JP2004257783A - 金属錯化合物抗癌剤に対する癌細胞の耐性の検査方法及び該耐性を低減させるための薬剤 - Google Patents

金属錯化合物抗癌剤に対する癌細胞の耐性の検査方法及び該耐性を低減させるための薬剤 Download PDF

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Abstract

【課題】金属錯化合物抗癌剤に対する癌細胞の耐性を検査する方法を提供すること、及び、金属錯化合物抗癌剤に対する癌細胞の耐性を低減させるための薬剤を提供すること。
【解決手段】生体から採取した被検細胞のα5β1インテグリン上のβ1−6GlcNAc分枝の程度を調べることを含む、金属錯化合物抗癌剤に対する癌細胞の耐性を検査する方法、及びα5β1インテグリンの機能阻害物質を有効成分として含有する、金属錯化合物抗癌剤に対する癌細胞の耐性を低減させるための薬剤を提供した。
【選択図】 図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属錯化合物抗癌剤に対する癌細胞の耐性の検査方法及び該耐性を低減させるための薬剤に関する。
【0002】
【従来の技術】
シスプラチン(cisplatin)(cis−ジアミンジクロロ白金)は、2個の塩素リガンドがシス位に配位した、正方形の平面的な白金(II)錯体であり(非特許文献1)、受動的拡散により細胞内に入る。この薬剤で細胞を処理すると、DNA複製及びRNA転写が阻害され、細胞が細胞サイクルのG2期で停止するか、そのまま細胞死(アポトーシス)に至る(非特許文献2)。シスプラチンは、頭頚部の扁平上皮癌を包含する、固形癌の治療に最も強力で有用な抗癌剤の1つとして広く用いられている。しかしながら、多くの腫瘍が、本来的にシスプラチンに耐性であるか又は抗癌剤での治療が当初は有効であるが後から耐性を獲得するという問題がある(非特許文献3)。腫瘍細胞における、シスプラチンに対する耐性についてのメカニズムを調べるために、シスプラチン耐性株の確立に関する多くの研究が報告されている。よく研究された例の1つは、ATP結合カセット膜貫通トランスポーター、多剤耐性タンパク質(MRP)及び、多剤耐性細胞中で過発現し、薬剤排出ポンプとして機能する小細管多剤特異的有機アニオントランスポーター(cMOAT)の発現に関するものである(非特許文献4、5)。他の因子としては、グルタチオン及びメタロチオネインのような細胞内タンパク質によるシスプラチンの不活化が亢進しており、損傷DNAの修復の促進、並びにシグナル伝達経路の変化(非特許文献2)などがある。シスプラチン耐性細胞に関するこれらの研究は、シスプラチン耐性のメカニズムが複雑であろうことを示している。
【0003】
細胞表面の糖タンパク質の修飾は、細胞の癌化の重要な段階の1つであり、種々の特異的生物学的相互作用において重要な役割を果たしていると考えられている(非特許文献6)。糖鎖と薬剤耐性の関係について、いくつかの研究が報告されている。例えば、糖タンパク質に関連したN−結合型糖鎖の合成の最初の段階をブロックするツニカマイシンで処理することにより、インビトロ及びインビボにおいてシスプラチンに対する感受性が高められる(非特許文献7)。α1,2−フコシルトランスフェラーゼ及び組織−血液型抗原Hタイプ2が、5−FUに対する細胞の耐性に関与することが報告されている(非特許文献8)。これらの研究は、いくつかの糖タンパク質中の糖鎖の変化が、シスプラチン耐性に関与していることを示唆している。もし、糖鎖がシスプラチン耐性を変化させ得るのであれば、多くのグリコシルトランスフェラーゼの主な標的分子である接着分子及び/又はレセプターが関与しているであろう。
【0004】
インテグリンは、細胞−ECM(細胞外マトリックス、extracellular matrix)相互作用を支配し、細胞の接着及び移動を媒介し、さらに細胞内シグナル伝達を媒介する、ヘテロダイマーから成る細胞表面レセプターである(非特許文献9)。インテグリンは、約20ないし30のN−結合型糖鎖付加部位を含んでいるので、インテグリン上のこれらのN−結合型糖鎖の修飾は、それらの機能を変化させる可能性がある。α5β1インテグリン(VLA−5)は、インテグリンファミリーの一つであり、細胞生存についての役割を果たし得る。α5β1インテグリンにより媒介される接着は、腸上皮細胞(非特許文献10)及びHT29大腸癌細胞(非特許文献11)をアポトーシスから回避することが報告されている。特に、β1インテグリン刺激によるチロシンキナーゼの活性化は、小細胞肺癌における化学療法誘導アポトーシスを抑制する(非特許文献12)。さらに、α5β1インテグリンの糖鎖構造は、種々の糖転移酵素により調節され得る(非特許文献13及び14)。
【0005】
α5β1インテグリンにより媒介される細胞生存に関与するいくつかの下流分子が報告されている(非特許文献10)。シグナルは、インテグリンの細胞内ドメイン及びフォーカルアドヒージョン複合物を起源とする。フォーカルアドヒージョン複合物中に存在する125 kDaの細胞質チロシンキナーゼであるFAK(フォーカルアドヒージョンキナーゼ)は、インテグリン活性化後にリン酸化される主なタンパク質である(非特許文献15)。FAKは、細胞生存の制御を包含するインテグリン媒介シグナル伝達において中心的な役割を果たす(非特許文献16)。特に、FAKのTyr397(アミノ配列のN末端から397番目のTyrという意味、以下、アミノ酸残基の位置と種類を同様に表示する)は、FAK媒介生存シグナルを司る主な自己リン酸化の部位を構成する(非特許文献17)。そして、このリン酸化は、FAKにより誘導されるアポトーシスに対する耐性に関与すると報告されている、フォスファチジルイノシチド3’−OH−キナーゼ−Akt(P13K/Akt)生存経路を活性化し得る(非特許文献16、18)。
【0006】
【非特許文献1】Loehrer, P.J., Einhorn, L.H., Drugs five years later. Cisplatin. Ann. Intern. Med., 100(5): 704−13, 1984.
