【実施例】
【0041】
方法
細胞株
この実験は4つのTNBC細胞株(MDA−MB−231、MDA−MB−468、BT−549およびMX−1)ならびに非TNBC細胞株(MCF−7、T47D)を用いて実施された。これらの細胞は、ATCC(米国メリーランド州ロックビル)もしくはCLS(ドイツ、エッペルハイム)から入手され、10%胎児牛血清(Gibco BRL、米国ニューヨーク州グランドアイランド)を補充したRPMI−1640培地(シグマ−アルドリッチ、米国ミズーリ州セントルイス)中で維持された。細胞は、37℃において5%CO2の湿環境で、3〜4日ごとに継代して培養された。
【0042】
化合物
S−1は、テガフールとギメラシルとオテラシルカリウム(TCl、日本国東京)とを0.5%HPMC中で1:0.4:1のモル比で混合して調製された。インビトロ(in vitro)研究のための5−FUはシグマ−アルドリッチより入手され、エリブリンはエーザイ社より提供された。これらの薬剤は、ジメチルスルホキシド(DMSO)に溶解された。
【0043】
インビトロ増殖阻害アッセイ
細胞増殖は、標準的な3−(4,5−ジメチル−チアゾイル−2−イル)2,5−ジフェニルテトラゾリウムブロミド(MTT)アッセイ、および、既報の方法(Tanakaら、Int J Cancer、2009年、124(5):1072〜1080ページ)を用いて調べられた。要約すると、細胞は、96穴プレートに播種され、化合物に曝露されるまで24時間培養された。細胞は、37℃で72時間、さまざまな濃度の5−FUおよびエリブリンと共にインキュベートされた。実験は三重検定で実施された。
【0044】
インビトロ(in vitro)での5−FUとエリブリンとの併用効果
併用効果を評価するために、正規化されたED
50アイソボログラムがMTTアッセイを用いてプロットされた。アイソボログラム解析は、複数の薬剤の効果を分析するためにしばしば用いられる方法である(Steelら、Int J Radiat Oncol Biol Phys、1979年、5(1)、85〜91ページ;Kanoら、Cancer Res、1988年、48(2)、351〜356ページ)。さらに、併用指数(CI)(Chouら、Adv Enzyme Regul、1984年、22、27〜55ページ)がそれぞれの混合比に対して以下の式
【数1】
〔式中、(Da)
1および(Da)
2は、a%の薬剤の効果(この実験ではa=50)を達成するために必要な単剤の濃度であり、そして、(D)
1および(D)
2は、同じ効果を達成するために併用される5−FUおよびエリブリンの濃度である。〕を用いて計算された。正規化されたアイソボログラムにおいて、対角線は相加効果の直線である。実験の測定点はこの直線より下部、直線上、もしくは直線より上部に配置される点により表され、それぞれ相乗効果、相加効果、および拮抗作用を示す。CI計算式は薬剤の併用の相加効果を決定し、相乗効果は予想される相加効果より大きいと定義され、拮抗効果は予想される相加効果よりも小さいと定義される。1未満、1、および1より大きいCIの値は、それぞれ、相乗効果、相加効果、および拮抗作用を示す。
【0045】
リアルタイム逆転写(RT)PCR
全RNAは、GeneAmp(登録商標)RNA−PCRキット(アプライド・バイオサイエンス、米国カリフォルニア州)を用いてcDNAへと転換された。