分化療法と正常細胞を傷つけずにがん細胞の増殖を止める仕組み

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MYC増幅は複数のヒト悪性腫瘍で生存率を下げる

哺乳類の細胞増殖を制御する主要TFの1つが、MYC(骨髄細胞腫症ウイルス腫瘍タンパク質)である。 その機能は進化の階層を越えて保存されている27,28,29,30,31。 生理的には、MYCによって制御された増殖は、MYCと拮抗する系統分化プログラムによって引き継がれ、増殖を停止させる20。 我々は、2つのアプローチでMYCの変化を解析した。 まず、cBioPortalプラットフォームで利用可能なTCGAおよびICGCデータを用いて、MYC遺伝子座のコピー数(CN)変化を解析したところ、MYCの増幅と利得が頻繁に見られました(図1a)。 次に、TCGAの汎癌(PANCAN)データにアクセスし、最も一般的な33の腫瘍の11,000人の患者を含むデータをXena Browserで分析しました。 MYCはこれらの悪性腫瘍で高度に増幅されていた8,10。 両データセットにおいて、MYCのCN変化はGISTICスコア法を用いて決定され、-2、-1、0、1、2という値は、ホモ接合性欠失、ヘテロ接合性欠失、2倍体、低レベル増幅、高レベル増幅を表している32。 次に、PANCANデータセットを用いて、低レベル欠失/野生型MYCとゲイン/増幅を予測するGISTICスコアを用いて生存率解析を行った。 MYC増幅は、MYC CN WT/低レベル欠失の症例(n = 1352)と比較して、全生存期間の短縮(p < 9.784 × 10-11, n = 2628)と相関した(図1b)。 次に、MYC遺伝子座のGISTICスコア対MYC mRNA発現と患者生存率の相関を分析した。 MYC GISTICスコアとMYC mRNA発現の間には強い相関(spearman r = 0.3339, p < 0.0001, n = 9697)がみられた(図1c)。 MYC mRNAの高発現(n = 1762)対低発現(n = 1776)は、全生存期間の短縮(p < 5.609 × 10-8)と関連した(図1d)。 このように、MYCは多くのヒト悪性腫瘍に共通する重要ながん遺伝子であり、がんにおいてMYCに拮抗するメカニズムを同定することは、治療への応用が期待されます。 MYCの機能は進化の階層を越えて保存されている27,28,29,30,31。 原生動物の単純なライフサイクルでは、細胞分裂のたびに親細胞に類似した娘細胞を生成するためにMYCが必要である27,29。 単細胞生物から多細胞生物への進化は、クロマチンを開き、裸のDNAを露出させるためにエネルギーを大量に使うことになった。これにより、系統樹TFは、細胞の運命と様々な層の細胞への特殊化を導く何百もの末端分化遺伝子に結合し、活性化することができる。 この過程は、活発に増殖している細胞を必要としない。 したがって、MYCが介在する増殖は、この段階で強力に拮抗する33,34 (Fig. 1e)。 このような強力なMYC拮抗作用は、多細胞の存在にも必要である29,35。 多細胞生物に原虫が寄生すると、MYCタンパク質を活性化し、分化TFを抑制する複雑なメカニズムによって、感染細胞の増殖性細胞への形質転換が促進されることは納得がいく。

図1:複数のヒト悪性腫瘍にわたるMYC改変。

a TCGAおよびIGCGデータをcBioPortalで解析し、異なる組織型からの複数のがんにおいて事前に割り当てられたGISTICスコアを用いてMYC座における異常を判断した。 b XenaブラウザのTCGAハブで利用できるTCGA PANCANデータセットは解析済みである。 MYC遺伝子座のコピー数(CN)ゲインと増幅を持つケースとMYCのCN WT/マイナー欠失を持つケースの生存分析では、有意な全生存が示された(p値 < 9.784E-11, LogRank検定、n = 1352 WT/minor del, 2628 CN gain and amplification)。 Xena Browserで解析した生存率データ(https://xenabrowser.net/) c Xena BrowserのTCGA hubで利用できるPANCAN RNA-seq データを用いたMYC GISTIC Score vs MYC mRNA発現の解析。 d MYC mRNA発現が増加した患者と減少した患者を比較した生存率解析。 発現レベルは正常組織での発現レベルに対して正規化されている。 MYC mRNAの発現増加は、MYC mRNAの発現減少(n = 1776、p = 5.06 × 10-18)と比較して、生存率の低下(n = 1762)と関連していた e メタゾーンの分化と悪性細胞における分化の停滞を模式的に示した。 分化の連続性は、幹細胞系列のコミットメントによって開始され、その後、MYC遺伝子の2コピーを介した組織前駆体/プロジェニターの指数関数的な増殖によってもたらされる。 f ヒトの悪性腫瘍では、MYC遺伝子に拮抗できない分化障害があり、組織前駆細胞の指数関数的な増殖を許している