【非特許文献2】Kartalou, M., Essigmann, J.M., Mechanisms of resistance to cisplatin. Mutat. Res., 478(1−2): 23−43, 2001.
【非特許文献3】Shen, D.W., Akiyama, S., Schoenlein, P., Pastan, I., Gottesman, M.M., Characterisation of high−level cisplatin−resistant cell lines established from a human hepatoma cell line and human KB adenocarcinoma cells: cross−resistance and protein changes. Br. J. Cancer., 71(4): 676−83, 1995.
【非特許文献4】Ishikawa, T., Bao, J.J., Yamane, Y., Akimaru, K., Frindrich, K., Wright, C.D., Kuo, M.T., Coordinated induction of MRP/GS−X pump and gamma−glutamylcysteine synthetase by heavy metals in human leukemia cells. J. Biol. Chem., 271(25): 14981−8, 1996.
【非特許文献5】Taniguchi K, Wada M, Kohno K, Nakamura T, Kawabe T, Kawakami M, Kagotani K, Okumura K, Akiyama S, Kuwano M., A human canalicular multispecific organic anion transporter (cMOAT) gene is overexpressed in cisplatin−resistant human cancer cell lines with decreased drug accumulation. Cancer Res., 56(18):4124−9, 1996.
【非特許文献6】Hakomori, S., Tumor malignancy defined by aberrant glycosylation and sphingo(glyco)lipid metabolism. Cancer Res., 56(23): 5309−18, 1996.
【非特許文献7】Noda, I., Fujieda, S., Seki, M., Tanaka, N., Sunaga, H., Ohtsubo, T., Tsuzuki, H., Fan, G.K., Saito, H., Inhibition of N−linked glycosylation by tunicamycin enhances sensitivity to cisplatin in human head−and−neck carcinoma cells. Int. J. Cancer., 80(2):279−84, 1999.
【非特許文献8】Cordel, S., Goupille, C., Hallouin, F., Meflah, K., Le, Pendu, J., Role for alpha1,2−fucosyltransferase and histo−blood group antigen H type 2 in resistance of rat colon carcinoma cells to 5−fluorouracil. Int. J. Cancer., 85(1):142−8, 2000
【非特許文献9】Giancotti, FG., Ruoslahti, E., Integrin signaling.
Science., 285(5430):1028−32, 1999.
【非特許文献10】Lee, J.W., Juliano, R.L., alpha5beta1 integrin protects intestinal epithelial cells from apoptosis through a phosphatidylinositol 3−kinase and protein kinase B−dependent pathway. Mol. Biol. Cell., 11(6):1973−87, 2000.
【非特許文献11】O’Brien, V., Frisch, S.M., Juliano, R.L., Expression of the integrin alpha 5 subunit in HT29 colon carcinoma cells suppresses apoptosis triggered by serum deprivation. Exp. Cell. Res., 224(1):
208−13, 1996.
【非特許文献12】Sethi, T., Rintoul, R.C., Moore, S.M., MacKinnon, A.C., Salter, D., Choo, C., Chilvers, E.R., Dransfield, I., Donnelly, S.C., Strieter, R., Haslett, C., Extracellular matrix proteins protect small cell lung cancer cells against apoptosis: a mechanism for small cell lung cancer growth and drug resistance in vivo. Nat. Med., 5(6): 662−8, 1999.
【非特許文献13】Demetriou, M., Nabi, I.R., Coppolino, M., Dedhar, S., Dennis, J.W., Reduced contact−inhibition and substratum adhesion in epithelial cells expressing GlcNAc−transferase V. J. Cell. Biol. 130(2): 383−92,1995.
【非特許文献14】Miyoshi, E., Noda, K., Ko, J.H., Ekuni, A., Kitada, T., Uozumi, N., Ikeda, Y., Matsuura, N., Sasaki, Y., Hayashi, N., Hori, M., Taniguchi, N. Overexpression of alpha1−6 fucosyltransferase in hepatoma cells suppresses intrahepatic metastasis after splenic injection in athymic mice. Cancer Res., 59(9): 2237−43, 1999.
【非特許文献15】Weyant, M.J., Carothers, A.M., Bertagnolli, M.E., Bertagnolli, M.M., Colon cancer chemopreventive drugs modulate integrin−mediated signaling pathways. Clin. Cancer Res., 6(3): 949−56, 2000.
【非特許文献16】Sonoda, Y., Matsumoto, Y., Funakoshi, M., Yamamoto, D., Hanks, S.K., Kasahara, T., Anti−apoptotic role of focal adhesion kinase (FAK). Induction of inhibitor−of−apoptosis proteins and apoptosis suppression by the overexpression of FAK in a human leukemic cell line, HL−60. J. Biol. Chem. 275(21): 16309−15, 2000.
【非特許文献17】Chen, Q., Lin, T.H., Der, C.J., Juliano, R.L., Integrin−mediated activation of MEK and mitogen−activated protein kinase is independent of Ras. J. Biol. Chem., 271(30): 18122−7, 1996.
【非特許文献18】Kim, B., Feldman, E.L., Insulin−like growth factor I prevents mannitol−induced degradation of focal adhesion kinase and Akt. J. Biol. Chem., 277(30): 27393−400, 2002.
