻害するものと判定される。上記の方法の別の実施形態において、上皮から間葉系への転換を起こした細胞の増殖を阻害する作用剤は、該細胞の増殖を阻害することによって増殖を抑制するものと判定される。
また、本発明は、間葉系様腫瘍細胞が間葉から上皮への転換を起こすのを促進する作用剤を同定する方法であって、H358細胞における上皮−間葉転換を促進するタンパク質を誘導的に発現するよう改変されている上皮腫瘍細胞株H358の細胞試料を、該タンパク質発現を誘導して細胞内で上皮−間葉転換を誘導する化合物と接触させること、該細胞試料を、スクリーニング対象である被験作用剤と接触させること、この量が試料腫瘍細胞のEMT状態を示すものであるバイオマーカーの量を、被験作用剤に接触させていない間葉系様H358細胞の同一試料における同一のバイオマーカーの量と比較することにより、該被験作用剤が、間葉系から上皮への転換を起こすよう試料内の間葉系様H358細胞を刺激するか否かを判定すること、および、その結果、該被験作用剤が、間葉系から上皮への転換を起こすよう間葉系様腫瘍細胞を刺激する作用剤であるか否かを決定することを含む方法も提供する。
本発明は、以下の実験の詳細の記載からよりよく理解されよう。しかしながら、検討されている具体的な方法および結果は、この後ろに記載されている特許請求の範囲でさらに十分に説明されている発明を例示したものに過ぎず、いかなる意味でも、本発明を限定するものではないことが、当業者には容易に理解できよう。
実験の詳細:
緒言
目標とする抗癌剤を同定するためのモデルと、抗癌剤同士の具体的な組み合わせを合理的に設計することが、このような抗癌剤を臨床試験に進めるためには明らかに必要とされる。ここで、本発明者らは、上皮腫瘍細胞および間葉系腫瘍細胞の成分に関するモデルシステムを説明する。腫瘍内にある上皮細胞型と間葉系細胞型とを標的にできることが、患者の長期間生存に対する治療効果にとって重要である。説明するモデルは、インビトロにおいて、および動物モデルにおいて、腫瘍細胞型に関して、抗癌性の化合物、抗体、アプタマー、およびその他の治療用核酸を評価することを可能にする。
材料と方法
細胞培養条件
ヒト細胞株H358を、ATCCが推奨する適切な添加培地の中で培養した。増殖因子およびサイトカインによって誘導されるEMTを、7〜14日間にわたって観察した。増殖因子およびサイトカインは商業的供給業者から入手したが、これらは、以下のものを含んでいた:TGFβ10ng/ml、エンドセリン100nM、IL−4 5ng/ml、IL−6 5ng/ml、IL−8 5ng/ml、VEGF 10ng/ml、ストロマ細胞由来因子、l00ng/ml、上皮細胞由来因子l0ng/ml、MMP2、100ng/ml、MMP7、100ng/ml、MMP9、l00ng/ml、I型コラーゲン、5μg/cm、IV型コラーゲン、5μg/cm、フィブロネクチン、1μg/cm、ラミニン−I、1μg/cm、ビトロネクチン、0.1μg/cm、ポリリジン、100mg/mL、HGF、100ng/mL、MSP、100ng/ml、IGF−I、50ng/mL、CSF−I、100ng/mL、ETl、100nM、SDF−Iα、100ng/ml、PGE2、500nM、LPA、10μM、SlP、1μM、TGFβ、2.5ng/mL、TNFα、25ng/mL、ILlβ、2.5ng/mL、IL6、2ng/mL、IL8、0.5ng/mL、WNT−I、5ng/mL、CTGF、20ng/ml、Trance、50ng/ml、FGF1、10ng/ml、FGF2、10ng/ml、BMP4、100ng/ml、BMP7、100ng/ml、IGF2、100ng/ml、オンコスタチンM、100ng/ml、NRGl、50ng/ml、PDGF−AA、50ng/ml、PDGF−BB、30ng/ml、WISPl、20ng/ml、フルベストラント、1μM、LIF、20ng/ml、IFNg、50ng/ml、HMG−B1、50ng/ml、M−CSF、50ng/ml、PTHrP、50ng/ml、MCPl、50ng/ml、IL−1a、10ng/ml、IL−33、50ng/ml、IL−31、50ng/ml、GM−CSF、25ng/ml、アンジオポエチン2、400ng/ml、PAR1、l00μM、PAR2、l00μM、PAR4、l00μM、Wnt5a、200ng/ml、G−CSF、50ng/ml、アンフィレギュリン、100ng/ml、CNTF、25ng/mL、プレイオトロフィン、25ng/ml、プロラクチン、100ng/ml、TRAIL、100ng/ml。
薬理学的阻害剤
MEK阻害剤1(”MEKi”;EMD Biosciences#444937)、JAK阻害剤1(”JAKi”;EMD Biosciences#420099)、およびLY294002(PI3K阻害剤(PI3Ki);EMD Biosciences#440202)を指示された濃度で用いた。細胞を、リガンドで刺激する前に、阻害剤で30分間処理した。培地、阻害剤、およびリガンドは、実験3〜4日目に新しくした。
三次元マトリゲル培養:組織培養用ウェルを、深さ1mm以上のマトリゲル層で被覆した。この上面に、H358細胞を2%マトリゲルに入れて、播種密度2,500〜5000細胞/cmで平板塗布した。細胞/マトリゲル層が固まったところで、培地を加え、CO恒温器内で37℃にて一晩温置し、その後、10μM SB431542(Sigma−Aldrich,St.Louis,MO;製品番号:#S4317)を添加したリガンド、および添加しなかったリガンドで細胞を処理した。実験が継続している期間、培養培地を、10μM SB431542を添加したリガンドおよび添加しないリガンドとともに3〜4日おきに補充した。
細胞株抽出物の免疫ブロット解析
本文および図面の説明に示した通りに細胞株を処理した。プロテアーゼ阻害剤(Sigma、#P8340)およびホスファターゼ阻害剤(Sigma、#P5726)を含むRIPA緩衝液(Sigma、#R0278)の中で細胞溶解物を調製した。マイクロ−BCAアッセイ(Pierce、#23227)によって、タンパク質濃度を測定した。タンパク質の免疫検出法は、SDS−PAGEによって分離したタンパク質を電気泳動によってニトロセルロースに移行させ、抗体とともに温置し、化学発光第2段階検出法(chemiluminescent second step detection)(Pico West;Pierce、#34078)によって行った。使用された抗体は以下のとおりである:E−カドヘリン(sc21791)、N−カドヘリン(#7939)、ErbB3(sc285)、GAPDH(#25778)、およびZeb1(#25388)(すべてSanta Cruz Biotechnology社から購入);ビメンチン(BD550513)およびフィブロネクチン(BD610077)(BD Biosciences社から購入);β−アクチン(Sigma、#A5441)。
TET−反応性細胞株の作出
H358細胞を、90mmのTC培養皿に、24時間後の増殖が確実に80%コンフルエントになる密度で播種した。プラスミドptTSおよびprTAを、FugeneHD形質転換用試薬(Fugene)を用いて、10:1の比率で細胞の中に形質移入した。4時間後、培地を除去して、通常の増殖用培地に入れ換え、細胞をさらに48時間増殖させた。次いで、細胞をさまざまな比率(1:25、1:50、および1:100)で150mmのTC培養皿に分割し、24時間増殖させた。次いで、薬剤(ブラストサイジン、100μg/ml)を培地に加え、3〜4週間にわたって、Bsd濃度を次第に10μg/mlに低下させながら、細胞コロニーを選抜した。単一の細胞から生じたコロニーを、細胞コロニーフィルターを用いて培養皿から選び出して増大させた。これらのクローンを、ルシフェラーゼアッセイ法(Steady GIo,Promega)によって測定して、一過性的に導入したTET−反応性ルシフェラーゼ発現プラスミドの誘導性発現が厳密に制御されているコロニーを選抜した。ドキシサイクリン発現に応答したルシフェラーゼ発現が10倍よりも高い誘導性を示したものを、さらに細胞株を構築するのに適しているとみなした。
TET−誘導性標的遺伝子細胞株の作出
Snail、Zeb1、TGFβ(恒常活性型)の全長cDNA(SnailのmRNA配列、Genbank NM_005985、発現物:GenelD:6615;Zeb1のmRNA配列、Genbank NM_030751、発現物:GenelD:6935;恒常活性型Ser223/S225ヒトTGF−β−1をコードするTGFβの配列(即ちGenbank NP_000651(発現物:GenelD:7040)であって、223位と225位のシステインがセリンに変異したもの)を、Tet制御プロモーター(pTRE2;Invitrogen)調節下に含むプラスミドを、標準的な方法を用いて構築した。TET−ON細胞株を平板塗布し、上記したpTRE2−Snailプラスミド、pTRE2−Zeb1プラスミド、またはpTRE2−TGFβプラスミドによって形質転換した。150mm培養皿に平板塗布したら、ピューロマイシン(0.5μg/ml)を用いて単一細胞を選抜した。3〜4週間にわたって、ピューロマイシン濃度を最終濃度0.1μg/mlまで低下させながら、コロニーを選抜した。コロニーフィルターを用いてコロニーを取り出し、ウェスタンブロット分析法によって、標的遺伝子のTET依存性発現するものをスクリーニングした。場合によっては、複数種のcDNAを、所定の細胞株に同時形質移入させた。これらの方法は、上記に列挙したcDNAによって、テトラサイクリンまたはこの類似化合物に応答してEMTを起こす細胞株の作出を可能にする。
細胞増殖の測定:Cell Titer Gloアッセイ(Promega Corporation,Madison,WI)を用いて細胞増殖を測定した。細胞株を、1ウェル当たり3000細胞という密度で96ウェル培養皿に播種した。平板塗布してから24時間後、細胞に、さまざまな濃度の薬剤を、単独または併用して投与した。投与してから72時間後に、Cell Titer Gloのシグナルを測定した。
アポトーシスの測定:カスパーゼ3/7活性の上昇によって測定されるアポトーシス誘導を、カスパーゼ3/7Gloアッセイ(Promega Corporation,Madison,WI)を用いて測定した。細胞株を、1ウェル当たり3000細胞という密度で96ウェル培養皿に播種した。平板塗布してから24時間後、細胞に、さまざまな濃度の薬剤を、単独または併用して投与した。投与してから24時間後に、カスパーゼ3/7Gloのシグナルを測定した。Cell Titer Glo(Promega Corporation,Madison,WI)で処理した平行培養皿を用いて、カスパーゼ3/7活性を標準化した。以下の公式を用いて、各ウェルについてのシグナルを標準化した:カスパーゼ3/7Glo化学発光単位/DMSO対照のCell Titer Glo画分。グラフはすべて、PRISM(登録商標)ソフトウェア(Graphpad Software,San Diego,CA)を用いて作成した。
免疫蛍光共焦点顕微鏡法