cDNAは、E−カドヘリン特異的なオリゴヌクレオチドプライマー(フォワード5’−TTAAACTCCTGGCCTCAAGCAATC−3’およびリバース5’−TCCTATCTTGGGCAAAGCAACTG−3’)、N−カドヘリン特異的なオリゴヌクレオチドプライマー(フォワード5’−CGAATGGATGAAAAGACCCATCC−3’およびリバース5’−GGAAGCCACTGCCTTCATCGTCAA−3’)、ビメンチン特異的なオリゴヌクレオチドプライマー(フォワード5’−TGAGTACCGGAGACAGGTGCAG−3’およびリバース5’−TAGCAGCTTCAACGGCAAAGTTC−3’)、およびSnail2特異的なオリゴヌクレオチドプライマー(フォワード5’−ATGCATATTCGGACCCACACATTAC−3’およびリバース5’−AGATTTGACCTGTCTGCAAATGCTC−3’)を用いるPCR解析に用いられた。PCRは、サーマルサイクラーダイス(日本国大津市、タカラバイオ)を用いて、95℃5分、ならびに95℃5秒と60℃10秒とを50サイクルという条件において実施された。プライマーはシグマ−アルドリッチもしくはタカラバイオより購入され、SYBR(登録商標)Premix Ex Taq(タカラバイオ)と共に使用された。GAPDHは、それぞれのサンプルを標準化して比較するための内部標準として使用された。
【0046】
イムノブロッティング
イムノブロット解析は、既報されるように実施された(Maegawaら、Anticancer Res2009年、29(4)、1111〜1117ページ)。細胞は、リン酸緩衝生理食塩水(PBS)で2回洗浄され、1%のTriton X−100、20mMのTris−HCl(pH7.0)、5mMのEDTA、50mMの塩化ナトリウム、10mMのピロリン酸ナトリウム、50mMのフッ化ナトリウム、1mMのオルトバナジウム酸ナトリウム、プロテアーゼ阻害剤カクテル錠剤(Complete Mini、スイス国バーゼル、ロシュ・ダイアグノスティックス)およびホスファターゼ阻害剤カクテル(シグマ−アルドリッチ)を含むLysis A緩衝液中でインキュベートすることによって溶解された。たんぱく質はSDS−PAGEを用いて分離され、PVDFメンブレン(イモビロン、米国マサチューセッツ州ビレリカ、ミリポア)へと転写された。0.02%Tween 20および5%脱脂乳を含むトリス緩衝生理食塩水(TBS)によってブロッキングされたのち、メンブレンのストリップは、抗E−カドヘリン抗体、抗N−カドヘリン抗体、抗ビメンチン抗体、もしくは抗Snail2抗体へと曝露された。それらは、HRP結合抗ウサギIgG抗体と共にインキュベートされ、たんぱく質はECLウェスタンブロッティング検出システム(英国バッキンガムシャー、GEヘルスケア)を用いて可視化された。抗体はすべてセルシグナリング(米国マサチューセッツ州ビバリー)より購入された。
【0047】
免疫蛍光染色
細胞の免疫蛍光染色は既報(Tamuraら、Cancer Sci、2010年、101(6)、1403〜1408ページ)に基づいて軽微な変更を加えて実施された。細胞は、6穴プレート中のカバースリップへと播種され、5−FU、エリブリンもしくはTGF−βへと曝露された。曝露の後、細胞はPBSで2回洗浄され、4%のパラホルムアルデヒドで20分間固定された。固定された細胞はPBSで3回洗浄され、続けて1.5%ウシ血清アルブミンとともに1時間インキュベートされた。それらは、抗E−カドヘリン抗体もしくは抗ビメンチン抗体とともに4℃で一晩インキュベートされ、そしてAlexa Fluor546抗ウサギIgG抗体(米国オレゴン州ユージーン、モレキュラープローブズ)とともに30分インキュベートされた。最終的に、細胞はDAPI(6−ジアミジノ−2−フェニルインドール)で処理されて核が染色され、染色された細胞は、蛍光顕微鏡(IX71、日本国東京、オリンパス)を用いて観察された。
【0048】
インビボ(in vivo)増殖阻害アッセイ
メスのBALB/c−nu/nuマウス(5週齢、クレアジャパン)が無菌状態で維持され、滅菌の食料と水とが給餌された。50%マトリゲルを含むPBS中のMDA−MB−231細胞(4×10