【非特許文献19】Esaki, T., Nakano, S., Masumoto, N., Fujishima, H., Niho, Y. Schedule−dependent reversion of acquired cisplatin resistance by 5−fluorouracil in a newly established cisplatin−resistant HST−1 human squamous carcinoma cell line. Int. J. Cancer. 65(4): 479−84, 1996.
【非特許文献20】Miyoshi, E., Ihara, Y., Hayashi, N., Fusamoto, H., Kamada, T., Taniguchi, N., Transfection of N−acetylglucosaminyltransferase III gene suppresses expression of hepatitis B virus in a human hepatoma cell line, HB611. J. Biol. Chem., 270(47): 28311−5, 1995.
【非特許文献21】Saito, H., Nishikawa, A., Gu, J., Ihara, Y., Soejima, H., Wada, Y., Sekiya, C., Niikawa, N., Taniguchi, N., cDNA cloning and chromosomal mapping of human N−acetylglucosaminyltransferase V+. Biochem. Biophys. Res. Commun., 198(1):318−27, 1994.
【非特許文献22】Miyoshi, E., Nishikawa, A., Ihara, Y., Gu, J., Sugiyama, T., Hayashi, N., Fusamoto, H., Kamada, T., Taniguchi, N., N−acetylglucosaminyltransferase III and V messenger RNA levels in LEC rats during hepatocarcinogenesis. Cancer Res. 53(17): 3899−902, 1993.
【非特許文献23】Sasai, K., Ikeda, Y., Tsuda, T., Ihara, H., Korekane, H., Shiota, K., Taniguchi, N., The critical role of the stem region as a functional domain responsible for the oligomerization and Golgi localization of N−acetylglucosaminyltransferase V. The involvement of a domain homophilic interaction. J. Biol. Chem., 276(1): 759−65, 2001.
【非特許文献24】Noda K, Miyoshi E, Nakahara S, Ihara H, Gao CX, Honke K, Yanagidani S, Sasaki Y, Kasahara A, Hori M, Hayashi N, Taniguchi N., An enzymatic method of analysis for GDP−L−fucose in biological samples, involving high−performance liquid chromatography. Anal. Biochem., 310(1):100−6, 2002.
【非特許文献25】Ikeda Y, Koyota S, Ihara H, Yamaguchi Y, Korekane H, Tsuda T, Sasai K, Taniguchi N., Kinetic basis for the donor nucleotide−sugar specificity of beta1, 4−N−acetylglucosaminyltransferase III. J. Biochem. (Tokyo)., 128(4):609−19, 2000.
【非特許文献26】Nishikawa A, Ihara Y, Hatakeyama M, Kangawa K, Taniguchi N., Purification, cDNA cloning, and expression of UDP−N−acetylglucosamine: beta−D−mannoside beta−1,4N−acetylglucosaminyltransferase III from rat kidney. J. Biol. Chem., 267(25):18199−204, 1992.
【非特許文献27】Miwa, K., Matsui, K., Terabe, M., Ito, K., Ishida, M., Takagi, H., Nakamori, S., Sano, K., Construction of novel shuttle vectors and a cosmid vector for the glutamic acid−producing bacteria Brevibacterium lactofermentum and Corynebacterium glutamicum. Gene., 39(2−3):281−6, 1985.
【非特許文献28】Yoshimura, M., Nishikawa, A., Ihara, Y., Taniguchi, S., Taniguchi, N., Suppression of lung metastasis of B16 mouse melanoma by N−acetylglucosaminyltransferase III gene transfection. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A., 92(19): 8754−8, 1995.
【非特許文献29】Cummings, R.D., Kornfeld, S., Characterization of the structural determinants required for the high affinity interaction of asparagine−linked oligosaccharides with immobilized Phaseolus vulgaris leukoagglutinating and erythroagglutinating lectins. J. Biol. Chem., 257(19): 11230−4, 1982.
【非特許文献30】Sasai, K., Ikeda, Y., Fujii, T., Tsuda, T., Taniguchi, N., UDP−GlcNAc concentration is an important factor in the biosynthesis of beta1,6−branched oligosaccharides: regulation based on the kinetic properties of N−acetylglucosaminyltransferase V. Glycobiology., 12(2): 119−27, 2002.
【非特許文献31】Schlaepfer, D.D., Hauck, C.R., Sieg, D.J., Signaling through focal adhesion kinase. Prog. Biophys. Mol. Biol., 71(3−4): 435−78, 1999.
【非特許文献32】Hsu, S.L., Cheng, C.C., Shi, Y.R., Chiang, C.W., Proteolysis of integrin alpha5 and beta1 subunits involved in retinoic acid−induced apoptosis in human hepatoma Hep3B cells. Cancer Lett., 167(2):193−204, 2001.
【非特許文献33】Matter, M.L., Zhang, Z., Nordstedt, C., Ruoslahti, E., The alpha5beta1 integrin mediates elimination of amyloid−beta peptide and protects against apoptosis. J. Cell. Biol., 141(4): 1019−30., 1998.
【非特許文献34】Matter, M.L., Ruoslahti, E., A signaling pathway from the alpha5beta1 and alpha(v)beta3 integrins that elevates bcl−2 transcription. J. Biol. Chem., 276(30): 27757−63., 2001.
【非特許文献35】Wilcox−Adelman, S. A, Denhez, F., Goetinck, P. F., Syndecan−4 modulates focal adhesion kinase phosphorylation. J. Biol. Chem., 277(36): 32970−7, 2002.