実験0日目に細胞をカバーガラスの上に塗布し、1日目にリガンドで刺激し、3〜4日目に培地とリガンドを新鮮なものにした。7日目に、4%パラホルムアルデヒド(EMS、#15701)/PBS(Gibco、#14190)の中で室温にて10分間細胞を固定した。細胞を3%BSA/PBS内でブロックし、ブロッキング用緩衝液で希釈した一次抗体(E−カドヘリン、Santa Cruz、#sc21791、およびビメンチン、Chemicon、#AB5733)とともに、室温にて2時間温置した。細胞を洗浄し、二次抗体(Invitrogen、#A11029およびChemicon、#AP194R)で温置した後、核TO−PRO3(Invitrogen、#T3605)による対比染色を行った。Pro−Long Gold蛍光退色防止用試薬(Invitrogen、P36934)を用いて、カバーガラスをスライドガラスの上に載せた。Leica共焦点用ソフトウェアを用いて、SP2スキャナー装置によりLeica DMRXE顕微鏡上で画像を捕捉した。
細胞の遊走および浸潤の測定
リガンドで6日間処理した細胞を、リガンドとともに血清不足の状態に一晩置いた。翌日、改変ボイデンチャンバー(Trevigen Cultrex #3458−096−K)内で、上部チャンバーの無血清培地中の細胞を用いてアッセイを行った。下部チャンバーでは、10%FBS+/−3倍濃度のリガンドを化学誘引物質として含む血清を用いた。製造業者の指示に従って、24時間後、非被覆膜を用いて遊走を測定し定量した。48時間後、浸潤をコラーゲンIV−被覆膜で測定し定量した。
EMTの形態および表現型の復帰
細胞をリガンドで7日間処理するか、または処理をしないで、その後、リガンドを含まない新鮮な培養皿に継代した。タンパク質を調べるために、表示された日に細胞を回収し、復帰を観察するためにEMTマーカーで免疫ブロットを行った。遊走および浸潤を測定するためには、細胞を14日間復帰させ、最後の日に無血清状態に置いた。次いで、上記したようにアッセイを行った。
H358 HGF OSM EMTモデルのマイクロアレイおよびプロテオミクスによるプロファイリングを行うための追加的な材料および方法
細胞の培養および処理
H358細胞を、10%ウシ胎児血清(Sigma)、2mM L−グルタミン酸(Gibco)、1mMピルビン酸ナトリウム(Gibco)、および0.1mM HEPESを添加したRPMI1650培地(Gibco #21870)で増殖させた。細胞は、5%CO下37℃で増殖させた。実験0日目に細胞を播種し、1日目に完全培地内でリガンドによって刺激し、7日間増殖させた。実験3日目と6日目に培地とリガンドを新鮮なものにした。HGF(Peprotech #100−39)およびOSM(R&D Systems #295−OM)はともに100ng/mlで用いた。
Affimetrixアレイ:
実験7日目に、細胞をトリプシン処理し、洗浄し、ペレット化し、即座に凍結した。mRNAの単離およびAffymetrix Human Genome 133 Plus 2.0アレイによる解析を行うため、細胞ペレットをGenome Explorationsに送付した。
プロテオミクス:
実験7日目に、タンパク質を調べるために細胞を回収した。全タンパク質を解析するために、ProteoExtract(登録商標)試薬(EMD #444810)を用いて、核画分、膜画分、および細胞質ゾル画分を調製した。次いで、トリクロロ酢酸/デオキシコール酸共沈法を用いて、タンパク質を沈殿させた。2%デオキシコール酸を試料に加え、氷上にて30分間静置した。次いで、100%TCAを1:1の割合(容量/容量)で試料に加えた。試料をボルテックス撹拌し、一晩温置した(10℃)後、15,000×gで10分間遠心分離した(4℃)。沈殿物を5ml冷アセトンで洗浄し、撹拌し、再沈殿させることを2回行い、風乾した。沈殿した試料を8M尿素に再懸濁し、5mMトリブチルホスフィン(Sigma−Aldrich #T7567;室温にて1時間)で還元し、ヨードアセトアミド(15mM、室温にて1.5時間)でアルキル化し、1M尿素になるまで希釈し、20μgトリプシン(Sigma−Aldrich #T6567;37℃、18時間)でタンパク質分解を行った。ペプチドをトリフルオロ酢酸(TCA)で酸性化し、Cl8 Sep−Pak Plusカートリッジ((Waters Corp.#WAT020515)を用いて脱塩した。ビシンコニン酸(MicroBCA Pierce)を用いてタンパク質濃度を測定した。既述されたところ(Thelemann et al;Petti et al)に従って、抗−ホスホチロシン親和性選択法を行った。
安定同位体標識法および液体クロマトグラフィー−エレクトロスプレーイオン化質量分析法によるペプチドの同定および定量
タンパク質の還元、アルキル化、トリプシン分解、および安定同位体標識は、さまざまな等圧タグを用いて、刺激後にペプチドを標識し、既述されている通りに行った{Petti,2005 #95;Ross,2004 #94}。四重iTRAQ法(Ross,2004)および八重iTRAQ法の両方を用いた。標識した後、陽イオン交換クロマトグラフィーおよびC18脱塩工程によって、ペプチドをさらに精製した。ポリスルフォエチルA樹脂で充填された4.6×5mmの陽イオン交換カートリッジ(OptimizeTechnologies,Oregon City,OR)を用いて強陽イオン交換(SCX)クロマトグラフィーを行った。ペプチドを脱塩した後、0.1%TFA、4〜60%アセトニトリルの中で5分間、勾配C18逆相クロマトグラフィー(3×5mmのトラップ、#11−02872−TA;Optimize Technologies)によってオンライン−LC/MS/MSを行い、214nmでUV検出した。m/z 113、114、115、116、117、118、119、121のMSMSタグによる八重iTRAQ標識法(Applied Biosystems,Foster City,CA)が用いたLC−MS/MS条件は、四重試料について上記した条件と同じであった。
液体クロマトグラフィー−エレクトロスプレーイオン化タンデム質量分析法(LC−MS/MS)、およびタンパク質データベース検索{Petti,2005#95}によって、ペプチドの質量、ペプチドの配列情報、およびペプチドの定量化結果を得た。逆相(C18)HPLCによって、四重極−飛行時間型質量分析器の中にペプチドを導入した。C18カラムは、PicoFrit(New Objective,Cambridge,MA)溶融シリカチューブ(内径15μ)に入った自己充填式の75μ×約10cm(3μMagicC18;Michrom Bioresources,Auburn,CA)であり、約2.7kvのスプレー電圧を用い、200nl/分で、アセトニトリル、0.1%ギ酸による勾配溶離(0.39%/分)によって展開した。0.3秒間の走査(m/z400−1600)、その後、一般的には、0.5秒間ずつ(m/z60−1200)の生成イオン走査を引き続き3秒間行うことによって、直交型四重極TOF(Qq−TOF)機器(SCIEX,Toronto,Canada)上で質量分析情報依存型のMSおよびMS−MS取得を行った。2+、3+、および4+の荷電状態を有する親イオンを、2分間の除外期間をおいて選択した。イオンは、第2四重極に集められ、飛行時間型(TOF)検出装置の中でイオンをパルスするのと同時に放出された。Analyst QS(Version1.1;Applied Biosystems Inc.,Foster City,CA)を用いてMSデータを集めた。8倍データビニングを用いた。ProteinPilot(Version 2.0;Builds 44649betaおよび50861;Applied Biosystems/MDS Sciex)のParagonアルゴリズムを用いて、UniProtタンパク質データベース(10/05〜01/07に公開されたもの)内のヒト配列を検索して、調査および生成物のイオンスペクトルデータから、95%超の信頼度でタンパク質を同定した。複数のイソ型を検出した場合には、それぞれ検出された型に特異的なペプチドだけを用い、イオン計数において、タンパク質の割合を計算する際に重み付けをするための要因として考慮した{Shilov,2007 #101}。タンパク質の同定は{Bradshaw,2006 #99}の指針に従ったが、そこでは、同定する対象に含まれるには2つ以上のユニークなイソ型特異的ペプチドが必要とされる。タンパク質の結果が節約されていることは、ProGroupアルゴリズムによって厳密なタンパク質推定を行うことで保証された。95%以上の信頼度で同定されたタンパク質で、分布の上側四分位および下側四分位(75%超または25%未満)の間で細胞または細胞状態が比較的豊富で、t検定による(細胞株または生物学的条件における任意の差異についての)p値が0.05よりも小さなものをさらに検討した。分布の上側四分位および下側四分位(75%超または25%未満)の間で細胞または細胞状態が比較的豊富なタンパク質を用いて、既に定義されていた基準としたタンパク質のE−カドヘリン、αカテニン、βカテニン、およびビメンチン{Thomson,2005 #44}を正確に、上皮細胞状態および間葉系細胞状態にビン幅を割り当てた。DNAマイクロアレイ研究と同様、データ圧縮すると、ELISA法や免疫ブロット法と比較して、タンパク質の存在量の変化が過小評価されることに留意すべきである。これは、DNAアレイ研究では、「オンスポット」ハイブリッド形成によるノイズに起因するが、哺乳動物細胞画分実験では、複合的なペプチド混合物に関連したMS/MSノイズに起因する。
H358インビボ実験のための追加的な材料および方法
癌の進行およびインビボでの薬剤耐性におけるEMTの役割をより理解するために、3種類のドキシサイクリン誘導性細胞株を作出して、上皮様H358 NSCLC細胞株において活性型のTGFβ(tet−on TGFβ)、Zeb1(tet−on Zeb1)、またはSnail(tet−on Snail)のいずれかを発現させた。また、これらの安定した細胞株は、インビボ研究での使用のためにレンチウイルスを使用してルシフェラーゼ標識された。これらの誘導細胞株は、インビトロにおいてEMTに似た転換を起こす。これらのモデルを、これらの遺伝子が皮下異種移植片においてEMT様転換を生じさせる能力を評価することによって、インビボで特徴を明らかにした。tet−応答性遺伝子を誘導するために、マウスに0.5mg/mlのドキシサイクリンを含む飲料水を与えて、腫瘍を増殖させた。一定の時点でマウスを殺して腫瘍を切り出した。免疫組織化学的解析用に腫瘍を固定し、ウェスタンブロット解析用に腫瘍溶解物を作製して、顕著なEMTマーカーであるE−カドヘリンおよびビメンチンにおける変化を調べた。さらに、腫瘍増殖を観察し、該当する場合には、病理学的変化を注記した。
インビボにおける上皮−間葉転換の画像化