6生存細胞)がそれぞれのマウスに皮下注入された。細胞の接種の後30日後、マウスはランダムに4群(対照、S−1、エリブリンおよびS−1とエリブリン併用、それぞれn=3)に分けられ、処理が開始された。S−1は、1日目と16日目に経口投与され、2.5%DMSOを含む生理食塩水に溶解されたエリブリンは、1、5、9および13日目に静脈内投与された。S−1とエリブリンの投与量は、それぞれ8.3mg/kgと0.1mg/kgであった。腫瘍体積は式[(幅)
2×長さ」/2(mm
3)を用いて見積もられた。S−1、エリブリン、ならびにS−1とエリブリンとの併用の抗腫瘍効果を評価するために腫瘍のサイズと体重とが週に2回測定された。抗腫瘍効果は%T/C(処理対対照)〔処理群の腫瘍体積を、対照群の腫瘍体積によって割り、そして100をかける〕で表された。
【0049】
ヘマトキシリン−エオシン(HE)染色および免疫組織化学(IHC)分析
ホルマリン固定された腫瘍はパラフィン包埋された。HE染色、ならびに抗E−カドヘリン抗体(1:100)および抗ビメンチン抗体(1:100)を用いるIHCにおいて4μmの切片が用いられた。この切片において用いられる方法は、既報されている(Tamuraら、Cancer Med、2013年、2(2)、144〜154ページ)。
【0050】
統計解析
SDを計算するための、ならびにスチューデントのt検定を用いるサンプル間の有意差を試験するための統計解析は、マイクロソフトエクセル(マイクロソフト)を用いて実施された。0.05未満のP値が有意差であるとみなされた。
【0051】
結果
5−FUおよびエリブリンに対するTNBC細胞株の細胞感受性
TNBC細胞株および非NNBC細胞株に対する5−FUおよびエリブリンの増殖阻害効果は、MTTアッセイを用いて調べられた。それらの細胞株に対する5−FUおよびエリブリンのIC
50は、それぞれ2.3〜13.0μMおよび0.4〜4.3μMであった。TNBC細胞株と非TNBC細胞株の間の細胞感受性には、MX−1細胞以外では差異がなかった(表1)。MX−1細胞は、他の細胞株と比べて5−FUに対して高い耐性(92.4±3.7μM)を持っていた。
【0052】
【表1】
【0053】
インビトロ(In vitro)でのTNBC細胞株に対する5−FUとエリブリンとの併用効果
5−FUとエリブリンとの潜在的な併用効果を評価するため、正規化されたED
50アイソボログラムがプロットされ、CI値がMTTアッセイを用いて測定された。5−FUとエリブリンとの間の相乗的相互作用がTNBC細胞株(MDA−MB−231、MDA−MB−468およびMX−1)において観察された(
図1A)。さらにCI値は顕著に1未満であり、すべての調べられた濃度において、イソボログラムは明確に相乗効果を見出した(表2および
図1B)。BT−549細胞株において、相加効果が観察された。このように、TNBC細胞株において、5−FUとエリブリンとの併用について、相乗効果と相加効果とを見出した。
【0054】
【表2】
【0055】
EMT変化がMDA−MB−231細胞の5−FUへの感受性を減少させる
我々は、5−FUとエリブリンとの間の相乗相互作用の機構について分析した。いくつかの報告は、樹立された5−FU耐性細胞株がEMT変化を示すことを証明してきた(Tamuraら、Cance Med、2013年、2(2)、144〜154ページ、FoulkesらN Engl J Med、2010年、363(20)、1938〜1948ページ)。我々は、EMTを試験することに着目した。第一に、我々は、MDA−MB−231細胞におけるEMT変化が5−FUへの感受性を減少させ得るかどうかを検証した。MDA−MB−231細胞がTGF−β(2.5ng/ml)へと5日間曝露されると、EMT様の形態変化が観察される(