【非特許文献36】Franke, T.F.(1997) Cell 88, 435−437,やBurgering, B.T. and Coffer, P.J. (1995) Nature 376, 599−602, やFranke, T.F. et al. (1995) Cell 81, 727−736
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
シスプラチンのような金属錯化合物抗癌剤は、固形癌の治療に有効であり、広く用いられているが、副作用を有することも知られている。したがって、癌細胞が金属錯化合物抗癌剤に対する耐性を有するか否かを予め検査することができれば、耐性の患者に投与することを避けることができ、効かない抗癌剤を投与して無用の副作用をもたらすことを回避することができる。また、金属錯化合物抗癌剤に対する耐性を有する癌細胞を、該抗癌剤に対して感受性の癌細胞に変化させることができれば、該抗癌剤の投与が有効となり、癌を治療することができ有利である。
【0008】
したがって、本発明の目的は、金属錯化合物抗癌剤に対する癌細胞の耐性を検査する方法を提供することである。また、本発明の目的は、金属錯化合物抗癌剤に対する癌細胞の耐性を低減させるための薬剤を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本願発明者らは、癌細胞のシスプラチンに対する耐性にα5β1インテグリンが関与しているかもしれないと考え、下記実施例において詳述する方法により、種々のレクチンを用いたレクチンブロット分析を行った。その結果、α5β1インテグリンのβ1サブユニットでは、耐性細胞由来のものが、感受性細胞由来のものよりも、白血球凝集性フィトヘマグルチニン(L−PHA)への結合が明らかに少なかった。L−PHAは、β1−6GlcNAcに特異的に結合することが知られているPHAである。これにより、本願発明者らは、シスプラチンに対して耐性を有する癌細胞は、シスプラチン感受性の癌細胞に比べ、α5β1インテグリンのβ1サブユニット上のβ1−6GlcNAc分枝が明らかに減少していることを見出した。さらに、α5β1インテグリンの中和抗体を癌細胞に作用させることにより、シスプラチン耐性癌細胞がシスプラチン感受性癌細胞に変化することを見出し、シスプラチンに対する耐性は、α5β1インテグリンの変化に基づくものであることが確認された。これに基づき、本願発明者らは、癌細胞のα5β1インテグリン上のβ1−6GlcNAc分枝が感受性細胞に比べて減少しているか否かを調べることにより、癌細胞がシスプラチンに対して耐性を有するか否かを検査することができることに想到した。また、α5β1インテグリン中和抗体のような、α5β1インテグリンの機能阻害剤を投与することにより、シスプラチン耐性細胞をシスプラチン感受性細胞に変えることができ、シスプラチンを用いた癌治療が可能になることに想到した。
【0010】
すなわち、本発明は、生体から採取した細胞のα5β1インテグリン上のβ1−6GlcNAc(GlcNAcは、N−アセチルグルコサミン)分枝の程度を調べることを含む、金属錯化合物抗癌剤に対する癌細胞の耐性を検査する方法を提供する。また、本発明は、α5β1インテグリンの機能阻害物質を有効成分として含有する、金属錯化合物抗癌剤に対する癌細胞の耐性を低減させるための薬剤を提供する。
【0011】
【発明の実施の形態】
本発明の方法は、金属錯化合物抗癌剤に対する癌細胞の耐性を検査する方法である。ここで、「金属錯化合物」としては、プラチナ錯化合物が好ましく、特にシスプラチンが好ましい。金属錯化合物抗癌剤は、錯化合物中の金属がDNAと結合してDNAの複製及びRNAの転写を妨害することにより、細胞の増殖を阻害したりアポトーシスに導くものである。また、癌細胞としては、固形癌細胞が好ましく、例として、頭頚部癌、胃癌、食道癌、膀胱癌、前立腺癌、卵巣癌、子宮頚癌、睾丸癌、腎臓癌、肺癌、神経芽細胞腫、種々の部位における扁平上皮癌等を挙げることができる。
【0012】
本発明の検査方法では、生体から採取した細胞のα5β1インテグリン上のβ1−6GlcNAc分枝の程度を調べる。下記実施例に具体的に記載されるように、シスプラチンのような金属錯化合物抗癌剤耐性細胞では、α5β1インテグリン上のβ1−6GlcNAc分枝が減少している。ここで、「減少している」とは、同じ金属錯化合物抗癌剤に対して感受性の細胞と比較して減少しているという意味である。したがって、α5β1インテグリン上のβ1−6GlcNAc分枝の程度を調べ、それが同じ抗癌剤に対する感受性細胞におけるα5β1インテグリン上のβ1−6GlcNAc分枝の程度よりも有意に少なければ該抗癌剤に対して耐性であると判定できる。
【0013】
ここで、「分枝の程度を調べる」とは、α5β1インテグリン上の分枝の密度が、感受性細胞よりも減少しているか否かがわかる方法により分枝の密度を調べるということであり、定量的な測定は必ずしも必要ではない。耐性細胞と感受性細胞のα5β1インテグリン上の分枝の密度の違いは明らかであるので、下記実施例のように、レクチンブロット分析におけるバンドの太さを比較するといった、定量性の高くない方法でも目的を達成することができる。
【0014】
下記実施例で実験的に示されるように、α5β1インテグリンを構成するサブユニットのうち、α5サブユニット上の分枝の密度は、耐性細胞と感受性細胞に差は認められず、β1サブユニット上の分枝の密度には明らかな差が認められる。したがって、α5サブユニットとβ1サブユニットを電気泳動等により分離してβ1サブユニット上の分枝の程度を調べてもよいし、これらを分離することなく分枝の程度を調べてもよい。後者の場合でも、結果的にβ1サブユニット上の分枝の程度が反映される。