ルシフェラーゼを発現する腫瘍細胞は、このような細胞を移植したマウスで観察することができる。Tet誘導性株にCMV−ルシフェラーゼを形質移入し、腹側部および同所性の異種移植腫瘍モデルにおける腫瘍サイズおよび転移を観察した。または、ヒトE−カドヘリン遺伝子(Genbank Corenucleotide Locus DQ335132、ヒトE−カドヘリン遺伝子、プロモーター、および5’UTR、1112bpのDNA;Liu,Y−N.ら、(2005)Oncogene 24:8277−8290)の上流にある上皮遺伝子プロモーター配列を、ルシフェラーゼ遺伝子の5’側に連結し、Tet−誘導性細胞株に形質移入して、インビボで、上皮細胞状態にある腫瘍細胞を観察した。同様に、ヒトビメンチン遺伝子(Genbank Corenucleotide Locus EF445046の2347位〜3952位の塩基(プロモーター配列)、全部で15123bpのDNAを有するヒトビメンチン遺伝子)をルシフェラーゼ遺伝子の5’側に連結し、Tet−誘導性細胞株に形質移入して、インビボで、間葉系細胞状態にある腫瘍細胞を観察した。複数の上皮プロモーター配列を使用することも可能である。
非侵襲性の生物発光を利用した画像化によって、同じ動物で何度も繰り返し測定すること(経時的研究)が可能になり、これらの処理が妨害となることなく、動的な生物学的過程を観察し測定することが可能となる。非侵襲性の生物発光を利用した画像化によって、癌の幾つかの要素:1)位置、2)大きさ、3)時期、および4)型、または病状を多重的に解析することが可能になる。これらの要素を総合すると、腫瘍が成長および/または進行する動的過程を合理的に解釈することができるようになる。インビボで癌細胞を可視化および追跡するためには、まず、細胞が、基質存在下で光を発生させる生物発光性レポーター遺伝子、例えば、蛍ルシフェラーゼとして公知である、フォティナス・ピラリス(Photinus pyralis)由来のルシフェリン触媒酵素を発現するよう改変する必要がある。この改変を行うためには、改変H358細胞株に、hEFlα/HTLVプロモーター(cat# LVl98,Lentigen)によって駆動される蛍ルシフェラーゼを含むレンチウイルスを形質導入した。各細胞株についてプールした細胞集団は、1*10細胞に1”10個のレンチウイルス粒子を、6ng/mlポリブレン存在下、通常の増殖培地内で一晩形質導入して作製した。生物発光活性をインビトロで確認した後、これらの細胞株を安定した細胞株として増殖させ、ヌードマウスの適当な部位に皮下または同所的に移植し、Xenogen IVISスペクトル装置を用いて簡単に画像化した(図15)。EMTに関する実験では、インビボでEMTを起こすよう改変された細胞を何度も繰り返し追跡して、腫瘍の増殖、存在場所、拡散、および転移能力を決定することができる。さらに、生物発光の観測は、さまざまなインビボアッセイ法を利用する場合に、腫瘍細胞を定量するための標準化要素として役立つ。
誘導された腫瘍のウェスタンブロッティング
飲料水にドキシサイクリンを加えて、遺伝子誘導すると同時に、SCIDマウスにおけるH358 tet−誘導性EMTモデルの皮下腫瘍のEMTマーカーを変化させる。ドキシサイクリン投与の7日後に皮下腫瘍を取り出し、液体窒素内で瞬時に凍結させた。ビーズ式破砕機を用いて、プロテアーゼ阻害剤とホスファターゼ阻害剤を含むRIPA緩衝液内で腫瘍を破砕均質化した。溶解物を、標準的なウェスタンブロッティング技術を用いて解析した。ブロットを、一次抗体とともに一晩温置し、HRP結合二次抗体(Cell Signaling Technologies、カタログ番号:7074,7076;Amersham ECL Plus、カタログ番号:RPN1232)存在下で化学発光法を用いて検出した。以下の一次抗体をタンパク質の検出に使用した:E−カドヘリン−Cell Signaling Technologies、カタログ番号:4605、1:1000;ビメンチン−BD Pharmingen、カタログ番号:550513、1:5000;TGFβ−Cell Signaling Technologies、カタログ番号:3709、1:1000;Snail−AbCam、カタログ番号:17732、1:1000;Zeb1−Santa Cruz、カタログ番号:10570、1:1000。病理学者がこれらのスライドを検査して、顕著な変化を報告した。これらのスライドは、Aperio ScanScopeを用いて走査し、Aperio ImageScanソフトウェアを用いて画像化した。
誘導された腫瘍の免疫組織化学的検査
飲料水にドキシサイクリンを加えて、遺伝子誘導すると同時に、SCIDマウスにおけるH358 tet−誘導性EMTモデルの腫瘍のEMTマーカーを変化させる。ドキシサイクリン投与の7日後に皮下腫瘍を取り出し、中性緩衝ホルマリン内で固定した。固定化後、組織をパラフィンに包埋し、8μmの切片に切断した。免疫組織化学用の染色には、クエン酸緩衝液による抗原賦活化で一般的に行われる方法を利用し、その後、一次抗体との温置、3’ジアミノベンジジン(DAB)基質を用いたHRP−結合二次抗体による検出、およびヘマトキシリン対比染色を行った。タンパク質の検出に用いられて一次抗体は以下の通りである。E−カドヘリン−Cell Signaling Technologies、カタログ番号:4605、1:50;ビメンチン−Chemicon/Millipore、カタログ番号:AB5733,1:6400;Snail−Santa Cruz、カタログ番号:10433,1:400;Zeb1−Santa Cruz、カタログ番号:10570、1:50。
誘導された腫瘍の増殖
SCIDマウスに、1*10H358tet−on細胞(目的遺伝子を有するもの)とマトリゲル(BD Pharmingen)を1:1に混合したものを移植した。移植時にドキシサイクリン(飲料水中0.5mg/ml)を投与し、腫瘍の増殖を21日間追跡し、キャピラリーでの測定結果を用いて腫瘍体積を記録した。各群(n=8)別に平均偏差と標準偏差を報告する。
結果
EMTリガンド誘導型細胞モデル
さまざまな細胞外リガンドドライバーを用いて、細胞株が上皮から間葉系への転換(EMT)を起こす能力を調べた。H358を含む5つのNSCLC細胞株を、各増殖因子およびサイトカインで処理して、EMT様転換を誘導する能力を評価した。H358(図1)だけが、完全な転換を起こすことができた(即ち、例えばE−カドヘリンまたはErbB3などの上皮マーカーが消失して、例えば、ビメンチン、フィブロネクチン、および/またはZeb1などの間葉系マーカーが出現した)。これらの増殖因子およびサイトカインは、インビボにおいて腫瘍細胞のEMTを促進すると考えられている炎症刺激を模倣するよう選ばれたものである。
以下の結論が得られた。TGFβは、H358細胞において、他のNSCLC株では見られない最も完全なEMTを誘導することができる。部分的なEMTは、TGFβで処理された他の幾つかの株でも見られた。TNFαも、H358細胞においてEMTを誘導することができた。EGFおよびIL−4は、より弱くEMTを誘導した。
各リガンドが単独または混合して存在する中で細胞を7日間処理して、NSCLC細胞株のパネルをスクリーニングした。一次スクリーニングで、リガンドが、形態学的変化を引き起こすことができるか、上皮マーカーであるE−カドヘリンを下方制御できるか、または、ビメンチンなどの間葉系マーカーを上方制御することができるかを判定した。EMT細胞モデルの候補は、間葉系マーカーを上方制御し、形態学的変化を示すはずである。より確実なモデルは、E−カドヘリン発現の下方制御を示すものである。E−カドヘリンのタンパク質量が実質的に下方制御されなかったモデルでは、E−カドヘリンが誤った場所に局在化していると考えられる。
NSCLC細胞株H358では、EMT過程を起こす能力があることを示唆するマーカーの変化を示すことができることが明らかになっている。TGFβ単独で、またはHGFおよびOSMという二重リガンドと一緒にH358を7日間処理したところ(図2)、どちらもEMTが起きたことを証明するマーカーである、E−カドヘリンの顕著な減少と、ビメンチンの確実な増加が生じた。TGFβによるE−カドヘリン発現の抑制は、非常に強いものであったが、完全ではなかった。しかし、TGFβにHGFまたはOSMのどちらかを加えると、HGFおよびOSMはいずれも単独の薬剤としては、有意なE−カドヘリン抑制もビメンチン誘導も生じさせることがないにもかかわらず、より完全なE−カドヘリン発現の抑制をもたらした。さらに、HGFおよびOSMと同じシグナル伝達経路によって作用する二重リガンドの別の組み合わせも、同じようにEMT過程に影響を与え、H358細胞株において作用することが予想される。オンコスタチンM経路の活性化は、JAK−Stat経路を介して作用する。HGFリガンドは、PI3経路とMAPK経路を介してシグナル伝達するチロシンキナーゼ受容体であるc−METを通して作用する。従って、PI3KおよびMAPKを介してシグナル伝達する別のチロシンキナーゼ受容体によってH358細胞をリガンド刺激すると、オンコスタチンMとともに二重リガンド系の一部として作用しEMTを活性化させることが予想される。例えば、IGF1−R、FGFR、RON、EGFR、VEGFR、およびPDGFRのリガンド刺激などである。
阻害剤を試験するためにインビトロH358細胞モデルを利用できることが、低分子TGFβ阻害剤(SB431542)の存在下または非在下でTGFβリガンド処理されたH358細胞との三次元(3D)マトリゲル培養で実証されている。TGFβリガンド存在下で、H358細胞は、間葉系バイオマーカーであるビメンチンの出現によって例証される上皮から間葉系への転換を起こすことができた(図9)。低分子TGFβ阻害剤SB431542存在下では、上皮から間葉系への転換はなくなり、これは、間葉系バイオマーカーであるビメンチンの欠如、および上皮バイオマーカーであるE−カドヘリンの保持によって例証された。
インビトロにおけるEMTの画像化
本発明者らは、リガンド処理された細胞におけるE−カドヘリンとビメンチンの発現および局在を調べて、単一細胞レベルでのEMTの程度を決定した(図10)。2つの不完全なEMTモデルである、HGFまたはOSMで処理されたH358細胞は、混合した細胞集団をもたらす。機能的で膜に局在するE−カドヘリンをもち、ビメンチンを欠如した上皮の外観を呈する細胞もあれば、細胞質ゾルでE−カドヘリンおよびビメンチンを同時に発現するする細胞もあり、部分的なEMTが起きていることを示している。TGFβは、H358細胞において、ほとんどの細胞がビメンチンを発現し、機能的なE−カドヘリンをほとんど発現しないという、より完全なEMTを誘導した。二重リガンドモデルまたはTGFβ多重リガンドモデル(即ち、TGFβをOSMまたはHGFと併用したもの)は、E−カドヘリンがほとんど完全に消失し、ビメンチンを強力に発現する細胞のより均質な集団を示す。
リガンドに誘導されたEMTシグナル伝達の解析
