急性白血病の耐性克服を目指した薬理学的抗アポトーシス解除による新治療戦略の確立

2021 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 21K07239
• 研究機関: 福井大学
• 研究代表者: 山内 高弘 福井大学, 学術研究院医学系部門, 教授 (90291377)
• 研究分担者: 細野 奈穂子 福井大学, 学術研究院医学系部門(附属病院部), 講師 (50509312) ; 根来 英樹 福井大学, 学術研究院医学系部門(附属病院部), 講師 (40444228) ; 大藏 美幸 獨協医科大学, 医学部, 講師 (30647657)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: 分子標的治療 / 細胞療法 / 血液腫瘍学 / 薬物治療学

研究実績の概要

培養急性骨髄性白血病細胞株HL-60、FLT3変異陽性白血病細胞株MV4-11、骨髄異形成症候群白血病転化細胞株MDS-Lを用いた。
①MDS-Lを脱メチル化薬デシタビン5 nM　6か月間長期培養した（臨床的に脱メチル化薬が4‐6か月と長期に用いられることに相応する条件）。その前後で行ったDNA microarrayにて遺伝子発現レベルの発現比率はBCL2 0.962、BAX 0.95、BAD 1.0、TP53 0.9、TP53AIP1 3.6、TP53I11 2.0であった。Western blotにてBCL2タンパク発現の低下とTP53タンパク発現の回復が認められた。methylation arrayにてMS4A3（細胞増殖に関わる）の脱メチル化が生じた。デシタビン低濃度長期培養後の細胞を用いてデシタビン100 nM72時間培養によりアポトーシス死が増強された。このようにデシタビン低濃度長期間培養後に抗腫瘍薬感受性が上昇することを明らかにした。
②HL-60、MV4-11のCD33陽性率はフローサイトメトリー法でそれぞれ70％、98％であった。HL-60にCD33抗体薬Aを24時間培養すると細胞のCD33は陰性化した。単球系Jurkat細胞をeffectorとして抗体薬Aと培養しレポーターアッセイによりADCC（抗体依存性細胞障害）活性が発現した。さらにHL-60細胞と健常人由来単核球と抗体薬Aを共培養し48時間でアポトーシス死が誘導された。MV4-11細胞においても同様の結果が得られた。さらにMV4-11において抗体薬AとFLT3阻害薬ギルテリチニブを併用した。ギルテリチニブ単独のIC50は0.12 nMであるが、抗体薬Aとの併用で細胞増殖抑制効果が増強された。このように抗体薬Aが免疫担当細胞存在下に複数の白血病細胞株に殺細胞効果を発揮することを明らかにした。

現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

本研究において様々な培養白血病細胞株を用い、①令和3年度では抗アポトーシス(Bcl-2, Mcl-1)阻害による内因系アポトーシス経路の活性化、②令和4年以降では外因系アポトーシス経路の活性化を予定した。しかしながら実際にはそれぞれの予定実験を同時に平行しておこなっており、上記のようにそれぞれにおいて推測通りの結果と予期せぬ結果が得られた。
①については臨床に合致した脱メチル化薬との長期培養によりBCL2、MCL１の上流にあるTP53の発現回復が生じることを新しく見出した。TP53異常は白血病のみならず多くのがんにおいて最大の予後不良因子であり、本実験結果は驚きの結果であった。そのため初年度はTP53について時間をかけることとなった。同時にBCL2タンパク発現低下も判明しており、これは推測通りの結果であった。現在BCL2阻害薬とMCL1阻害薬の殺細胞効果の検討中である。
②については予備実験の続きとしてHL-60での検討を強化しただけでなく、FLT3変異陽性急性骨髄性白血病細胞株MV4-11においても同様に検討を加えた。特に抗体医薬AとFLT3阻害薬ギルテリチニブとの併用により細胞増殖抑制効果が増強されたことは重要である。現在引き続きここにベネトクラクスを追加する３剤併用試験が進行中である。
以上、令和3年度予定の実験を同時並行したことより実験内容が相前後したが、令和3年度の研究は当初の計画以上に進展していると判断する。

今後の研究の推進方策

当初①令和3年度では抗アポトーシス分子(Bcl-2, Mcl-1)阻害による内因系アポトーシス経路の活性化、②令和4年以降では外因系アポトーシス経路の活性化を予定した。前述のように実際にはそれぞれの予定実験を同時平行して行っているため、令和4年度以降は以下のように研究を推進する予定である。
①については脱メチル化薬との長期培養によりBCL2発現低下、TP53発現回復を見出した。BCL2阻害薬/MCL1阻害薬と脱メチル化薬との併用実験を行う。特に細胞回転に影響する従来薬アルボシディブと新規薬剤デナシニブを検討する。さらに細胞内アポトーシス関連因子に基づくアポトーシス誘導の経時的変化を(ミトコンドリア膜電位、チトクローム放出、カスパーゼ/PARP切断、DNA切断等により)半定量する。抗アポトーシス分子の過剰発現が関連する薬剤耐性白血病細胞株を当科で樹立しているが、この細胞株において同様に検討を行う。その際はシタラビン等従来薬との相乗効果発現についても細胞内シタラビン3リン酸濃度測定を用いて検討する。
②についてはFLT3変異陽性急性骨髄性白血病細胞株MV4-11において、抗体医薬Aと併用効果を更に検討する。FLT3阻害薬はギルテリチニブ以外の新薬を用い、BCL21阻害薬ベネトクラクスを追加する３剤併用を検討する。これらの抗腫瘍効果として外因系アポトーシス誘導、さらにアポトーシス経路非依存性細胞死の有無を検討する。そのために薬剤暴露前後の代謝物変化をメタボローム解析で分析する。