【0015】
分枝の程度を調べることは、例えば、細胞から取り出したα5β1インテグリン又はそのβ1サブユニットとL−PHAとを接触させ、L−PHAに結合するα5β1インテグリン又はそのβ1サブユニットの量を調べることによって行うことができる。上記の通り、L−PHAは、β1−6GlcNAc構造に特異的に結合する性質を有しているので、この性質を利用してβ1−6GlcNAc分枝の程度を調べることができる。これは、例えば下記実施例に詳述するように、被検細胞をホモジナイズし、α5β1インテグリンを免疫沈降により回収し、得られた免疫沈降物又はこれをさらに電気泳動によりサブユニットに分離したものと、L−PHAとを接触させることを含む方法により行うことができる。
【0016】
ここで、免疫沈降は、例えば、被検細胞のホモジネートを、抗α5β1インテグリンIgG抗体で処理し、次いで、生じる免疫複合物を、プロテインG固定化ビーズで処理し、ビーズを遠心又は磁力(磁気ビーズを用いた場合)により沈降させて回収する方法により行うことができる。ここで用いる抗α5β1インテグリンIgG抗体は、ポリクローナル抗体でもモノクローナル抗体でもよく、IgG以外の抗体が含まれていてもよい。抗α5β1インテグリンIgG抗体は、市販されているので、市販品を用いることができる。プロテインGは、IgG抗体の定常領域に特異的に結合する性質を有しているので、この性質を利用してα5β1インテグリンの免疫複合物をビーズ上に結合させることができる。なお、プロテインG固定化ビーズとしては、例えば、プロテインG−Sepharose 4EFビーズ(商品名、スウェーデン国Amersham Pharmacia Biotech AB, Uppsalaより市販)のような市販のビーズを利用することができる。なお、α5β1インテグリン複合物以外のIgGがビーズに結合することを防止するために、細胞ホモジネートを抗α5β1インテグリン抗体で処理する前に、プロテインG固定化ビーズで処理し、該ビーズを除去しておくことが好ましい。
【0017】
次いで、免疫沈降により回収したα5β1インテグリン又はそのβ1サブユニットとL−PHAとを接触させ、L−PHAに結合するα5β1インテグリン又はそのβ1サブユニットの量を調べる。これは、例えばいわゆるレクチンブロット分析により行うことができる。なお、免疫沈降をプロテインG固定化ビーズを用いて行う場合には、沈降により回収されるものは、ビーズに結合したα5β1インテグリン免疫複合物であるが、これを例えばレムリのサンプリング緩衝液中で煮沸することにより、α5β1インテグリンを回収することができる。回収したα5β1インテグリンは、電気泳動で各サブユニットに分離してもよい。レクチンブロット分析は、下記実施例に詳述するように、標識したL−PHAをプローブとして用い、ニトロセルロース膜等の膜上に固定化されたα5β1インテグリン又はそのβ1サブユニットと反応させ、結合した標識L−PHAを測定することにより行うことができる。標識としては、ビオチン標識、放射標識、蛍光標識等の周知の標識を用いることができる。
【0018】
下記実施例に実験的に示される通り、シスプラチンに対する耐性細胞と感受性細胞との間には、α5β1インテグリン、より詳細にはそのβ1サブユニット上のβ1−6GlcNAc分枝の程度が明らかに異なり、上記した方法により、α5β1インテグリン上のβ1−6GlcNAc分枝の程度を直接的に調べることができる。さらに、該分枝の程度は、これを反映した他の指標により間接的に調べることも可能であり、むしろこちらの方が簡便な場合がある。
【0019】
例えば、被検細胞から採取した糖タンパク質を分画し、分子量90、000〜150、000の範囲に含まれる糖タンパク質上のβ1−6GlcNAc分枝の程度を調べることにより行うことができる。α5β1インテグリンは、上記分子量範囲に含まれ、この範囲に含まれる糖タンパク質上のβ1−6GlcNAc分枝の程度は、α5β1インテグリン上のβ1−6GlcNAc分枝の程度を反映し得るので、この方法によっても癌細胞の抗癌剤に対する耐性を検査することができる。なお、β1−6GlcNAc分枝の程度は、上記と同様、例えばレクチンブロット分析等の方法により、L−PHAと結合する糖タンパク質の量を調べることにより行うことができる。具体的な手法は下記実施例に記載されている。
【0020】
また、α5β1インテグリンのβ1−6GlcNAc分枝の程度は、細胞のフィブロネクチンへの接着性にも反映される(α5β1インテグリンはフィブロネクチンのレセプターである)ので、細胞のフィブロネクチンへの接着性を調べることにより、抗癌剤に対する耐性を検査することができる。すなわち、耐性細胞では、フィブロネクチンに対する接着性が、感受性細胞よりも明らかに増大するので、これに基づいて耐性か否かを検査することができる。細胞接着は、公知の方法(非特許文献28)により測定することができ、下記実施例にもその1例が具体的に記載されている。簡単に述べると、マイクロプレートのウェルにフィブロネクチンを付着させ、これと被検細胞を接触させる。洗浄後、接着した細胞をクリスタルバイオレットで染色し、細胞を溶解させて溶解液中の吸光度を測定することにより、接着した細胞数を測定することができる。
【0021】