正常細胞とは異なり、悪性腫瘍は末端分化せずに増殖する(図1e、f)。 この異常なプロセスは、細胞増殖と分裂を調節するMYCとその共タンパク質の安定化に強く依存している17,20,37,38,39。 遺伝的およびエピジェネティックな変化により、がん細胞では最終的な分化が起こらず、系統発生にコミットした前駆細胞の持続的な増殖が起こります(図1e)7。 まず、持続的な増殖は、ヒトの悪性腫瘍においてMYC遺伝子をコードする遺伝子座の一貫したアップレギュレーションと染色体増生によって達成されている(図1a)。 MYCの増幅は、全生存期間の低下を予測する(LogRank p値=9.784 × 10-11, n=3980)(図1a, b)。 遺伝子改変マウスモデル(GEMM)または癌の異種移植モデルを用いた研究では、MYCに拮抗すると複数の腫瘍で腫瘍の退縮が持続する39,40,41。 例えば、Shachaf らは、テトラサイクリン制御発現を用いて肝細胞で MYC を条件付きで発現させたトランスジェニックマウスモデルを開発した39。 Mycの不活性化は、肝細胞と肝胆膵細胞の分化を増加させ、HCCマーカーであるα-フェトプロテインを失い、増殖を抑制するマウスHCCの退縮を誘導した39。 異種移植のPDACモデルにおいて、Zhangらは、MYC転写活性を破壊する低分子化合物(10058-F4)を用いてMYC-MAX二量体化をターゲットにした40。 ゲムシタビンに10058-F4を追加すると、単剤治療と比較して腫瘍形成が劇的に抑制された40。 Soucek らは、Kras 駆動肺がんモデルマウスを用い、ドミナントネガティブ MYC 二量化ドメイン変異体を用いて MYC を標的とし、MYC と正規の Myc E-box 応答要素「CACGTG」との結合を阻害し、それによって MYC 転写活性を阻害した41。 MYCトランスアクチベーションの阻害は、肺がんの成長を停止させることにより、マウスの生存率を増加させた41。

翻訳の観点から、MYCを直接薬学的に標的とする試みには、さまざまな課題が存在する42。 最も重要な課題は、増殖が正常な前駆細胞の特徴であり、そのような治療は治療指数が低い可能性があることである20。 さらに、腫瘍は、持続的なMYC活性に寄与する異質な遺伝的背景を有している。 したがって、過剰なMYCの作用に拮抗するメカニズムを理解するためには、正常な前駆細胞がMYCに拮抗して激しい増殖を停止させる進化的に保存された生理的方法を明らかにし、それらを癌においていかに回復させるかが不可欠となる。