図2A)。E−カドヘリンの減少した発現と、N−カドヘリン、ビメンチンおよびSnail2の増加した発現が、mRNA発現レベルおよびタンパク発現レベルにおいて観察された(
図2Bおよび
図2C)。免疫蛍光染色は、E−カドヘリンとビメンチンにおけるこれらの変化を確認した(
図2D)。
図2Eは、これらの条件における、MDA−MB−231細胞の5−FUへの細胞感受性を示す。TGF−βに曝露された細胞は、TGF−β曝露のない細胞(IC
50値14.8±1.0μM)と比較して、5−FUに対しておおよそ3倍の耐性を持ち、このときにIC
50値は44.7±5.8μMである。これらの結果は、MDA−MB−231細胞におけるEMT変化は、5−FUに対する細胞の感受性を減少させるということを示す。
【0056】
5−FUは上皮間葉転換(EMT)を誘導する
MDA−MB−231細胞が5−FU(1〜10μM)で処理されると、MDA−MB−231細胞が、EMTを起こす細胞の特徴的な性質である細胞の形状の伸長および細胞の拡散を含む、細胞の形態におけるEMT様変化を示すことを観察した(
図3A)。リアルタイムRT−PCRおよびウェスタンブロッティングは、5−FUへの5日間の曝露ののち、用量依存的な様式で上皮系マーカー(E−カドヘリン)が減少する一方で、間葉系マーカー(N−カドヘリンおよびビメンチン)ならびにE−カドヘリンの転写を抑制するSnail2の発現レベルが増加することを示している(
図3Bおよび3C)。E−カドヘリンの減少した発現とビメンチンの増加した発現は、免疫蛍光染色(
図3D)を用いても確認された。これらの結果は、5−FUがMDA−MB−231細胞におけるEMTを直接的に誘導し、そしてEMT変化が5−FUに対する感受性を減少させ得ることを示す。
【0057】
エリブリンが間葉上皮転換(MET)を誘導する
対照的に、間葉系の特徴を示すMX−1細胞は、エリブリン(0.3〜3nM)への8日間の曝露ののち、EMTの逆のプロセスである、敷石状外観およびタイトな細胞−細胞ジャンクションを含むMET形態変化を示した(
図4A)。これらの観察と合致して、E−カドヘリンの増加した発現と、N−カドヘリンおよびビメンチンの減少した発現、ならびに関連したSnail2の減少した発現が、用量依存的な様式で検出された(
図4Bおよび
図4C)。免疫蛍光染色はまた、E−カドヘリンの増加した発現とビメンチンの減少した発現とを確かにした(
図4D)。MDA−MB−231細胞において5−FUが誘導したEMT変化をエリブリンが無効化するかどうかを調べるために、細胞が5−FUに5日間あらかじめ曝露され、エリブリンへの曝露がその後に続いた。線維芽細胞様の形態から敷石状外観への形態変化が、4日間のエリブリン(0.3〜3nM)への曝露ののち観察された(
図5A)。リアルタイムRT−PCR、ウェスタンブロッティングおよび免疫蛍光染色を用いて検出されるように、E−カドヘリンの増加した発現およびN−カドヘリン、ビメンチン、ならびにSnail2の減少した発現が用量依存的な様式で観察された(
図5B〜5D)。このように、5−FUが誘導したMDA−MB−231細胞の表現型もまた、エリブリンによって無効化された。これらの結果は、エリブリンによるMET誘導の作用が、5−FUへの耐性を減少させることを示唆する。
【0058】
MDA−MB−231腫瘍異種移植モデルにおけるS−1とエリブリンとの併用効果
インビボ(in vivo)でのS−1とエリブリンとの併用効果を調べるために、我々はMDA−MB−231腫瘍異種移植モデルにおけるこれらの併用の抗腫瘍活性を調べた。MDA−MB−231腫瘍を持つマウスが準備され、S−1(1〜16日間、経口、8.3mg/kg)、エリブリン(Q4D×4、静脈内投与、0.1mg/kg)、もしくはS−1とエリブリンとの併用によって、治療された。初期治療から36日における4群(すなわち、対照、S−1、エリブリンおよびS−1とエリブリンとの併用)の平均腫瘍体積(mm