また、α5β1インテグリンのβ1−6GlcNAc分枝の程度は、細胞中のUDP−GlcNAc濃度を測定することにより調べることもできる。UDP−GlcNAcは、β1−6GlcNAc分枝を生成させる酵素であるGnT−V(UDP−GlcNAc:α−D−マンノシドβ1, 6−N−アセチルグルコサミニルトランスフェラーゼ)の基質である。下記実施例において実験的に確認されたように、耐性細胞と感受性細胞では、GnT−V濃度にはほとんど差がないが、細胞内のUDP−GlcNAc(ウラシル二リン酸−GlcNAc)濃度が有意に異なり、耐性細胞中のUDP−GlcNAc濃度は、感受性細胞中のUDP−GlcNAc濃度よりも小さい。したがって、細胞内のUDP−GlcNAc濃度を測定することにより、被検細胞が、抗癌剤に対する耐性を有するか否かを検査することができる。細胞中のUDP−GlcNAc濃度は、公知の方法(非特許文献24)を応用することにより測定することができるし、下記実施例にも測定方法の1例が具体的に記載されている。原理は、UDP−GlcNAcを基質として、GnT−III(N−アセチルグルコサミニルトランスフェラーゼIII)の作用により、GlcNAc残基をUDP−GlcNAcからアクセプター基質に移させ、生成したβ1−4GlcNAc残基を測定するものである。
【0022】
また、α5β1インテグリンのβ1−6GlcNAc分枝の程度は、フォーカルアドヒージョンキナーゼ(FAK)のTyr397残基のリン酸化の程度又はAkt(非特許文献36)のSer473残基のリン酸化の程度を調べることによっても調べることができる。FAKは、インテグリン活性化後にリン酸化される主なタンパク質であり(非特許文献15)、Aktは、リン酸化FAKによりリン酸化される。下記実施例において実験的に示されるように、FAK及びAktの上記部位のリン酸化は、耐性細胞では感受性細胞よりも明らかに増加する。したがって、FAKのTyr397残基のリン酸化の程度又はAktのSer473残基のリン酸化の程度を調べることによっても抗癌剤に対する耐性を検査することができる。FAKのTyr397残基のリン酸化及びAktのSer473残基のリン酸化は、これらの部位がリン酸化したFAK又はAktに特異的に結合する(リン酸化したFAK又はAktに結合するが、リン酸化していないFAK又はAktには結合しない)ポリクローナル抗体が市販されているので、それを用いた免疫測定により容易に測定することができる。下記実施例にも、これらのポリクローナル抗体を用い、免疫測定の一種であるウェスタンブロット法によりリン酸化の程度を測定した1例が記載されている。
【0023】
下記実施例に記載するように、耐性細胞にα5β1インテグリン中和抗体を作用させることにより、耐性細胞を感受性細胞に変化させることができることが明らかになった。したがって、本発明は、α5β1インテグリンの機能阻害物質を有効成分として含有する、金属錯化合物抗癌剤に対する癌細胞の耐性を低減させるための薬剤をも提供する。ここで、「金属錯化合物」としては、上記の通り、プラチナ錯化合物が好ましく、特にシスプラチンが好ましい。また、「機能阻害物質」とは、α5β1インテグリンがフィブロネクチンに結合することを阻害する物質であり、好ましい例としては、抗α5β1インテグリン中和抗体又はその抗原結合性断片(Fab断片やF(ab’)断片等)を挙げることができる。抗α5β1インテグリン中和抗体は、ポリクローナル抗体でもモノクローナル抗体でもよい。常法により作製されたポリクローナル抗体は、中和抗体であり、また、中和モノクローナル抗体も周知であり、市販されているので、市販のモノクローナル抗体(例えば、DAKO社製クローン番号P1D6)を用いることができる。
【0024】
抗α5β1インテグリン中和抗体を、耐性細胞から感受性細胞に変化させるための薬剤として用いる場合、投与量は、癌の種類や進行程度、病巣の大きさ等に基づいて適宜選択されるが、通常、固形癌組織100 g当たり0.1 mg〜10mg程度が適当である。また、投与経路は、注射、注入、塗布、噴霧等の方法により、抗体溶液を固形癌組織に直接投与することが好ましい。製剤としては、例えば、中和抗体又はその抗原結合性断片を緩衝液中に溶解したものを用いることができるし、これに注射剤用の周知の添加剤(pH調節剤、浸透圧調節剤等)を添加してもよい。なお、抗体溶液中の抗体濃度は、特に限定されないが、通常、0.7μg/ml〜10μg/ml程度が適当である。
【0025】
本発明の薬剤を、癌細胞に投与することにより、金属錯化合物抗癌剤に対する耐性を感受性に変化させることができる。このように感受性に変化させた後に、該金属錯化合物抗癌剤を投与することにより、該抗癌剤に対して元々耐性であった癌も治療することが可能になる。したがって、本発明の薬剤は、癌の治療に大いに貢献する。
【0026】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づきより具体的に説明する。もっとも、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
【0027】
材料及び方法
1. 細胞培養及び細胞株
口腔内のヒト扁平上皮癌から誘導されたHSC−2細胞株(東北大学加齢医学研究所より分譲)を、10%ウシ胎児血清(米国St LouisのSigma社)、100μg/mlのカナマイシン(和光純薬)、50単位/mlのペニシリン(万有製薬)含有RPMI培地(米国St LouisのSigma社)中、CO5%気圧、37℃で維持した。シスプラチン耐性HSC−2/CR細胞は、公知の方法(非特許文献19)により、段階的に濃度を高めながらシスプラチン(日本化薬)に12ヶ月間暴露することにより確立した。すなわち、最初、2μM濃度のシスプラチン存在下で細胞を6ヶ月間に亘って培養し、次いで、シスプラチン濃度を3μMに上げて3ヶ月間培養し、最後に濃度5μMに上げてさらに3ヶ月間培養した。2週間の間、5μMのシスプラチン存在下で培養可能な状態にした後で、シスプラチンを含まない培地に戻した。確立した細胞の安定な耐性を確保するために、全ての実験は、シスプラチンを含まない培地中で2週間培養した後に行った。