次年度使用額が生じた理由

本研究課題については科研費取得前から予備実験を行っており、その際購入していた試薬や培養物品がたまたま残余していた。それらを使用したことで1年目の試薬購入が遅くなったことによる。実験計画の遅れによるものではない。

研究成果

• [雑誌論文] Clinical outcomes of gemtuzumab ozogamicin for relapsed acute myeloid leukemia: single-institution experience International Journal of Hematology. (2021)
  • 著者名/発表者名: Hosono N, Okura M, Morita H, Itoh K, Araie H, Matsuda Y, Yamauchi T.
  • 雑誌名: Int J Hematol. 2021 巻: 113 ページ: 362-369
  • DOI: 10.1007/s12185-020-03023-4.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Population pharmacokinetic model development and exposure-response analysis of vincristine in patients with malignant lymphoma. (2021)
  • 著者名/発表者名: Igarashi T, Kishi S, Hosono N, Higashi T, Iwao T, Yano R, Tsukamoto H, Goto N, Yamauchi T, Ueda T.
  • 雑誌名: Cancer Chemother Pharmacol. 巻: 87 ページ: 501-511
  • DOI: 10.1007/s00280-020-04220-y.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Randomised Phase II Study to Optimise Melphalan, Prednisolone, and Bortezomib in Untreated Multiple Myeloma (JCOG1105). (2021)
  • 著者名/発表者名: Maruyama D, Iida S, Ogawa G, Fukuhara N, Seo S, Miyazaki K, Yoshimitsu M, Kuroda J, Tsukamoto N, Tsujimura H, Hangaishi A, Yamauchi T, Utsumi T, Mizuno I, Takamatsu Y, Nagata Y, Minauchi K, Ohtsuka E, Hanamura I, Yoshida S, Yamasaki S, Suehiro Y, Kamiyama Y, Tsukasaki K, Nagai H.
  • 雑誌名: Br J Haematol 巻: 192 ページ: 531-541
  • DOI: 10.1111/bjh.16878
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Prognostic utility of a geriatric nutritional risk index in combination with a comorbidity index in elderly patients with diffuse large B cell lymphoma. (2021)
  • 著者名/発表者名: Lee S, Fujita K, Morishita T, Negoro E, Oiwa K, Tsukasaki H, Yamamura O, Ueda T, Yamauchi T.
  • 雑誌名: Br J Haematol 巻: 192 ページ: 100-109
  • DOI: 10.1111/bjh.16743
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Utility of the Geriatric 8 for the Prediction of Therapy-Related Toxicity in Older Adults with Diffuse Large B-Cell Lymphoma. (2021)
  • 著者名/発表者名: Oiwa K, Fujita K, Lee S, Morishita T, Tsukasaki H, Negoro E, Ueda T, Yamauchi T.
  • 雑誌名: Oncologist 巻: 26 ページ: 215-223
  • DOI: 10.1002/onco.13641
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Venetoclax in combination with azacitidine in Japanese patients with acute myeloid leukaemia: phase 1 trial findings. (2021)
  • 著者名/発表者名: Taniguchi S, Yamauchi T, Choi I, Fukuhara N, Potluri J, Salem AH, Hong WJ, Honda H, Nishimura Y, Okubo S, Usuki K.
  • 雑誌名: Jpn J Clin Oncol 巻: 51 ページ: 857-864
  • DOI: 10.1093/jjco/hyab018.
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Venetoclax plus low-dose cytarabine in Japanese patients with untreated acute myeloid leukemia ineligible for intensive chemotherapy. (2021)
  • 著者名/発表者名: Yamauchi T, Yoshida C, Usuki K, Takada S, Matsumura I, Dobashi N, Miyazaki Y, Miyamoto T, Iida H, Asou N, Kuroda J, Ichikawa S, Komatsu N, Mendes W, Honda H, Okubo S, Kurokawa M, Jiang Qi, Wei A, Ishizawa K.
  • 雑誌名: Jpn J Clin Oncol 巻: 51 ページ: 1372-1382
  • DOI: 10.1093/jjco/hyab112.
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Characterization of newly established Pralatrexate-resistant cell lines and the mechanisms of resistance. (2021)
  • 著者名/発表者名: Oiwa K, Hosono N, Nishi R, Scotto L, O’Connor OA, Yamauchi T.
  • 雑誌名: BMC Cancer 巻: 21 ページ: 879- -
  • DOI: 10.1186/s12885-021-08607-9
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Prognostic impact of six versus eight cycles of standard regimen in patients with diffuse large B-cell lymphoma: propensity score-matching analysis. (2021)