アポトーシスによる増殖の停止は正常な分裂細胞にとって有害である

異なる種類の細胞間の凝集力と完全性を保持するために、多細胞生物はアポトーシスとして総称されるチェックとバランスのシステムを進化させました43,44。 アポトーシスのマスターTFであるp53(TP53)とその補因子であるp16またはp14ARF(CDKN2A)は、増殖中の細胞を停止させて損傷の修復を可能にし、その損傷が修復されない場合には秩序ある自殺を開始させるという重要な役割を果たす45,46)。 胚発生期には、胚性幹細胞が指数関数的に増殖することなく自己複製するためか、p53の発現が低下している47,48,49。 レポーターアッセイを用いたp53の発現差の機能的研究では、発生後期の段階で発現が増加し、終末分化した細胞では発現が減少することが示された48。 細胞分裂の際、p53経路はMYC経路と強力に拮抗して増殖を止め、障害を受けた細胞は修復され、修復不可能な細胞は不可逆的なアポトーシスによって自滅し、生物全体の完全性が保たれる43。 p53ノックアウト(KO)マウスは正常な発生を示し、肥大化しないことから50、アポトーシス経路は、指数関数的な増殖を停止させるために系統形成細胞が用いる主要なメカニズムではないことを示している。 このように、Trp53とPhosphatase and tensin homolog (Pten) のダブルKOマウスは、MYCに拮抗できずグリオーマ腫瘍を発症するが、この表現型はTrp53とPtenのダブルノックアウトにのみ観察される45,46。 PDACにおいて最も頻度の高い遺伝子変異はKRASである(〜92%)。 変異型KRASが膵臓細胞に発現しているGEMM(KCマウス)は、生後8〜12ヶ月で30〜40%の症例でPDACを発症する51。 上記のGEMM(KPCマウス)に変異型Trp53を加えるとPDACの浸透率が上昇し、生存期間が〜5ヶ月に短縮するが、Ink4a欠失のKCマウスは〜2〜3ヶ月生存する52,53。 変異型Krasを持たない変異型Trp53のみのマウスはPDACを発症しない53。 一方、卵巣癌マウスモデルでは、Trp53の不活性化によって浸潤性腫瘍が生じるが、Brca1とTrp5354を同時に不活性化したマウスでは腫瘍の発生が加速することが証明されている

TP53 とCDKN2Aはヒト悪性腫瘍で頻繁に二重不活性化する(図2a)。 このような不活性化は、治療に大きな影響を与える7。 従来の化学療法は、悪性腫瘍の増殖を停止させるために、この経路の生理的活性化因子を模倣した細胞毒性ストレスを誘発し、p53/p16をアップレギュレートすることを目的としている55。 悪性細胞と正常細胞は同じ環境に共存しているため、これらの遺伝子は悪性細胞では変異しているか物理的に利用できないが、正常細胞ではそのままであるため、このような治療は不利な治療指標となる。 がん治療においてアポトーシスを再活性化する方法が数多く研究されているが、この治療指数という根本的な問題を解決することは困難であった56。 ゲノム技術の進歩により、精巣癌のようにTP53/CDKN2A遺伝子が野生型の場合、細胞毒性化学療法(例えばシスプラチン)による治療で完全奏効が得られ、全生存率と無病生存率が増加することが示されている57(図2a、b)。 TP53/CDKN2Aの不活性化率が高い悪性腫瘍は、このような反応を示さないため、複数のアポトーシスに基づく治療に対する耐性(広範な化学療法耐性および放射線耐性)を示す(図2a、b、e、f)7。 同じ臓器に由来する異なる種類の腫瘍であっても、アポトーシス遺伝子が損なわれていなければ、治療に対してより良い反応を示す。 例えば、PDACではTP53とCDKN2Aの変異がそれぞれ約70%と90%に見られる58 (Fig. 2a)。 PDACの全5年生存率は、化学療法や併用療法、手術による治療を受けた患者を含めても、9%程度である59,60。 一方、膵神経内分泌腫瘍(PNET)は、一般にTP53変異を持たず、CDKN2Aの最小限の欠失のみを示し61、アポトーシス誘導療法を行った場合の5年生存率は>50%である62。 同様に、多形膠芽腫(GBM)は様々な臨床的、病理組織学的、分子的特徴を示し、原発性症例の〜30%、二次性GBMの〜65%にTP53変異を保有している63,64。 TP53が正常な神経膠腫細胞は、転写が抑制された変異型TP53を持つ細胞と比較して、臨床的に利用可能な化学療法剤による細胞毒性ストレスに対して反応性がある65,66,67。 さらに、PDACのTrp53誘導マウスモデル(KPC)では、Mycの1つの対立遺伝子の不活性化により、ゲムシタビンの治療効果が増感される40。 そこで、TP53/CDKN2Aの変化の頻度が高い上位10個の悪性腫瘍(TP53/CDKN2A-high)とTP53/CDKN2Aの変化の頻度が低い下位10個の悪性腫瘍(TP53/CDKN2A-low)を比較してゲノムデータを分析した(図2b、c)。 TP53/CDKN2A-highの7/10のがんでは、これらの遺伝子に変異があると無病生存期間と全生存期間が短くなることが分かった(図2b;表S1)(p値<6324>0.05)。 一貫して、TP53/CDKN2A-lowの症例でも、これらの遺伝子が変化していると、無病生存率および全生存率の低下が見られた(p値<6324>0.05)(図2c; 表S1)。 このように、高難度/治療抵抗性がん(PDAC/HCC)に比べ、治癒可能な悪性腫瘍(精巣がん/小児ALL)ではアポトーシス遺伝子の改変率が低くなっている(図2g)。 生理的な成熟期には、WT TP53は不健康な細胞の不可逆的なアポトーシスを誘導し、生体全体の健全性を維持する(図2h)。 対照的に、発癌性の進化はアポトーシスのメディエーターを変異させ、アポトーシス誘導に対する抵抗性をもたらす(図2h)。