【0028】
2. MTTアッセイによる細胞生存
インビトロでの薬剤に対する細胞の感受性を調べるために、MTTアッセイを用いた。48ウェルプレート中の各ウェル中で、200μlの培地中に約1 x 10個の細胞を播き、培養した。同じ条件での実験を3系列ずつ行った。12時間後、細胞を種々の濃度のシスプラチンで処理した。シスプラチン処理48時間後、20μlのMTT(3−(4, 5−ジメチル−2−チアゾリル)−2, 5−ジフェニル−2H−テトラゾリウム ブロミド)(5 mg/ml)(同仁堂)を投与し、細胞を37℃で4時間培養した。800μlの2−プロパノールを添加し、各ウェルの波長560nmにおける吸光度(A560)を測定した。細胞の生存に対する薬剤の効果は、生存率で表した。生存率は、次の式を用いて計算した。
(A560(シスプラチン処理)/A560(シスプラチン未処理)) x 100
全ての値は、3系列の平均±標準偏差(SD)で示す。試験は独立して3回行い、50%阻害濃度(IC50)を、50%の細胞を殺すシスプラチン濃度として定義した。
【0029】
3. レクチンブロット分析
レクチンブロット分析のために、HSC−2細胞及びHSC−2/CR細胞からそれぞれタンパク質を抽出した。抽出は次のようにして行った。直径10cmのディッシュで培養した細胞をPBSで洗浄し、スクレーパーで掻き取り、1mlのPBSに入れ、3000 rpmで5分間遠心した。沈澱した細胞を10 mM Tris−HCl (pH 7.8), 1 % NP−40, 0.15 M NaCl, 1 mM EDTA及びプロテアーゼ阻害剤混合物(和光純薬)を含むTNE緩衝液で懸濁し氷中で20分間静置し、次いで15000 rpmで4℃で15分間遠心した。上清画分を、除核上清の可溶化タンパク質として保存し、ウシ血清アルブミンを濃度測定標準物質として用い、BCAキット(米国RockfordのPierce社製)でタンパク濃度を測定した。抽出した20μgのタンパク質を、10%ポリアクリルアミドゲル上で電気泳動し、次いでニトロセルロース膜上に転写した。3%のBSAを含むPBSで4℃で一夜ブロッキングした後、膜を1μg/mlのビオチン化した種々のレクチン(Con A, SSA, MAM, L−PHA, E−PHA, LCA)(生化学工業)と共に3時間インキュベートした。洗浄及び以降の操作は公知の方法により行った(非特許文献20)。すなわち、具体的には次のようにして行った。137mM NaCl, 2.7mM KCl, 137mM Tris−HCl(pH 7.4), 0.5% Tween 20を含むTBS−Tにて、5分間洗浄した後、VECTASTAIN ABC Kit (米国BurlingameのVECTOR社製)で1時間インキュベートした後、さらに30分間TBS−Tにて非特異的なバンドを除去するために洗浄した。反応する糖タンパク質は、ECLシステム(英国BuckinghamshireのAmersham Pharmacia Biotech UK Limited)を用いた化学発光により可視化した。
【0030】
4. ノーザン及びウェスタンブロット分析並びにGnT−V活性測定
TRIZOL(米国RockvilleのLife Technologies, Inc.)の方法に従い、HSC−2細胞及びHSC−2/CR細胞からそれぞれ全RNAを抽出した。2.2 Mのフォルムアルデヒドを含む1%アガロースゲル上で20μgのRNAを電気泳動し、毛管現象によりZeta−probe膜(米国HerculesのBio−Rad)上に転写した。メンブランは、公知の方法(非特許文献22)により、プレハイブリダイゼーション緩衝液中で3時間プレハイブリダイズを行い、ついで、ハイブリダイゼーション緩衝液中で[32P]標識GnT−V cDNA(非特許文献21)断片と共に42℃で12時間ハイブリダイズした。GnT−Vのウェスタンブロッティングのために、HSC−2及びHSC−2/CR細胞からそれぞれ抽出したタンパク20μgを、8%ポリアクリルアミドゲル上で電気泳動にかけ、次いで、ニトロセルロース膜に転写した。5%スキムミルクを含むPBSで4℃で一夜ブロッキングした後、膜を抗ヒトGnT−Vモノクローナル抗体24D11(富士レビオ)と共に2時間インキュベートした。洗浄及び以降の操作は、公知の方法(非特許文献20)により行った。GnT−Vバンドは、ECLシステムを用いた化学発光により可視化した。GnT−V活性は、蛍光アッセイ法により分析した。抽出したタンパク質(20μg〜50μg)を、アクセプター基質としての5μMのピリジルアミノ化アガラクト2本鎖糖鎖と、ドナーとしての40mM UDP−GlcNAcと共に37℃で8時間インキュベートした。以降の操作は公知の方法(非特許文献23)により行った。すなわち、具体的には次のようにして行った。サンプルを100℃で5分間熱することにより反応を停止させ、微小遠心機にて15、000rpmにて15分間遠心した。上清をTSKgel ODS−80TM(4.6 x 150 mm)(日本のTOSOH)を用いて、HPLC(日本の島津)にて分析した。具体的には、20mM の酢酸アンモニウム(pH 4.0)で分離したピークを320 nmの波長で励起し400 nmで検出することにより、合成された生成物の量を測定した。
【0031】
5. HSC−2及びHSC−2/CR細胞中のUDP−GlcNAcの測定