  • 著者名/発表者名: Lee S, Ueda T, Yamauchi T.
  • 雑誌名: ESMO open 巻: 6 ページ: 100210- -
  • DOI: 10.1016/j.esmoop.2021.100210
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 6-month follow-up of VIALE-C demonstrates improved and durable efficacy in patients with untreated AML ineligible for intensive chemotherapy. (2021)
  • 著者名/発表者名: Wei AH, Panayiotidis P, Montesinos P, Laribi K, Ivanov V, Kim I, Novak J, Stevens D, Fiedler W, Pagoni M, Bergeron J, Ting B, Hou JZ, Anagnostopoulos A, McDonald AB, Murthy V, Yamauchi T, Wang J, Chyla B, Sun Y, Jiang Qi, Mendes WL, Hayslip J, DiNardo CD.
  • 雑誌名: Blood Cancer J 巻: 11 ページ: 171- -
  • DOI: 10.1038/s41408-021-00565-6
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Antibody-drug conjugate in acute leukemia. (2021)
  • 著者名/発表者名: 山内高弘
  • 学会等名: 第18回日本臨床腫瘍学会学術集会Symposium
  • 招待講演
• [学会発表] Overcoming resistance to anticancer agents in leukemia. (2021)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Yamauchi
  • 学会等名: 第4回国際がんシンポジウム、Educational symposium
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 3.Cytotoxic effects of anticancer antimetabolites on methylthioadenosine phosphorylase (MTAP)-deficient cancer cells. (2021)
  • 著者名/発表者名: Rie Nishi, Takahiro Yamauchi
  • 学会等名: The 19th International Purine and Pyrimidine Symposium.
  • 国際学会
• [学会発表] Methylthioadenosine phosphorylase（MTAP）欠損癌細胞株に対する抗癌代謝拮抗薬の効果 (2021)
  • 著者名/発表者名: 西理恵、山内高弘
  • 学会等名: 第5回日本臨床薬理学会 東海・北陸地方会
• [学会発表] 5.Outcomes in patients with R/R AML treated with gilteritinib after prior midostaurin or sorafenib. (2021)
  • 著者名/発表者名: 細野奈穂子、山内高弘
  • 学会等名: 第83回日本血液学会学術集会
• [学会発表] Highly sensitive C-reactive protein can stratify overall survival of R-ISS II in multiple myeloma. (2021)
  • 著者名/発表者名: 大蔵美幸、山内高弘
  • 学会等名: 第83回日本血液学会学術集会
• [学会発表] Combined antitumor effect of darinaparsin with other agents in T cell lymphoma cells. (2021)
  • 著者名/発表者名: 根来英樹、山内高弘
  • 学会等名: 第83回日本血液学会学術集会
• [学会発表] Metabolomic analysis for tumor lysis syndrome caused by chemotherapy for hematological malignancies. (2021)
  • 著者名/発表者名: 森田美穂子、山内高弘
  • 学会等名: 第83回日本血液学会学術集会
• [学会発表] Evaluation by 18F-FLT PET/MRI in hypoplastic acute promyelocytic leukemia. (2021)
  • 著者名/発表者名: 新家裕朗、山内高弘
  • 学会等名: 第83回日本血液学会学術集会
• [学会発表] Regression of bone marrow fibrosis and reduction of spleen volume after allo HCT for myelofibrosis. (2021)
  • 著者名/発表者名: 位田奈緒子、山内高弘
  • 学会等名: 第83回日本血液学会学術集会
• [学会発表] Results from a Global Randomized Phase 3 Study of Guadecitabine (G) Vs Treatment Choice (TC) in 302 Patients with Relapsed or Refractory (r/r) Acute Myeloid Leukemia after Intensive Chemotherapy (ASTRAL-2 Study). Gail J. (2021)
  • 著者名/発表者名: Yasushi Miyazaki, Takahiro Yamauchi, et al.
  • 学会等名: 第63回米国血液学会
  • 国際学会
• [学会発表] The latest update of drug treatment of acute myeloid leukemia in elderly. -incorporating a Bcl-2 inhibitor-. (2021)
  • 著者名/発表者名: 山内高弘
  • 学会等名: 第59回日本癌治療学会学術集会Symposium
  • 招待講演
• [学会発表] Clinical Significance of FLT3 Mutations in a Comprehensive NGS Multicenter Study of AML: HM-Screen-Japan 01. (2021)
  • 著者名/発表者名: Kentaro Fukushima, Takahiro Yamauchi, et al.
  • 学会等名: 第63回米国血液学会
  • 国際学会
• [図書] （高尿酸血症・痛風治療薬）、類似薬の使い分け第３版、 (2021)
  • 著者名/発表者名: 森田美穂子、山内高弘
  • 総ページ数: 358
  • 出版者: 羊土社
  • ISBN: 978-4-7581-1889-7
• [図書] （急性骨髄性白血病）、新臨床腫瘍学 改訂第6版 (2021)
  • 著者名/発表者名: 山内高弘
  • 総ページ数: 757
  • 出版者: 南江堂
  • ISBN: 978-4-524-22739-6