Molecular basis analysis of anticancer effect by combined arsenic trioxide-cisplatin treatment and development of efficient chemotherapy

2018 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17K17115
• Research Institution: Aichi Medical University
• Principal Investigator: 大野 隆之 愛知医科大学, 医学部, 講師 (20434623)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: ATO / CDDP / 三酸化ヒ素 / OSCC

Outline of Annual Research Achievements

三酸化砒素（ATO）は、古くから用いられてきた漢方薬であり、急性前骨髄性白血病の治療薬として臨床応用されている。シスプラチン（CDDP）は、口腔癌において最も多く用いられる抗癌剤の一つである。今回我々は、口腔扁平上皮癌細胞株(HSC-2,3,4)を用いてATOとCDDPによる併用効果と抗腫瘍効果の分子機構について検討した。
ATO,CDDP各単剤処理群, ATO/CDDP併用処理群として薬剤処理を行い、細胞生存率、アポトーシスの評価、活性酸素種(ROS)の関与について評価を行った。
MTT assayにて、併用処理群の生存率は有意に低下した。更に、CI(combination index)を算出したところ、細胞増殖抑制率が30%~90%の範囲で相乗的（CI<1）の結果を得た。DRI(dose riduction index)では、最大7.71倍の薬剤投与量の減量が可能であることが示唆された。AxV/PI陽性細胞,Caspase3/7活性,細胞周期解析では、併用による細胞死にアポトーシスが関与していることが示唆された。
ATOはROSを介したアポトーシスを誘導する事が知られており、ROS産生量についてFACS解析を行った。その結果、ROS産生量は、併用処理群で増加していた。これはROS scavengerを用いることで、有意に阻害された。正常細胞であるヒト大動脈血管内皮細胞と膵臓上皮細胞をもちいて、ATO/CDDP併用効果をAnnexin5/PI染色法を用いて検討した結果、アポトーシス増強効果は、ほぼ認められなかった。
ATOとCDDPの併用療法は口腔扁平上皮癌細胞株に対して相乗的な抗腫瘍効果を示した。この分子機構には、ROSによるミトコンドリア障害を介したアポトーシスが関与する。ATOによるROS産生はCDDPの抗腫瘍効果を高め、CDDP投与量を減少させる可能性がある。