H358細胞におけるEMTに必要とされる、HGF、OSM、およびTGFβの下流におけるシグナル伝達を測定するために、本発明者らは、リガンドに誘導されるEMTの進行に対する薬学的阻害剤の効果を観測した(図11)。MEK/ERK、JAK/STAT、およびPI3キナーゼ経路は、HGF、OSM、およびTGFβの特性がよく分かっているエフェクターであるため、これらの経路を、個別におよびまとめて阻害した。図11Aは、JAK経路を阻害すると、OSM誘導モデルにおいてEMTが阻止されることが分かった。JAK阻害剤は、OSM、TGFβ、HGF+OSM、およびTGFβ+OSMによって誘導されるE−カドヘリンの下方制御を阻止し、OSM、HGF+OSM、およびTGFβ+OSMによって誘導されるビメンチンの上方制御を減衰させた。形態学的な変化は、マーカーの変化を反映していた(図11B)。これに対し、MEK/ERK経路の阻害は、どのリガンドで誘導しても、マーカーの変化に対しても、形態学的な変化に対しても影響を与えなかった。PI3キナーゼ経路を阻害すると、HGF+OSMマーカーと形態学的な変化を部分的に阻止した。さらに、OSMおよびOSM+TGFβによって誘導された形態学的な変化は、E−カドヘリンまたはビメンチンに対する対応する変化を伴うことなく、PI3キナーゼ阻害剤によって阻止された。これらの結果は、JAKおよびPI3キナーゼのシグナル伝達経路が、H358細胞において、OSMに誘導されるEMTにとって必要であることを示している。
EMTは、細胞の遊走と浸潤を増加させる
H358細胞において、リガンドによって誘導される形態学的変化およびマーカー変化は、改変ボイデンチャンバーアッセイ法によって測定すると、遊走および浸潤する能力の増加と相関していた(図12Aおよび12B)。完全なEMTを起こした(即ち、HGF+OSM、またはTGFβ+OSMで処理された)細胞は、部分的に転換しただけの(即ち、HGFまたはOSM単独で処理された)細胞よりも運動性が高かったが、このことは、細胞の遊走浸潤能力は、EMTプログラムにおける細胞の状態に基づいていることを示唆している。
リガンドに誘導されたEMTは可逆的である
このEMTモデルにおける細胞は準安定的で、刺激を除去すると上皮表現型に復帰する。図13Aおよび13Bは、リガンド処理した間葉系細胞を、リガンドを除去してから培養すると、マーカーも形態も上皮状態に復帰することを示している。不完全EMTモデル(HGFまたはOSM)において、復帰は、6日間でほぼ完全に終わるが、より完全な二重リガンドモデルまたはTGFβ多重リガンドモデルでは、同等の上皮表現型に復帰するにはもっと長い時間(12日間)が必要となる。復帰した細胞は、遊走アッセイおよび浸潤アッセイにおいても上皮細胞に似ている(図13C)が、二重リガンドモデルでは、復帰は完全ではない。
誘導性EMTモデル
抗癌剤およびこの併用剤をインビボで選択するのに適したEMTモデルを作出するために、特異的なEMT誘導因子を、テトラサイクリン類似化合物で誘導可能なプロモーターの調節下に置いて、EMT様転換を起こすことができることが示されている腫瘍細胞株の中に安定的に形質移入した。この過程は、下記の図3に図示されている。
ドキシサイクリンが存在すると、H358−Snail安定形質転換体(S4)は、Snailの誘導、上皮マーカー(例えば、ErbB3)の消失、および間葉系マーカー(例えば、ビメンチン)の取得を示す。GAPDHをローディング対照として用いた(図4および5)。SnailおよびZEB1の発現は、H358細胞に対して、より散在性で運動性の表現型を誘導した。Snailの表現型の方が、ZEB表現型よりもはっきりしていた。
TGFβは、癌細胞におけるEMTの最も強力な誘導因子の一つである(上記参照)。本発明者らは、TET誘導性の恒常活性型TGFβ1(aTGFβl)遺伝子を含む細胞株を作製した。細胞を7日間ドキシサイクリンで処理してaTGFβlを誘導すると、EMTを証明する変化であるE−カドヘリンの下方制御、およびビメンチン発現の上方制御がもたらされる。3つの別種の安定細胞クローンを下記の図6に示す。
インビボにおけるEMTの画像化、およびその他H358のインビボ研究
インビボにおける腫瘍の増殖および浸潤を画像化するために、細胞の数および位置、ならびに上皮細胞状態と間葉系細胞状態を、ルシフェラーゼで読み取る方法を確立した。例えば、ルシフェラーゼ遺伝子の5’側に融合した間葉ビメンチンプロモーターを用いて、tet誘導性細胞の間葉系状態を測定することができる。ビメンチンプロモーター−ルシフェラーゼプラスミドで形質転換されたH358 Tet−Snail細胞において、ルシフェラーゼ発現は、本明細書に示されているように(図7)、間葉系状態にあるときにのみ、即ち、細胞をドキシサイクリンに暴露したときにのみ観察された。間葉系特異的プロモーター細胞は、原発腫瘍部位においても転移部位においても、インビボでEMTを可視化するのに役立ち、EMT過程を標的とする薬剤のインビボにおける活性を測定する際にも重要である。
ルシフェラーゼ発現によって、本明細書に示すように、H358tetO−CMV−luci細胞の同所性移植片内のインビボ画像化が可能になった。即ち、例えば、図8に示すように、細胞の位置および数を、抗癌剤の評価が可能になる非侵襲的な方法で簡単に測定することができる。ルシフェラーゼを発現するH358細胞を、同所性肺モデル(図示されている。)およびより通常の側腹部注入モデル(図示せず)の両モデルにおいて、CCDカメラを用いてリアルタイムで画像化することができる。
EMTは、細胞極性の消失、ならびに間葉系細胞にとってより特徴的な一定の表現型の誘導、例えば、変化した、より線維芽細胞様の形態、および細胞運動性の増加などを特徴とする。これらの変化に合致して、E−カドヘリンが消失して、ビメンチンが出現することが、EMTの過程を確認するために用いることができる確立した特徴である(Thiery,J.P.(2002)Nat.Rev.Cancer 2:442−454;Savagner,P.(2001)Bioessays 23:912−923;Kang Y.およびMassague,J.(2004)Cell 118:277−279;Julien−Grille,S.,ら、Cancer Research 63:2172−2178;Bates,R.C.ら、(2003)Current Biology 13:1721−1727;Lu Z.,ら、(2003)Cancer Cell.4(6):499−515;Hugo H(2007)J Cell Physiol.213(2):374−83;Lee JM(2006)J Cell Biol.172(7):973−81)。そのため、H358誘導性(aTGFβ、Zeb1、またはSnail)皮下腫瘍を担持するSCIDマウスに由来する異種移植片において遺伝子を誘導した後、上皮(Epi)バイオマーカーであるE−カドヘリンと、間葉系(Mes)バイオマーカーであるビメンチンの発現量を評価した。誘導性遺伝子産物、およびEMTのタンパク質バイオマーカーの発現を、ドキシサイクリン処理7日後の全腫瘍の溶解物を免疫ブロッティング分析して解析した。
H358tet−onaTGFβ(恒常活性型)モデルにおいて、分泌タンパク質は、動物にドキシサイクリン水(0.5mg/ml)を与えたときに誘導される。TGFβシグナル伝達に応答して、細胞が、E−カドヘリンを転写下方制御し、ビメンチンなどの間葉系遺伝子を上方制御し得ることは十分に確認されている(Zavadil J(2005)Oncogene 24(37):5764−74;Moustakas A(2007)Cancer Sci.98(10):1512−20;Pennison M.(2007)Curr Opin Oncol.19(6):579−85;Leivonen SK(2007)Int J Cancer.15;121(10):2119−24;Yang J.(2008)Dev Cell.(6):818−29;Kim JH(2007)J Korean Med Sci.:898−904;Rees J.(2006)Cancer Research:66(19):9583−90)。ドキシサイクリンに暴露された動物由来のH358 tet−onaTGFβ腫瘍をウェスタンブロッティング分析したところ、ドキシサイクリン処理されていない動物の同じタイプの対照用腫瘍と比較すると、E−カドヘリンの減少およびビメンチンの増加と同時にTGFβ遺伝子が誘導されることが明らかになった(図16A)。ローディング量を標準化するために、ハウスキーピング遺伝子であるβ−アクチンを用いた。同じようにして、動物にドキシサイクリン水(0.5mg/ml)を与えたときに、H358tet−onSnail腫瘍においてSnailを誘導した。Snailは、E−カドヘリン遺伝子のプロモーターに結合して転写を阻害することによって、E−カドヘリンを含む数多くの上皮遺伝子の転写を直接的に下方制御する転写抑制因子である。このE−カドヘリン消失によって、B−カテニンによるシグナル伝達の増加、およびビメンチンなど、幾つかの間葉系関連遺伝子の誘導が可能になる。(Peinado H(2007)Nat Rev Cancer.7(6):415−28;Moreno−Bueno G.(2008)Oncogene:24;27(55):6958−69;Becker KF(2007)Cells Tissues Organs.85(l−3):204−12)。この生物学現象と合致して、H358 tet−on Snail細胞からなる腫瘍におけるSnailの誘導が、ドキシサイクリンを投与されていない動物の同じタイプの対照用腫瘍と比較すると、E−カドヘリンタンパク質量の顕著な減少、およびビメンチン発現の顕著な増加をもたらした(図16B)。前と同じように、ハウスキーピング遺伝子であるβ−アクチンを用いて、タンパク質のローディング量を標準化した。最後に、同じようにして、動物にドキシサイクリン水(0.5mg/ml)を与えたときに、H358tet−onZeb1腫瘍においてZeb1を誘導した。Snail同様、Zeb1も、E−カドヘリン転写の抑制因子であり、また、間葉系遺伝子の誘導因子でもある(Peinado H(2007)Nat Rev Cancer.7(6):415−28;Moreno−Bueno G.(2008)Oncogene:24;27(55):6958−69;Becker KF(2007)Cells Tissues Organs.85(l−3):204−12)。Snailモデルにおけると同様、Zeb1を誘導すると、標準的なEMTを証明する特徴であるE−カドヘリンおよびビメンチンに予想された変化がもたらされた(図16C)。ローディング量を標準化するために、ハウスキーピング遺伝子であるβ−アクチンを再び用いた。3つのモデルすべてで見られたこれらの変化は、EMTの過程で起こる遺伝子発現の変化と一致している。
EMTにおいて、細胞−細胞接触の消失も、形態学的変化による特徴とされている。H358腫瘍のウェスタンブロッティングによって観察されたEMTマーカーの変化を確認するために、誘導性H358腫瘍のホルマリン固定パラフィン包埋(FFPE)切片を作製し、免疫組織化学法(IHC)によるEMTマーカー発現を測定した。さらに、この方法では、ドキシサイクリンによって目的遺伝子を誘導したときに、EMTに関連する腫瘍内の病理学的差異を検討することが可能である。この方法によって、tet−誘導性遺伝子が発現された後、特徴的なEMTマーカーであるE−カドヘリンおよびビメンチンを直ちに試験することができる。ウェスタンブロッティングのデータによって示されているように、3つのモデルすべてにおいて、ドキシサイクリン水を投与されていない動物における同一の腫瘍と比較すると、これらのタンパク質の発現が劇的に変化していることは、IHC法によって明らかである(図17)。