a TCGAとICGCからデータをダウンロードし、cBioPortalでTP53とCDKN2A遺伝子の変異を解析。 b TP53/CDKN2Aの変化が大きい上位10悪性腫瘍(TP53/CDKN2A high)。 *これらの変化がp値< 0.05で無病生存率または全生存率の低下と関連していた症例(表S1)。 c TP53/CDKN2Aの変化の頻度が最も少ない下位10例(TP53/CDKN2A low)。 *d 精巣がんの無病生存率、軽度の変化(ゲイン、TP53とCDKN2Aにおける1つのアレルのヘテロ接合性欠損)を有する症例 vs. 無病生存率(p値≦0.05)を有する症例。 e 変異型TP53およびCDKN2Aを有する膵臓癌症例の無病生存率は、野生型TP53およびCDKN2Aを有する症例と比較して有意に低かった(p値=0.211, LogRank test)。g TP53とCDKN2Aの変異の定量的解析は、治癒可能なヒトの悪性腫瘍と高難度/治療抵抗性のヒトの悪性腫瘍において、これらの遺伝子の変化の頻度が少ないことを示した。 h 生理的成熟過程において、p53/p16が正常でない細胞は不可逆なアポトーシスを起こす。 これらのタンパク質の変化は、アポトーシスを伴わない異常な増殖をもたらす発がん進化を維持する

Genetic and epigenetic alterations of differentiation genes in cancer

The most aggressive human malignases are poorly differentiated13. ヒトの複数の悪性腫瘍において、分化が生存率の低下に寄与している一方で、悪性細胞における分化阻害のメカニズムはほとんど不明であるが、新しい知見も出てきている5,6,7。 我々は、公表されている系統変換研究、あるいはトランスジェニックマウスモデルを用いた研究により、卵巣、膵臓、肝臓の発生に重要な系統マスターTFを同定した6,68,69,70,71,72,73,74 (Table 1). 細胞の分化と系統関与のプログラムは、この一握りのマスターTFとその補因子によって決定される。 複数の補因子が主要な役割を担っているが、最も重要なのは転写コアクチベーターとコアプレッシャーであり、ATPを利用してクロマチンを再構築し、標的遺伝子をオンまたはオフさせる33,34,75. そこで、OVC、PDAC、HCCにおける系統TF、そのコアクチベーターおよびコアプレッサーの遺伝子変化を解析した(表1)。