3)は、それぞれ1900±473、1055±197、900±235および199±26であった(
図6A、S−1単剤治療対S−1とエリブリンとの併用のP=0.01であり、エリブリン対S−1とエリブリンとの併用のP=0.04である)。S−1単剤もしくはエリブリン単剤は、腫瘍サイズを減少させ(それぞれT/C=55.5%、47.4%)、そしてS−1とエリブリンとの併用はMDA−MB−231異種移植の腫瘍サイズをより激しく減少させた(T/C=10.5%)。S−1もしくはエリブリンによる治療と関連する体重減少は、いずれの群においても観察されなかった(
図6B)。さらに、我々は、異種移植モデルを用いて、エリブリンのMET誘導活性を調べた。初期治療の後7日における上述の4群において免疫組織化学分析が実施された。結果として、E−カドヘリンの減少した発現とビメンチンの増加した発現とがS−1の治療の後に観察された。対照的に、E―カドヘリンの増加した発現とビメンチンの減少した発現とがS−1とエリブリンとの併用治療の後に観察された(
図6C)。これらの結果は、インビトロ(in vitro)の実験と一致した。
【0059】
結論
TNBCの患者に対しては、ホルモン受容体陽性かつHER2−陽性の乳がんに対して可能であるような標的療法が存在しないため、現在では全身療法のみが可能である。初期治療における化学療法に対する高い奏効率が観察されるが、TNBC患者は、しばしば急速な疾患の進行を発現し、ER−陽性乳がんと比較してより短い全生存期間という結果になる(Foulkesら、N Engl J Med2010年、363(20)、1938〜1948ページ)。TNBCに対する新規の療法および治療様式は必要である。
【0060】
S−1(5−FU)とエリブリンとの併用が、インビトロ(in vitoro)においてTNBC細胞株に対して相乗効果(3/4)もしくは相加効果(1/4)を発揮することを我々は証明した。相乗効果は、腫瘍を持つマウスモデルにおいてもまた証明された。インビボ(in vivo)実験において、我々は、それぞれの薬剤にとっての最適な投与量およびスケジュールによるS−1およびエリブリンの抗腫瘍効果を分析した。併用は許容できるものであり、マウスにおいて、体重減少および下痢を含む顕著な毒性を示さずに注目すべき腫瘍縮小という結果を生じた。我々はまた、5−FUがTNBC細胞において直接的にEMT変化を誘導し、そしてこの5−FUの作用は、獲得した耐性と関連するらしいということを観察し、そしてエリブリンが、TNBC細胞にMET変化を誘導することによって5−FU誘導のEMTを無効化することを観察した。それゆえ、併用療法は、EMT陽性のTNBCのようながんの治療に対し有利に使用できる。
【0061】
他の態様
本発明は、それらの具体的な実施態様と関連して記述されてきたが、更なる変更が可能であり、そして任意の変形を包含するものであり、そして本出願は、一般的に本発明の原理に従い、かつ本発明が関連し、そしてここに示される主要な特徴に適用し得る、当技術分野において既知の実施もしくは慣行的な実施の範囲に入る本開示からの発展を含む、本発明の変形、使用もしくは適用を意図する。
【0062】
本明細書で示されるすべての刊行物および特許刊行物は、それぞれの独立した刊行物もしくは特許刊行物が、そのすべての内容が参照により組み入れられるように具体的かつ個別的に示されるのと同程度に、本明細書に参照により組み入れられる。「a」および「the」のように、本明細書における単数形の使用は、文脈がそうでないと示さない限りは対応する複数形のものを除外しない。同様に、複数形の使用は対応する単数形を示すことを除外しない。他の実施態様は、以下の請求項の範囲内に包含される。