分泌性の可溶性タンパク質であるため、TGFβの発現を、H358 tet−on aTGFβ腫瘍内でIHCによって直接試験することは可能とは考えられない。しかし、組織学的な読み取り結果から、aTGFβ発現によって、E−カドヘリンの下方制御がもたらされたことは明らかである(図17A、上図)。非処理腫瘍(上図)は、強い膜E−カドヘリンを示し、小型で、境界が明確な上皮細胞領域を有する明確な上皮細胞床(cell beds)を形成し、腫瘍全体に間隔を置いて配置されている間質細胞のポケットによって支持されている。ビメンチンの発現は、間質細胞に限定されない(図17A、上図)。これに対し、aTGFβが誘導されている腫瘍(図17A、下図)では、腫瘍の組成に顕著な変化が存在する。上皮細胞数が有意の増加し、間質細胞が有意に増加して、異常で破壊された腫瘍構造を作出している。さらに、これらの上皮細胞は、対照用腫瘍のような境界がはっきりした細胞床を形成せず、上皮細胞床内への線維芽細胞の浸潤が有意に増加している。明らかに、紡錘状細胞の存在が増加しており、EMTに特徴的な形態学的な変化が起きていることを示唆している。上皮細胞は、E−カドヘリンの細胞表面における発現の全面的な消失を示し、非処理腫瘍と比較して、大部分の細胞が、核周囲におけるビメンチン発現を獲得する。EMTマーカー変化および細胞形態におけるこのような変化は、上皮細胞に対するTGFβシグナル伝達の効果と一致している。腫瘍構造における全体的な変化は、TGFβが間質細胞を補充できることに起因しているか、上皮細胞の凝集が低下して、運動性が促進された結果であるか、またはこの両方のせいであり得る。これらの現象はすべて、腫瘍におけるTGFβシグナル伝達によってもたらされる、EMTによって見られる表現型上の変化と一致している(Tse JC(2007)J Cell Biochem.l01(4):816−29;De Wever O.(2008)Histochem Cell Biol:130(3):481−94)。
H358tet−onSnail腫瘍内でSnailを誘導すると、強力な核Snail染色がすべての細胞で見られる(図17B、下図)。これと比較すると、対照用腫瘍は、拡散した背景染色を示したが、これは、一次抗体が、無関係の類似したエピトープに非特異的に結合したことによるアーティファクトの可能性が高い(図17B、上図)。aTGFβ同様、Snailの発現は、腫瘍細胞において、膜E−カドヘリンの明らかな下方制御とビメンチンの上方制御とをもたらした。aTGFβモデルと同様、Snailが誘導されている腫瘍では、間質細胞に対する腫瘍の割合が有意に低下するにつれて、主要構造の全体的な破壊がみられた。しかし、細胞が依然として境界が明確な上皮細胞床を形成しており、間質細胞は、補充されているとも、これらの上皮細胞の中に浸潤しているとも思われないため、これは、aTGFβモデルとは異なっていると考えられる。これらの腫瘍において腫瘍細胞の含有がなくなったのは、Snailの抗増殖作用によって、間質細胞が正常な非処理腫瘍よりも高い割合で存在することが可能になったせいであり得る(図17B、上図)。
同様に、H358tet−onZeb1腫瘍内でZeb1を誘導すると、ほとんどの細胞がZeb1を発現したが、すべての細胞でZeb1が検出可能であったわけではない(図17C、下図)。他のモデル同様、ドキシサイクリンを与えていない動物における同様の腫瘍と比較すると、腫瘍内ではE−カドヘリンが下方制御され、ビメンチンが上方制御されていた。E−カドヘリンおよびビメンチンの発現パターンは、腫瘍すべてで一貫していたわけではない。しばしばE−カドヘリンを全く発現しなかった細胞のグループや、誤った場所(細胞質)に局在化しているE−カドヘリンを有するグループがあった。ビメンチン染色のパターンも、核周囲ビメンチンを発現したグループもあった点で同様であった。Zeb1およびE−カドヘリンまたはZeb1およびビメンチンの二重免疫染色を行ったが、連続切片の配置から、これらの領域が、Zeb1を発現しているか、発現していない細胞のポケットに相関していることが示唆された(データ不記載)。これらの観察結果は、Zeb1が、E−カドヘリン転写の抑制因子としての役割を持っている、および、EMT過程を制御するマイクロRNA(MiRs)の直接的な調節因子としての役割を持っていることとも矛盾しない(Shirakihara T(2007)Mol Biol Cell:3533−44;Gregory PA(2008)Cell Cycle 7(20):3112−8;Gregory PA(2008)Nat Cell Biol 10(5):593−601;Park SM(2008)Genes Dev.22(7):894−907;Burk U(2008)EMBO Rep.9(6):582−9)。
TGFβは、細胞上にあるTGFβ受容体の構成に依存して、増殖抑制作用または増殖促進作用を有することが知られている。その上、別のBMPファミリーメンバーのタンパク質の発現の変化およびSMADシグナル伝達の変化によって、TGFβが、腫瘍上皮細胞に対して増殖阻害作用を有するか否かが決まる(Pardali K(2007)Biochim Biophys Acta.1775(1):21−62;Rahimi RA(2007),J Cell Biochem.l02(3):593−608)。転写活性の抑制因子であるSnailおよびZeb1も、上皮細胞に対して増殖抑制作用をもたらすことが知られている(Zavadil J(2005)Oncogene 24(37):5764−74;Moustakas A(2007)Cancer Sci.98(10):1512−20;Pennison M.(2007)Curr Opin Oncol.19(6):579−85;Leivonen SK(2007)Int J Cancer.15;121(10):2119−24;Yang J.(2008)Dev Cell.(6):818−29;Rees J.(2006)Cancer Research:66(19):9583−90)。そのため、H358 tet−on(aTGFβ、Snail、Zeb1)モデルにおいて、飲料水に0.5mg/mlのドキシサイクリンを入れて動物に投与したときの長期間にわたる皮下腫瘍体積の違いを比較した。この目的で、3つのモデルすべてにおいて、誘導された遺伝子の増殖抑制作用は、さまざまな程度になることが注目された(図18)。3つの場合すべてにおいて、非処理群と比較すると、ドキシサイクリン処理後7日目に、腫瘍増殖阻害が最低であった。しかし、aTGFβモデルは、遺伝子誘導した後21日目まで、緩やかな増殖阻害を示しただけであった(図12A)。Zeb1モデルは、遺伝子誘導後21日目まで、増殖静止状態を示した(図18B)。それに対し、Snailモデルにおける腫瘍は、遺伝子誘導すると、21日目まで退行した(図18C)。この結果は予想外であったが、これらの遺伝子の既知の増殖抑制作用と整合している。免疫組織化学的評価で見られたように、これらのモデルにおいて、上皮細胞含有率および異常構造が外見上消失したことは、これらの遺伝子の誘導によって、アポトーシスおよび/または細胞周期停止が生じる可能性を示唆している。未検討ではあるが、この考えは、細胞に対するこれらの遺伝子産物の確認されている作用と符合している。この増殖抑制作用は、腫瘍微小環境という背景に特異的なものであるか、細胞がEMTによる進行を継続するにつれて、時間をかけて克服される可能性がある。このことを解明するには、具体的な病気状態における誘導遺伝子とEMTの役割を検討する一層の研究が必要である。
結論として、すべてのモデルにおいて、ドキシサイクリンで誘導される遺伝子の発現は、E−カドヘリンの有意な減少、ビメンチンの獲得、および、腫瘍増殖全体で測定すると、細胞増殖の低下をもたらしたことが認められる。さらに、EMTを誘導された腫瘍では、腫瘍構造および各細胞の形態に顕著な変化が見られた。転写、タンパク質発現、形態、および増殖において同時に起きたこれらの変化は、EMTの全体的な過程と合致する。そのため、これらのH358 NSCLCモデルは、腫瘍病理に対するEMTの効果を評価するのに適したインビボ誘導系を代表するものである。従って、これらのモデルは、癌の進行、薬剤耐性、ならびにEMTに関連した新規の薬剤標的およびこれに作用する薬剤の同定におけるEMTの役割をよりよく評価する上で有用である。
EMTモデルのゲノムおよびプロテオーム解析
EMTは、腫瘍のエルロチニブ感受性を消失させる一因となるとともに、播種性腫瘍細胞の転移効率に寄与し、これらが組合わされると、患者の生存率が顕著に低下する可能性がある。EMTのインビトロモデルは、この過程を調節する標的を発見することを目的とする薬剤発見を促進する。EMTモデルにおける転写およびシグナル伝達の変化の特徴を調べることによって、EMT過程をよりよく理解することができ、薬剤発見につながる標的を示し得る制御の臨界点を同定できるはずである。
リガンドによって誘導されるH358 EMTモデルの特徴を調べるために、不完全なEMT(HGFまたはOSMの単独リガンド)または完全なEMT(HGF+OSM二重リガンド)を誘導する条件下において、mRNAおよびタンパク質の全体的な変化を特徴づけた。Affymetrixヒト発現マイクロアレイを用いて、mRNA転写産物の変化を同定し、質量分析プロテオミクスによって、タンパク質の発現およびチロシンリン酸化の変化を同定した。データ解析によって、HGFとOSMの併用処理による相乗的シグナル伝達を明らかにし、多岐にわたる細胞機能制御の特徴的パターンが得られた。細胞が、不完全なEMTに較べて、完全なEMTを起こすと、mRNA、タンパク質発現、およびチロシンリン酸化における変化の数および程度が有意に増加した。これらの遺伝子の変化によって影響を受ける細胞機能を調べたところ、本発明者らは、複数の制御パターンを発見したが、このうち2つが特に興味深かった(図14)。まず、不完全なEMTおよび完全なEMTによって幾つかの細胞機能を変化させたが、完全なEMTの方が、より重要な効果を与えた。細胞の形態、細胞増殖、および細胞死が、このパターンの制御を示した。第二に、幾つかの細胞機能は、不完全なEMTをもたらした処理によって影響を受けなかったが、細胞が、完全なEMTを起こしたときには、影響を受けた。アミノ酸代謝、フリーラジカル捕捉、ならびにRNAの損傷および修復は、この制御パターンに含まれる。全体的に見て、H358細胞では、完全なEMTによって誘導される具体的な細胞機能が変化したことは、腫瘍細胞が生存するメカニズムとして可能なもの、およびこれらの機能を調節するシグナル伝達経路を示している。
略語:
EGF、上皮細胞増殖因子;EGFR、上皮細胞増殖因子受容体;EGFR−TKI、上皮細胞増殖因子受容体チロシンキナーゼ阻害剤;EMT、上皮−間葉系転換;MET、間葉系−上転換;NSCL、非小細胞肺;NSCLC、非小細胞肺癌;HNSCC、頭頸部扁平上皮癌;CRC、結腸直腸癌;MBC、転移性乳癌;Brk、乳癌キナーゼ(タンパク質チロシンキナーゼ6(PTK6)としても知られている。);FCS、ウシ胎児血清;LC、液体クロマトグラフィー;MS、質量分析法;IGF−1、インスリン様増殖因子−1;TGFα、形質転換増殖因子α;HB−EGF、ヘパリン結合性上皮細胞増殖因子;LPA、リゾホスファチジン酸;IC50、最大半量阻害濃度;pY、ホスホチロチン;wt、野生型;PI3、ホスファチジル・イノシトール−3キナーゼ;GAPDH、グリセルアルデヒド3リン酸脱水素酵素;MAPK、マイトジェン活性化タンパク質キナーゼ;PDK−1、3−ホスホイノシチド依存性タンパク質キナーゼ−1;Akt、ウイルス性癌遺伝子v−Aktの細胞の相同体であって、タンパク質キナーゼBとしても知られる;mTOR、ラパマイシンの哺乳動物における標的;4EBP 1、真核生物翻訳開始因子−4E(mRNAキャップ結合タンパク質)結合タンパク質−1であって、PHAS−Iとしても知られている;p70S6K、70 kDaリボソームタンパク質−S6キナーゼ;eIF4E、翻訳開始因子−4E(mRNAキャップ結合タンパク質);Raf、Raf発癌遺伝子のタンパク質キナーゼ産物;MEK、ERKキナーゼであって、マイトジェン活性化タンパク質キナーゼキナーゼとしても知られている;ERK、細胞外シグナル制御タンパク質キナーゼであって、マイトジェン活性化タンパク質キナーゼとしても知られている;PTEN、「10番染色体上で検出されたホスファターゼおよびテンシンの相同体」、ホスファチジルイノシトールリン酸ホスファターゼ;pPROTEIN、リンタンパク質、「タンパク質」は、リン酸化され得る任意のタンパク質、例えば、EGFR、ERK、S6など;PBS、リン酸緩衝食塩水;TGI、腫瘍増殖阻害;WFI、注射用蒸留水;SDS、ドデシル硫酸ナトリウム;ErbB2、「v−erb−b2赤芽球性白血病ウイルス性発癌遺伝子相同体2」であって、HER−2としても知られている;ErbB3、「v−erb−b2赤芽球性白血病ウイルス性発癌遺伝子相同体3」であって、HER−3としても知られている;ErbB4、「v−erb−b2赤芽球性白血病ウイルス性発癌遺伝子相同体4」であって、HER−4としても知られている;FGFR、線維芽細胞増殖因子受容体;DMSO、ジメチルスルホキシド。
参照による組み込み
本明細書に開示されているすべての特許、公開特許出願、およびその他の参考文献は、明示的に、参照することにより本明細書に組み込まれる。
均等物
当業者は、日常的な実験だけを用いて、本明細書に具体的に記載されている発明の具体的実施形態に多くの均等物があることを認識し、確認することができる。このような均等物も、以下の特許請求の範囲に包含されるものとする。

Claims (93)

  1. 腫瘍細胞が上皮から間葉系へ転換することを阻害する作用剤を同定する方法であって、
    上皮腫瘍細胞株H358の細胞試料を、スクリーニング対象である被験作用剤と接触させること、
    該試料を、H358細胞において上皮−間葉転換を誘導する単一または二重のタンパク質リガンド調製物と接触させること、
    この量が試料腫瘍細胞のEMT状態を示すものであるバイオマーカーの量を、被験作用剤に接触させていないH358細胞の同一試料における同一のバイオマーカーの量と比較することにより、該被験作用剤が、試料内の腫瘍細胞が上皮から間葉系へ転換することを阻害するか否かを判定すること、
    およびその結果、該被験作用剤が、腫瘍細胞が上皮から間葉系へ転換することを阻害する作用剤であるか否かを判定すること
    を含む方法。
  2. H358細胞において上皮−間葉転換を誘導する単一タンパク質リガンドが、EGF受容体、TGFβ受容体II、TNF受容体、またはIL−4受容体に結合し活性化するタンパク質リガンドのいずれかから選択される、請求項1の方法。
  3. H358細胞において上皮−間葉転換を誘導する単一タンパク質リガンドが、EGF、TGFβ、TNFα、IL−4、TGFα、HB−EGF、アンフィレグリン、ベタセルリン、エピレグリン、エピジェン、TNFβ、TGFβ−1、TGFβ−2、TGFβ−3、TGFβヘテロ二量体、またはIL−13から選択される、請求項2の方法。
  4. H358細胞において上皮−間葉転換を誘導する単一タンパク質リガンドが、EGF、TGFβ、TNFα、またはIL−4から選択される、請求項3の方法。
  5. H358細胞において上皮−間葉転換を誘導する二重タンパク質リガンドが、オンコスタチンMのこの受容体への結合によって活性化されるシグナル伝達経路を活性化する受容体に結合するタンパク質リガンド、それに加えて、チロシンキナーゼ受容体に結合して、HGFがこの受容体に結合することによって活性化される同じシグナル伝達経路を活性化する一つのリガンドである、請求項1の方法。
  6. H358細胞において上皮−間葉転換を誘導する二重タンパク質リガンドが、オンコスタチンMに結合して、これを活性化する一つのリガンド、それに加えて、IGF1−R、FGFR1、FGFR2、FGFR3、FGFR4、FGF受容体のヘテロ二量体、RON、EGFR、HER−4、HER受容体のヘテロ二量体、VEGFR−1、VEGFR−2、VEGFR−3、PDGFRαα、PDGFRββ、またはPDGFRαβに結合して、これを活性化する一つのリガンドである、請求項5の方法。
  7. H358細胞において上皮−間葉転換を誘導する二重タンパク質リガンドが、オンコスタチンMと、それに加えて、HGF、IGF−1、IGF−2、FGF1、FGF2、FGF3、FGF4、FGF5、FGF6、FGF7、FGF8、FGF8、FGF10、MSP、TGF−α、HB−EGF、アンフィレグリン、ベタセルリン、エピレグリン、エピジェン、ヘレグリン、NRG−2、NRG−3、NRG−4、VEGF−A、VEGF−B、VEGF−C、VEGF−D、VEGF−E、PDGF−AA、PDGF−AB、PDGF−BB、PDGF−CC、またはPDGF−DDである、請求項6の方法。
  8. H358細胞において上皮−間葉転換を誘導する二重タンパク質リガンドが、オンコスタチンM+HGFである、請求項7の方法。
  9. この量が試料腫瘍細胞のEMT状態を示すものであるバイオマーカーが、上皮細胞バイオマーカーである、請求項1の方法。
  10. 上皮細胞バイオマーカーが、E−カドヘリン、CDH1プロモーター活性、サイトケラチン8、サイトケラチン18、P−カドヘリン、またはerb3である、請求項9の方法。
  11. この量が試料腫瘍細胞のEMT状態を示すものであるバイオマーカーが、間葉系細胞バイオマーカーである、請求項1の方法。
  12. 間葉系細胞バイオマーカーが、ビメンチン、フィブロネクチン、N−カドヘリン、CDH1メチル化、zeb1、twist、FOXC2、またはsnailである、請求項11の方法。
  13. 上皮から間葉系へ転換を起こした腫瘍細胞を阻害する作用剤を同定する方法であって、
    上皮腫瘍細胞株H358の細胞試料を、単一または二重のタンパク質リガンド調製物と接触させて、H358細胞における上皮−間葉転換を誘導すること、
    該細胞試料を、スクリーニング対象である被験作用剤と接触させること、
    被験作用剤が、間葉系様H358細胞の増殖を阻害するか否かを判定すること、
    およびその結果、該被験作用剤が、上皮から間葉系へ転換を起こした腫瘍細胞の増殖を阻害する作用剤であるか否かを判定すること
    を含む方法。
  14. H358細胞において上皮−間葉転換を誘導する単一タンパク質リガンドが、EGF受容体、TGFβ受容体II、TNF受容体、またはIL−4受容体に結合し活性化するタンパク質リガンドのいずれかから選択される、請求項1の方法。
  15. H358細胞において上皮−間葉転換を誘導する単一タンパク質リガンドが、EGF、TGF−β、TNFα、IL−4、TGFα、HB−EGF、アンフィレグリン、ベタセルリン、エピレグリン、エピジェン、TNFβ、TGFβ−1、TGFβ−2、TGFβ−3、TGFβヘテロ二量体、またはIL−13から選択される、請求項14の方法。
  16. H358細胞において上皮−間葉転換を誘導する単一タンパク質リガンドが、EGF、TGFβ、TNFα、またはIL−4から選択される、請求項15の方法。
  17. H358細胞において上皮−間葉転換を誘導する二重タンパク質リガンドが、オンコスタチンMのこの受容体への結合によって活性化されるシグナル伝達経路を活性化する受容体に結合するタンパク質リガンド、それに加えて、チロシンキナーゼ受容体に結合して、HGFがこの受容体に結合することによって活性化される同じシグナル伝達経路を活性化する一つのリガンドである、請求項13の方法。
  18. H358細胞において上皮−間葉転換を誘導する二重タンパク質リガンドが、オンコスタチンMに結合して、これを活性化する一つのリガンド、それに加えて、IGF1−R、FGFR1、FGFR2、FGFR3、FGFR4、FGF受容体のヘテロ二量体、RON、EGFR、HER−4、HER受容体のヘテロ二量体、VEGFR−1、VEGFR−2、VEGFR−3、PDGFRαα、PDGFRββ、またはPDGFRαβに結合して、これを活性化する一つのリガンドである、請求項17の方法。
  19. H358細胞において上皮−間葉転換を誘導する二重タンパク質リガンドが、オンコスタチンMと、それに加えて、HGF、IGF−1、IGF−2、FGF1、FGF2、FGF3、FGF4、FGF5、FGF6、FGF7、FGF8、FGF8、FGF10、MSP、TGF−α、HB−EGF、アンフィレグリン、ベタセルリン、エピレグリン、エピジェン、ヘレグリン、NRG−2、NRG−3、NRG−4、VEGF−A、VEGF−B、VEGF−C、VEGF−D、VEGF−E、PDGF−AA、PDGF−AB、PDGF−BB、PDGF−CC、またはPDGF−DDである、請求項18の方法。
  20. H358細胞において上皮−間葉転換を誘導する二重タンパク質リガンドが、オンコスタチンM+HGFである、請求項19の方法。
  21. 被験作用剤が、上皮から間葉系へ転換を起こした腫瘍細胞の増殖を阻害するか否かを判定する工程の後に、さらに、
    間葉系様H358腫瘍細胞の増殖を阻害する作用剤が、上皮様H358腫瘍細胞の増殖も阻害するか否かを判定する工程、
    およびその結果、該被験作用剤が、上皮から間葉系へ転換を起こした腫瘍細胞の増殖を特異的に阻害する作用剤であるか否かを判定する工程
    を含む、請求項13の方法。
  22. 被験作用剤が、間葉系様H358腫瘍細胞の増殖を阻害するか否かを判定する工程において、被験作用剤が、該腫瘍細胞のアポトーシスを促進することによって、このような阻害をすると判定される、請求項13の方法。
  23. 被験作用剤が、間葉系様H358腫瘍細胞の増殖を阻害するか否かを判定する工程において、被験作用剤が、該腫瘍細胞の増殖を阻害することによって、このような阻害をすると判定される、請求項13の方法。
  24. 間葉系様腫瘍細胞が間葉から上皮への転換を起こすのを促進する作用剤を同定する方法であって、
    上皮腫瘍細胞株H358の細胞試料を、単一または二重のタンパク質リガンド調製物と接触させて、H358細胞において、上皮−間葉転換を誘導すること、