分化はすべての細胞が存在する連続体なので、悪性細胞が完全に抑えることはできない。そのため、さまざまな系統への関与を規定するマスターTFは突然変異で完全に不活性化することはほとんどなく、ハプロインフィシェントが多い(図3a;表1)。 このような欠損は、分化の連続体に沿って最も増殖性の高い地点で前進を停止させるのに十分である5,6,7。 例えば、FOXL1欠損はOVCで頻繁に見られ(図3a)、FOXL1欠損の頻度は低分化OVCで最も高かった(図3b)。 このパターンは、PDACとHCCにおけるGATA4でも同様であり、これらの悪性腫瘍はステージIとIIを超えて生存している患者数が少なかったにもかかわらず(図3b、c)、GATA4が欠損していた。 我々は、文献解析とUniProtデータベース(http://www.uniprot.org/)に登録されたデータから、様々な系統特異的TFのコアクチベーターとコアプレッサーである主要な相互作用パートナーを同定した(表1)。 分化を促進するために、コアクチベーターは頻繁に不活性化されたり欠失したりしており(表1;図4a)、主要なTFが標的とする下流遺伝子の抑制に有利であることがわかった。 現在では、このような変化は、末端分化を媒介する経路を損なうことを示唆する新たな証拠となっている6,7,76。 これらのコアクチベーター酵素の機能に関する初期の発見は、生理的な役割は、ATPを利用してヒストンDNA相互作用を動員し、裸のDNAを露出させ、それによってTFが標的遺伝子に結合して活性化することであることを示した33,34,75,77。 このプロセスは、最も単純なメタゾアの一つである酵母78からホモ・サピエンス77までの進化において保存されている。 癌におけるこれらの遺伝子の不活性化は、下流遺伝子を活性化するマスターTFsにDNAを露出させるコアクチベーターの能力を損なわせる試みである可能性がある。 この仮説の大きな手がかりは、系統のマスターTFは系統遺伝子の活性化を媒介するために、特定のコアクチベーターを選択的に使用することである(表1)。 もう一つの手がかりは、悪性細胞では、系統を規定するTFの一方の対立遺伝子が失われる傾向があることである。この現象は、系統を規定するには十分であるが、終末分化には不十分であると考えられる6,7(図3a; 表1)。 例えば、肝前駆細胞では、GATA4とFOXA1が協力してコアクチベーター(例えばARID1A)を動員し、肝細胞分化遺伝子を活性化させる必要がある。 肝細胞癌では、GATA4のヘテロ接合性欠損が頻繁に起こり(68%、n=366、図3a、表1)、ARID1Aの不活性化変異がよく見られる(44%、n=366、図4a、表1)6。 Gata4またはArid1aの肝条件付きハプロ不全の肝臓では、肝分化が損なわれ、増殖が亢進している6,76,79。 さらに、GATA4欠損の肝細胞癌にGATA4を再導入すると、あるいはARID1A変異だがGATA4欠損の肝細胞癌にARID1Aを再導入すると、数百の肝細胞上皮分化遺伝子が活性化される6. 膵臓系統のマスターTFには、GATA4とGATA680,81が含まれる。 これらの因子の1つのアレルのコピー数損失がPDACで見られ、コアクチベーターの機能喪失変異も観察される(表1;図3a、図4a)。 しかし、PDACではGATA4とGATA6の増幅または増加が高い頻度で認められ、ある場合にはこれらのTFが膵臓癌細胞に増殖の利点を与える可能性が示唆された。 OVCでは、卵巣のマスターTFであるFOXL182,83の1つの対立遺伝子が頻繁に失われ(80%、図3a;表1 n=316)、ARID3AやARID3Bなどのコアクチベーターがしばしば不活性化されている(表1;図4a)。 このように、悪性形質転換の中核となる分化阻害は、マスターTFのハプロイン不全とそれらが使用するコアクチベーターの不活性化によって日常的に悪性増殖を促進させるものである。 この理解は、アポトーシスに代わる悪性腫瘍の増殖を停止させる手段として、前進的な分化を再活性化させることを目的とした治療につながる可能性がある。 3:ヒト悪性腫瘍における系統指定マスター転写因子の遺伝子変化

a cBioPortalに登録されたTCGAデータの解析により、様々な系統のマスター転写因子の変化を特定した(表1)。 主要な系統特異的転写因子は,悪性細胞ではほとんどがハプロインフィシェンシー(ヘテロ接合性の欠失/ヘトロス)であるか,頻繁に増幅や利得を含んでいた。 どの転写因子もバイアリルフレームシフト不活性化変異を有していなかった。 このように、分化の停止は、主要な系統特異的転写因子の遺伝的ハプロインスフィエントによって起こる6。 b 卵巣癌の分化グレード(病理学的グレード)の違いによるFOXL1欠失の解析。 c 膵臓癌(PDAC)の分化グレードの違いによるGATA4欠失の解析。 d 肝癌(HCC)の分化グレードの違いによるGATA欠失の解析

図4:コアクチベーターの不活性化変異と転写コアプレスの遺伝子座での増幅とコピー数増加の頻度。

TCGA データを cBioPortal で解析し,転写コアプレッサーとコアクチベーター酵素における頻繁な遺伝子変化を決定した(表1)。 卵巣癌、膵臓癌、肝臓癌における転写コアクチベーター酵素の不活性化変異、バイアレリック変異、フレームシフト変異、欠失(表1)。 卵巣癌(OVC)、膵臓癌(PDAC)、肝臓癌(HCC)などの様々な腫瘍でコアプレッサーのコピー数(CN)増加や増幅が頻繁に観察された(表1)。 d PDACの分化グレードの様々な程度にわたるBAZ1BのCNゲインの解析e HCCの分化グレードの様々な程度にわたるKDM1Bゲインの解析

Corepressor enzymes: emerging targets for differentiation-restoring oncotherapy

An enhanceosome is composed of multiple protein complexes cooperating to activate genes of a given lineage84, 85, e.g.,(「エンハンスソーム」は、多タンパクの複合体から成り、ある系統の遺伝子を活性化する。 例えば、肝エンハンスソームは肝細胞の遺伝子を活性化し6、膵臓と卵巣のエンハンスソームはそれぞれ膵臓86と卵巣の遺伝子を活性化する87。 この協力関係を遺伝的に破壊すると、これらのタンパク質ハブの内容がコアクチベーターからコアプレッサーへと変化し、代わりに系統遺伝子を抑制するようになる76,88,89。 このような抑制は、増殖遺伝子や初期分化遺伝子が本来開いているクロマチンとは対照的に、末端分化遺伝子が本来閉じているクロマチン状態であることによってさらに可能となる6,7,90。

Exponential proliferationが順方向分化と切り離して起こるためには、高いコアプレッサー活性が系譜分化遺伝子のエピジェネティックサイレンシングに必要である。 その結果、悪性細胞では、数百の終末分化遺伝子に活性型コアプレッシャーが蓄積しており、コアプレッシャー活性の異常が頻繁に観察される6,89。 コアクチベーターは遺伝子変異や欠失によって不活性化されることが多いが6、コアプレッサーは野生型か増幅型であることが多い(表1;図4b)。 DNAメチルトランスフェラーゼ1酵素(DNMT1)は、マスターTFのコアプレッシャーであり、細胞が分裂を繰り返す際に、新しく合成されたDNA鎖にCpGメチル化を再現する維持メチル化酵素でもある91,92,93. TCGA PANCANデータでは、DNMT1レベルが低い症例(n = 5199)と比較して、DNMT1レベルが高いことは生存率の低さと関連している(p < 0.00001, n = 5145)(図5a)。 このことは、数多くのヒトのがんにおいて、この酵素が重要な役割を担っていることを示唆している。 したがって、がん治療においてDNMT1を標的とした治療介入を開発しようとする複数の研究が、過去10年間に発展してきた94,95,96,97,98,99,100,101,102。 同様に、UHRF1(Ubiquitin-like, containing PHD and RING finger domains, 1)は、DNAメチル化の制御においてDNMT1と密接に協調している103,104. PANCANデータセットにおけるUHRF1の発現レベルを解析したところ、UHRF1の発現レベルが高い(p < 0.0001, n = 5150)と、低い(n = 5189)と比較して生存率が低いことが強く予測された(Fig. 2797>

Fig. 5: Corepressor upregulation and model for inhibiting corepressors to re-engage forward-differentiation (コアプレッサーを阻害して分化を進めるモデル)。