    該細胞試料を、スクリーニング対象である被験作用剤と接触させること、
    この量が試料腫瘍細胞のEMT状態を示すものであるバイオマーカーの量を、被験作用剤に接触させていない間葉系様H358細胞の同一試料における同一のバイオマーカーの量と比較することにより、該被験作用剤が、間葉系から上皮への転換を起こすよう試料内の間葉系様H358細胞を刺激するか否かを判定すること、
    およびその結果、該被験作用剤が、間葉系から上皮への転換を起こすよう間葉系様腫瘍細胞を刺激する作用剤であるか否かを判定すること
    を含む方法。
  25. H358細胞において上皮−間葉転換を誘導する単一タンパク質リガンドが、EGF受容体、TGFβ受容体II、TNF受容体、またはIL−4受容体に結合し、これを活性化するタンパク質リガンドのいずれかから選択される、請求項24の方法。
  26. H358細胞において上皮−間葉転換を誘導する単一タンパク質リガンドが、EGF、TGFβ、TNFα、IL−4、TGFα、HB−EGF、アンフィレグリン、ベタセルリン、エピレグリン、エピジェン、TNFβ、TGFβ−1、TGFβ−2、TGFβ−3、TGFβヘテロ二量体、またはIL−13から選択される、請求項25の方法。
  27. H358細胞において上皮−間葉転換を誘導する単一タンパク質リガンドが、EGF、TGFβ、TNFα、またはIL−4から選択される、請求項26の方法。
  28. H358細胞において上皮−間葉転換を誘導する二重タンパク質リガンドが、オンコスタチンMのこの受容体への結合によって活性化されるシグナル伝達経路を活性化させる受容体に結合するタンパク質リガンド、それに加えて、チロシンキナーゼ受容体に結合して、HGFがこの受容体に結合することによって活性化される同じシグナル伝達経路を活性化する一つのリガンドである、請求項24の方法。
  29. H358細胞において上皮−間葉転換を誘導する二重タンパク質リガンドが、オンコスタチンMに結合して、これを活性化する一つのリガンド、それに加えて、IGF1−R、FGFR1、FGFR2、FGFR3、FGFR4、FGF受容体のヘテロ二量体、RON、EGFR、HER−4、HER受容体のヘテロ二量体、VEGFR−1、VEGFR−2、VEGFR−3、PDGFRαα、PDGFRββ、またはPDGFRαβに結合して、これを活性化する一つのリガンドである、請求項28の方法。
  30. H358細胞において上皮−間葉転換を誘導する二重タンパク質リガンドが、オンコスタチンMと、それに加えて、HGF、IGF−1、IGF−2、FGF1、FGF2、FGF3、FGF4、FGF5、FGF6、FGF7、FGF8、FGF8、FGF10、MSP、TGF−α、HB−EGF、アンフィレグリン、ベタセルリン、エピレグリン、エピジェン、ヘレグリン、NRG−2、NRG−3、NRG−4、VEGF−A、VEGF−B、VEGF−C、VEGF−D、VEGF−E、PDGF−AA、PDGF−AB、PDGF−BB、PDGF−CC、またはPDGF−DDである、請求項29の方法。
  31. H358細胞において上皮−間葉転換を誘導する二重タンパク質リガンドが、オンコスタチンM+HGFである、請求項30の方法。
  32. この量が試料腫瘍細胞のEMT状態を示すものであるバイオマーカーが、上皮細胞バイオマーカーである、請求項24の方法。
  33. 上皮細胞バイオマーカーが、E−カドヘリン、CDH1プロモーター活性、サイトケラチン8、サイトケラチン18、P−カドヘリン、またはerb3である、請求項32の方法。
  34. この量が前記試料腫瘍細胞の前記EMT状態を示すものである前記バイオマーカーが、間葉系細胞バイオマーカーである、請求項24の方法。
  35. 間葉系細胞バイオマーカーが、ビメンチン、フィブロネクチン、N−カドヘリン、CDH1メチル化、zeb1、twist、FOXC2、またはsnailである、請求項34の方法。
  36. 上皮−間葉転換を起こした腫瘍細胞の増殖を阻害する化合物を含む組成物を調製する方法であって、
    上皮腫瘍細胞株H358の細胞試料をスクリーニング対象である被験作用剤と接触させること、
    該試料を、該試料を、H358細胞において上皮−間葉転換を誘導する単一または二重のタンパク質リガンド調製物と接触させること、
    この量が試料腫瘍細胞のEMT状態を示すものであるバイオマーカーの量を、被験作用剤に接触させていないH358細胞の同一試料における同一のバイオマーカーの量と比較することにより、該被験作用剤が、試料内の腫瘍細胞が上皮から間葉系への転換を起こすことを阻害するか否かを判定すること、
    およびその結果、該被験作用剤が、腫瘍細胞が上皮から間葉への転換を起こすのを阻害する作用剤であるか否かを判定すること、
    および同定された被験作用剤を担体と混合して、前記組成物を調製すること
    を含む方法。
  37. 上皮−間葉転換を起こした腫瘍細胞の増殖を阻害する化合物を含む組成物を調製する方法であって、
    上皮腫瘍細胞株H358の細胞試料を、単一または二重のタンパク質リガンド調製物と接触させて、H358細胞における上皮−間葉転換を誘導すること、
    該試料を、スクリーニング対象である被験作用剤と接触させること、
    該被験作用剤が、間葉系様H358細胞の増殖を阻害するか否かを判定すること、
    その結果、該被験作用剤が、上皮から間葉への転換を起こした腫瘍細胞の増殖を阻害する作用剤であるか否かを判定すること、
    およびこうして同定された被験作用剤を担体と混合して、前記組成物を調製すること
    を含む方法。
  38. 上皮−間葉転換を起こした腫瘍細胞の増殖を阻害する化合物を含む組成物を調製する方法であって、
    皮腫瘍細胞株H358の細胞試料を、単一または二重のタンパク質リガンド調製物と接触させて、H358細胞における上皮−間葉転換を誘導すること、
    該試料を、スクリーニング対象である被験作用剤と接触させること、
    この量が試料腫瘍細胞のEMT状態を示すものであるバイオマーカーの量を、被験作用剤に接触させていない間葉系様H358細胞の同一試料における同一のバイオマーカーの量と比較することにより、該被験作用剤が、間葉系から上皮への転換を起こすよう試料内の間葉系様H358細胞を刺激するか否かを判定すること、
    およびその結果、該被験作用剤が、間葉系から上皮への転換を起こすよう間葉系様腫瘍細胞を刺激する作用剤であるか否かを判定すること、
    およびこうして同定された被験作用剤を担体と混合して、前記組成物を調製すること
    を含む方法。
  39. 抗癌剤の同定に使用するための間葉系様腫瘍細胞調製物であって、前記腫瘍細胞調製物は
    上皮腫瘍細胞株H358の細胞試料を、単一もしくは二重のタンパク質リガンド調製物と接触させて、H358細胞における上皮−間葉転換を誘導することを含む方法によって調製され、
    H358細胞において上皮−間葉転換を誘導する単一タンパク質リガンドが、EGF受容体;TGFβ受容体II;TNFα受容体;またはIL−4受容体に結合し、これを活性化するタンパク質リガンドのいずれかから選択され、ならびに
    H358細胞において上皮−間葉転換を誘導する二重タンパク質リガンドが、オンコスタチンMのこの受容体への結合によって活性化されるシグナル伝達経路を活性化させる受容体に結合するタンパク質リガンド、それに加えて、チロシンキナーゼ受容体に結合して、HGFがこの受容体に結合することによって活性化される同じシグナル伝達経路を活性化する一つのリガンドである
    細胞調製物。
  40. H358細胞において上皮−間葉転換を誘導する単一タンパク質リガンドが、EGF、TGFβ、TNFα、IL−4、TGFα、HB−EGF、アンフィレグリン、ベタセルリン、エピレグリン、エピジェン、TNFβ、TGFβ−1、TGFβ−2、TGFβ−3、TGFβヘテロ二量体、またはIL−13から選択される、請求項39の細胞調製物。
  41. H358細胞において上皮−間葉転換を誘導する単一タンパク質リガンドが、EGF、TGFβ、TNFα、またはIL−4から選択される、請求項40の細胞調製物。
  42. H358細胞において上皮−間葉転換を誘導する二重タンパク質リガンドが、オンコスタチンMに結合して、これを活性化する一つのリガンド、それに加えて、IGF1−R、FGFR1、FGFR2、FGFR3、FGFR4、FGF受容体のヘテロ二量体、RON、EGFR、HER−4、HER受容体のヘテロ二量体、VEGFR−1、VEGFR−2、VEGFR−3、PDGFRαα、PDGFRββ、またはPDGFRαβに結合して、これを活性化する一つのリガンドである、請求項39の細胞調製物。
  43. H358細胞において上皮−間葉転換を誘導する二重タンパク質リガンドが、オンコスタチンMと、それに加えて、HGF、IGF−1、IGF−2、FGF1、FGF2、FGF3、FGF4、FGF5、FGF6、FGF7、FGF8、FGF8、FGF10、MSP、TGF−α、HB−EGF、アンフィレグリン、ベタセルリン、エピレグリン、エピジェン、ヘレグリン、NRG−2、NRG−3、NRG−4、VEGF−A、VEGF−B、VEGF−C、VEGF−D、VEGF−E、PDGF−AA、PDGF−AB、PDGF−BB、PDGF−CC、またはPDGF−DDである、請求項42の細胞調製物。
  44. H358細胞において上皮−間葉転換を誘導する二重タンパク質リガンドが、オンコスタチンM+HGFである、請求項43の細胞調製物。
  45. 腫瘍細胞が上皮から間葉系へ転換することを阻害する作用剤を同定する方法であって、
    H358細胞における上皮から間葉系への転換を促進するタンパク質を誘導的に発現するよう改変されている上皮腫瘍細胞株H358の細胞試料を、スクリーニング対象である被験作用剤と接触させること、
    該試料を、改変されたH358細胞において上皮から間葉系への転換を促進する該タンパク質の発現を誘導する化合物と接触させること、
    この量が試料腫瘍細胞のEMT状態を示すものであるバイオマーカーの量を、被験作用剤に接触させていない改変されたH358細胞の同一試料における同一のバイオマーカーの量と比較することにより、該被験作用剤が、試料内の腫瘍細胞が上皮から間葉系へ転換することを阻害するか否かを判定すること、
    およびその結果、該被験作用剤が、腫瘍細胞が上皮から間葉系へ転換することを阻害する作用剤であるか否かを判定すること
    を含む方法。
  46. 誘導的に発現されて、H358細胞における上皮から間葉系への転換を促進するタンパク質が、Zeb−1;Snail;恒常活性型TGFβ;同時発現されるHGFおよびOSM;TNFα;恒常活性型cMET受容体;活性化Srcキナーゼ;v−Src;Src Y530F変異体;IL−4;IL−13;EGF;TGF−α;HB−EGF;アンフィレグリン;ベタセルリン;エピレグリン;エピジェン;またはTNFβである、請求項45の方法。
  47. 誘導的に発現されて、H358細胞における上皮から間葉系への転換を促進するタンパク質が、Zeb−1、Snail、または恒常活性型TGFβである、請求項46の方法。