a コアプレッシャーDNMT1 mRNAのアップレギュレーションはTCGA PANCANデータにおける複数のヒト悪性腫瘍において生存率の低下を予測する。 b コアプレッシャーUHRF1(DNMT1と提携しエピジェネティック抑制活性を持つ) mRNAアップレギュレーションはTCGA PANCANデータにおける複数のヒト悪性腫瘍において生存率の低下を予言する。 c PDACにおけるコアクチベーターとコアプレッサーの変化とコアプレッシャー治療として使用できる候補小分子のモデル例。 d p-53独立した分化回復治療のモデル概略図。 非悪性腫瘍細胞(正常細胞)には、細胞運命決定の系統指定転写因子がそのまま存在し、コアクチベーターやコアプレッシャー酵素を動的にリクルートして分化遺伝子をオン・オフさせる。 マスター転写因子のヘテロ欠損やそのコアクチベーターの不活性化変異による遺伝子量の減少は、分化遺伝子の活性化要素をエピジェネティックに損なわせる6。 転写コアプレッサー酵素の異常増幅は、クロマチンの閉鎖状態を促進し、何百もの分化遺伝子をエピジェネティックに沈黙させる6, 7 (Table 1)。 この改変様式は臨床的に適切であり、TP53変異悪性腫瘍においても増殖を抑制するように開発できる102, 105

DNMT1 枯渇による細胞毒性はp53系欠損を含む骨髄異形成症候群(MDS)や急性骨髄性白血病(AML)においても治療効果がある102, 105。DNMT1を枯渇させるために用いられるデシタビンや5-アザシチジンには薬理学的な限界があり、固形がんからDNMT1を枯渇させる能力を損なう可能性があるが)(表2参照)。 急性前骨髄球性白血病(APL)では、白血病融合タンパク質PML-RARA106,107上で募集されたコアプレッサーを阻害するために、ヒ素とレチノイン酸を併用することにより完全寛解が達成されている。 癌ではco-repressorsは変異しておらず、異常な活性を持っているので、p53細胞周期終了のための末端分化遺伝子に関与する可能性のある十分かつ論理的な分子標的である7,89,99,100,102,105,108,109,110,111(表2;図5c, d)。

Table 2 がんにおけるコアプレッシャー治療の主要な前臨床および臨床評価

他のさまざまなコアプレッシャーも、がんのエピジェネティック治療の分子標的として検討されてきた。 例えば、ヒストンデアセチラーゼ(HDAC)酵素は、多くのヒト悪性腫瘍のTFハブに採用される重要なコアプレッシャーであり、遺伝子発現のエピジェネティックな抑制因子として知られている5、6、88、89である。 多くの前臨床試験において、HDAC酵素は、細胞分化を誘導する可能性があるとして研究されてきた94,95。 しかし、HDACを標的とした場合の問題の一つは、その多面的な細胞機能であり、そのため、標的としている活性でさえ、意図しない副作用を生じさせる可能性がある。 多くのヒト悪性腫瘍で発現が増加しているその他の一般的なコアプレッサーは、KDM1Aなどのリジン脱メチル化酵素である(Fig. 4b)。 KDM1Aの薬理学的標的化による分化誘導は様々な研究で証明されており、現在、関連する臨床試験が進行中である112, 113, 114, 115, 116. Carugo らは、最近、ハイスループットの汎癌 in vivo スクリーニングにより、PDAC117 のコアプレッシャー WDR5 と MYC を介した持続的な増殖の関連を明らかにした。 阻害アッセイによりWDR5を阻害すると、PDAC117のPDXマウスモデルにおいて腫瘍の進行が停止し、生存期間が延長された。 この系統的レビューでは、多くのヒト悪性腫瘍のマスターTFハブに採用され、分化を促進する分子標的候補としてさらなる遺伝子的および薬理学的検証を必要とする追加のコアプレッサーを文書化した。 これらの分子には、HES1、BAZ1A/B、BAZ2A、EED、SUZ12、UHRF1が含まれる(図4b、5b、表1)。 さらに、これらのコアプレッサーの発現増加は、臨床病態の進行と関連していることが判明し、分化抑制に直接的に作用していることが示唆された。 例えば、HES1はOVCにおいて最も頻繁にアップレギュレートされるコアプレッシャーであり(図4b)、ステージIIIおよびIVのOVCではステージIおよびIIと比較してHES1のゲインが高いことがわかった(図4c)。 従って、HES1阻害療法はOVC分化療法に不可欠であると思われる。 このパターンは、PDACのBAZ1BやHCCのKDM1Bでも見られた(図4b、d、e)。 これらの観察から、これらの悪性腫瘍において、分化誘導のためにこれらの重要な酵素を標的とすることは、p53システムの欠陥を回避する新たな治療戦略を提供する可能性があることが示唆された

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