  48. Tet−制御プロモーターを用いて、H358細胞における上皮から間葉系への転換を促進するタンパク質を誘導的に発現させる、請求項45の方法。
  49. Tet−制御プロモーターがTet−on系である、請求項48の方法。
  50. この量が試料腫瘍細胞のEMT状態を示すものであるバイオマーカーが、上皮細胞バイオマーカーである、請求項45の方法。
  51. 上皮細胞バイオマーカーが、E−カドヘリン、サイトケラチン8、サイトケラチン18、P−カドヘリン、またはerbB3である、請求項50の方法。
  52. この量が試料腫瘍細胞のEMT状態を示すものである上皮細胞バイオマーカーが、上皮細胞バイオマーカー遺伝子プロモーターである、請求項45の方法。
  53. 上皮細胞バイオマーカー遺伝子プロモーター−レポーター遺伝子構築物を改変H358細胞の中に含ませて、該プロモーターレポーター活性を、レポーター遺伝子の量または活性で観察することができるようにすることによって、上皮細胞バイオマーカー遺伝子プロモーターの活性を評価する、請求項52の方法。
  54. 上皮バイオマーカー遺伝子プロモーター−レポーター遺伝子構築物が、E−カドヘリンプロモーター−蛍ルシフェラーゼ構築物である、請求項53の方法。
  55. この量が試料腫瘍細胞のEMT状態を示すものであるバイオマーカーが、間葉系細胞バイオマーカーである、請求項45の方法。
  56. 間葉系細胞バイオマーカーが、ビメンチン、フィブロネクチン、N−カドヘリン、CDH1メチル化、zeb1、twist、FOXC2、またはsnailである、請求項55の方法。
  57. この量が試料腫瘍細胞のEMT状態を示すものである間葉系細胞バイオマーカーが、間葉系バイオマーカー遺伝子プロモーターの活性である、請求項45の方法。
  58. 間葉系バイオマーカー遺伝子プロモーター−レポーター遺伝子構築物を改変H358細胞の中に含ませて、該プロモーター活性を、レポーター遺伝子の量または活性で観察することができるようにすることによって、間葉系バイオマーカー遺伝子プロモーターの活性を評価する、請求項57の方法。
  59. 間葉系バイオマーカー遺伝子プロモーター−レポーター遺伝子構築物が、ビメンチンプロモーター−蛍ルシフェラーゼ構築物である、請求項58の方法。
  60. H358細胞における上皮−間葉転換を促進するタンパク質を誘導的に発現するよう改変されている上皮腫瘍細胞株H358の細胞試料が、動物の体内で増殖する異種移植片である、請求項45の方法。
  61. 上皮−間葉転換を起こした腫瘍細胞を阻害する作用剤を同定する方法であって、
    H358細胞における上皮−間葉転換を促進するタンパク質を誘導的に発現するよう改変されている上皮腫瘍細胞株H358の細胞試料を、該タンパク質発現を誘導して細胞内で上皮−間葉転換を誘導する化合物と接触させること、
    該細胞試料を、スクリーニング対象である被験作用剤と接触させること、
    該被験作用剤が、間葉系様H358細胞の増殖を阻害するか否かを判定すること、
    およびその結果、該被験作用剤が、上皮−間葉転換を起こした腫瘍細胞の増殖を阻害する作用剤であるか否かを判定すること
    を含む方法。
  62. 誘導的に発現されて、H358細胞における上皮から間葉系への転換を促進するタンパク質が、Zeb−1;Snail;恒常活性型TGFβ;同時発現されるHGFおよびOSM;TNFα;恒常活性型cMET受容体;活性化Srcキナーゼ;v−Src;Src Y530F変異体;IL−4;IL−13;EGF;TGF−α;HB−EGF;アンフィレグリン;ベタセルリン;エピレグリン;エピジェン;またはTNFβである、請求項61の方法。
  63. 誘導的に発現されて、H358細胞における上皮から間葉系への転換を促進するタンパク質が、Zeb−1;Snail;恒常活性型TGFβである、請求項61の方法。
  64. Tet−制御プロモーターを用いて、H358細胞における上皮から間葉系への転換を促進するタンパク質を誘導的に発現させる、請求項61の方法。
  65. Tet−制御プロモーターがTet−on系である、請求項64の方法。
  66. 間葉系様腫瘍細胞が間葉から上皮への転換を起こすのを促進する作用剤を同定する方法であって、
    H358細胞における上皮−間葉転換を促進するタンパク質を誘導的に発現するよう改変されている上皮腫瘍細胞株H358の細胞試料を、該タンパク質発現を誘導して細胞内で上皮−間葉転換を誘導する化合物と接触させること、
    該細胞試料を、スクリーニング対象である被験作用剤と接触させること、
    この量が試料腫瘍細胞のEMT状態を示すものであるバイオマーカーの量を、被験作用剤に接触させていない間葉系様H358細胞の同一試料における同一のバイオマーカーの量と比較することにより、該被験作用剤が、間葉系から上皮への転換を起こすよう試料内の間葉系様H358細胞を刺激するか否かを判定すること、
    およびその結果、該被験作用剤が、間葉系から上皮への転換を起こすよう間葉系様腫瘍細胞を刺激する作用剤であるか否かを決定すること
    を含む方法。
  67. 誘導的に発現されて、H358細胞における上皮から間葉系への転換を促進するタンパク質が、Zeb−1;Snail;恒常活性型TGFβ;同時発現されるHGFおよびOSM;TNFα;恒常活性型cMET受容体;活性化Srcキナーゼ;v−Src;Src Y530F変異体;IL−4;IL−13;EGF;TGF−α;HB−EGF;アンフィレグリン;ベタセルリン;エピレグリン;エピジェン;またはTNFβである、請求項66の方法。
  68. 誘導的に発現されて、H358細胞における上皮から間葉系への転換を促進するタンパク質が、Zeb−1;Snail;恒常活性型TGFβである、請求項66の方法。
  69. Tet−制御プロモーターを用いて、H358細胞における上皮から間葉系への転換を促進するタンパク質を誘導的に発現させる、請求項66の方法。
  70. Tet−制御プロモーターがTet−on系である、請求項70の方法。
  71. この量が試料腫瘍細胞のEMT状態を示すものであるバイオマーカーが、上皮細胞バイオマーカー遺伝子プロモーターである、請求項66の方法。
  72. 上皮細胞バイオマーカーが、E−カドヘリン、サイトケラチン8、サイトケラチン18、P−カドヘリン、またはerbB3である、請求項72の方法。
  73. この量が試料腫瘍細胞のEMT状態を示すものである上皮細胞バイオマーカーが、上皮細胞バイオマーカー遺伝子プロモーターの活性である、請求項66の方法。
  74. 上皮バイオマーカー遺伝子プロモーター−レポーター遺伝子構築物を改変H358細胞の中に含ませて、該プロモーターレポーター活性を、レポーター遺伝子の量または活性で観察することができるようにすることによって、上皮バイオマーカー遺伝子プロモーターの活性を評価する、請求項74の方法。
  75. 上皮バイオマーカー遺伝子プロモーター−レポーター遺伝子構築物が、E−カドヘリンプロモーター−蛍ルシフェラーゼ構築物である、請求項75の方法。
  76. この量が試料腫瘍細胞のEMT状態を示すものであるバイオマーカーが、間葉系細胞バイオマーカーである、請求項66の方法。
  77. 間葉系細胞バイオマーカーが、ビメンチン、フィブロネクチン、N−カドヘリン、CDH1メチル化、zeb1、twist、FOXC2、またはsnailである、請求項77の方法。
  78. この量が試料腫瘍細胞のEMT状態を示すものである間葉系細胞バイオマーカーが、間葉系バイオマーカー遺伝子プロモーターの活性である、請求項78の方法。
  79. 間葉系バイオマーカー遺伝子プロモーター−レポーター遺伝子構築物を改変H358細胞の中に含ませて、該プロモーターレポーター活性を、レポーター遺伝子の量または活性で観察することができるようにすることによって、間葉系バイオマーカー遺伝子プロモーターの活性を評価する、請求項79の方法。
  80. 間葉系バイオマーカー遺伝子プロモーター−レポーター遺伝子構築物が、ビメンチンプロモーター−蛍ルシフェラーゼ構築物である、請求項80の方法。
  81. H358細胞における上皮−間葉転換を促進するタンパク質を誘導的に発現するよう改変されている上皮腫瘍細胞株H358の細胞試料が、動物の体内で増殖する異種移植片である、請求項66の方法。
  82. 抗癌剤の同定に使用するための腫瘍細胞調製物であって、
    H358細胞における上皮−間葉転換を促進するタンパク質を誘導的に発現するよう改変されている上皮腫瘍細胞株H358の細胞試料
    を含む腫瘍細胞調製物。
  83. 誘導的に発現されて、H358細胞における上皮から間葉系への転換を促進するタンパク質が、Zeb−1;Snail;恒常活性型TGFβ;同時発現されるHGFおよびOSM;TNFα;恒常活性型cMET受容体;活性化Srcキナーゼ;v−Src;Src Y530F変異体;IL−4;IL−13;EGF;TGF−α;HB−EGF;アンフィレグリン;ベタセルリン;エピレグリン;エピジェン;またはTNFβである、請求項83の腫瘍細胞調製物。
  84. 誘導的に発現されて、H358細胞における上皮から間葉系への転換を促進するタンパク質が、Zeb−1;Snail;恒常活性型TGFβである、請求項83の腫瘍細胞調製物。
  85. Tet−制御プロモーターを用いて、H358細胞における上皮から間葉系への転換を促進するタンパク質を誘導的に発現させる、請求項85の腫瘍細胞調製物。
  86. Tet−制御プロモーターがTet−on系である、請求項86の腫瘍細胞調製物。
  87. プロモーターレポーター活性をレポーター遺伝子の量または活性で観察することができるように、改変H358細胞の中に安定して取り込まれている上皮および/または間葉系のバイオマーカー遺伝子プロモーター−レポーター遺伝子構築物をさらに含む、請求項83の腫瘍細胞調製物。
  88. レポーター遺伝子の量または活性を利用してEMT誘導を観察するために、レポーター遺伝子を誘導的に発現するよう、H358細胞がさらに改変されている、請求項83の腫瘍細胞調製物。
  89. H358細胞における上皮から間葉系への転換を促進するタンパク質を誘導的に発現するよう改変されている上皮腫瘍細胞株H358の細胞試料が、動物の体内で増殖する異種移植片である、請求項83の腫瘍細胞調製物。
  90. H358細胞において上皮−間葉転換を誘導する単一タンパク質リガンドが、任意にOSMまたはHGFを加えられたTGFβである、請求項4の方法。
  91. H358細胞において上皮−間葉転換を誘導する単一タンパク質リガンドが、任意にOSMまたはHGFを加えられたTGFβである、請求項16の方法。
  92. H358細胞において上皮−間葉転換を誘導する単一タンパク質リガンドが、任意にOSMまたはHGFを加えられたTGFβである、請求項27の方法。
  93. H358細胞において上皮−間葉転換を誘導する単一タンパク質リガンドが、任意にOSMまたはHGFを加えられたTGFβである、請求項41の方法。
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