細胞内UDP−GlcNAcの量は、公知の方法(非特許文献24)を改良した方法により測定した。まず、PBSで洗浄したあと細胞を遠心で集めた。細胞は、氷冷した80%エタノールで懸濁したあとBRANSON SONIFIER 250 (米国MuskegonのWestshore Technologies, Inc.)を用い、超音波処理した。可溶性画分を遠心(15000 rpm x 10分、4℃)により得、液体窒素中で凍結し、そのまま凍結乾燥した。試料を40μlのPBS中に再懸濁し、次いで60μgのタンパク質を上記と同様に抽出し、PBSで体積を5μlに調整した。100μM(200 pmol)のアクセプター溶液2μlと、糖転移酵素の一つであり、ドナー基質としてUDP−GlcNAcを触媒する(非特許文献26)精製GnT−III(非特許文献25)3μlとを試料に添加し、20μlに調整した(反応混合物中のアクセプター分子及びGnT−IIIの最終濃度はそれぞれ10μM及び18μU/μlであった)。さらに、100 pmol及び500 pmolのUDP−GlcNAcを濃度測定標準物質として反応させた。混合物を次いで37℃で5時間インキュベートし、GnT−IIIの作用により、UDP−GlcNAcからGlcNAc残基をアクセプター基質に移させた。以降は公知の方法(非特許文献23)により、上記と同様に行った。
【0032】
6.HSC−2及びHSC−2/CR細胞へのGnT−Vのトランスフェクション
β−アクチンプロモーター(非特許文献27)により調節される哺乳動物発現ベクターであるpCXN2(非特許文献27)にヒトGnT−V cDNAを挿入し、Effectene(QIAGEN社)により、2μgのGnT−V発現ベクターをHSC−2及びHSC−2/CR細胞にそれぞれトランスフェクションした。このとき、それぞれの細胞にベクターだけを同様にトランスフェクションした細胞(対照細胞:mockという)も作成した。これらの細胞を48時間培養した後、トランスフェクトされた細胞を選択し、500μg/mlのG418(ナカライテスク社)を添加した培地中で維持した。これらのトランスフェクタントを、GnT−Vのウェスタンブロット分析、レクチンブロット分析、GnT−V活性の測定及びMTTアッセイに用いた。
【0033】
7. 細胞接着アッセイ
公知の方法(非特許文献28)によるクリスタルバイオレット染色により、細胞接着を測定した。すなわち、96ウェル培養プレートを、50μlのフィブロネクチン、ラミニン又はI型コラーゲンで前コートし、一夜風乾し、次いで、3%BSA加RPMI培地で37℃で1時間ブロッキングした。細胞(1 x 10個)をそれぞれのマトリックス上に37℃で30分間付着させた。細胞を200μlのPBSで洗浄した後、0.04%クリスタルバイオレットで10分間染色し、次いで細胞を洗浄し、溶解した。波長560nmにおける吸光度(A560)を分光光度計で測定した。接着細胞率は以下の式により計算した。
(A560(マトリックス)−A560(マトリックスなし))/A560(マトリックスなし)
【0034】
8. 免疫沈降したα5β1インテグリンについてのレクチンブロット分析
免疫沈降のために、15μlのプロテインG−Sepharose 4EFビーズ(スウェーデン国Amersham Pharmacia Biotech AB, Uppsala)を、HSC−2細胞、HSC−2/CR細胞、HSC−2のmock細胞(ベクターのみを導入した対照細胞)又はHSC−2細胞のGnT−Vトランスフェクタントから上記と同様に抽出した600μgのタンパク質を4℃で3時間、回転しながらインキュベートした。プロテインG−Sepharose 4EFビーズは、3000 rpmで4℃で5分間遠心することにより予め除去した。600 ng/mlの抗ヒトα5β1インテグリン抗体P1D6(米国CarpinteriaのDako社)と共に4℃で2時間インキュベートした後、15μlのプロテインG−Sepharose 4EFビーズと共に免疫複合物を回収した。TNE緩衝液で2回洗浄後、還元剤を含まないレムリのサンプリング緩衝液中で煮沸することにより複合物をビーズから切り放し、8%SDS−ポリアクリルアミドゲル電気泳動により分離し、ニトロセルロース膜に電気転写した。メンブランは、上記の通り、L−PHAレクチンブロットにより分析した。膜を脱プローブ及びブロッキングした後、抗α5インテグリン抗体(米国LexingtonのBD Transduction Laboratories社)及び抗β1インテグリン抗体4B7R(米国Santa CruzのSanta Cruz Biotechnology, Inc.)を用いて上記の通りウェスタンブロット分析を行い、α5β1インテグリンが各細胞について同程度に泳動されていることを確認した。
【0035】
9. FAKのチロシンリン酸化及びAktのセリンリン酸化
HSC−2細胞、HSC−2/CR細胞、HSC−2のmock細胞(ベクターのみを導入した対照細胞)又はHSC−2細胞のGnT−Vトランスフェクタントを、直径6cmのディッシュ上に5 x 10細胞の密度で播いた。12時間インキュベートした後、これらの細胞を30μMのシスプラチンで処理し、さらに24時間インキュベートした。細胞を氷冷した溶液(1mM o−バナジウム酸ナトリウム、1mMピロリン酸ナトリウム、100mMフッ化ナトリウム)で洗浄し、氷冷した溶解緩衝液(5mM EDTA、1mM o−バナジウム酸ナトリウム、1mMピロリン酸ナトリウム、100mMフッ化ナトリウム、0.5% Triton X−100(商品名)、プロテアーゼ阻害剤混合物(和光純薬)で懸濁した後氷中で20分間静置し、次いで15000 rpmで4℃で15分間遠心することによりペレット(不溶性画分)を予め除去した。これらの細胞から抽出した20μgのタンパク質を、10%ポリアクリルアミドゲル上で電気泳動し、ニトロセルロース膜上に転写した。上記のようにブロッキングした後、メンブランを抗FAK(pY397)リン酸化特異的(phosphospecific)抗体(米国CamarilloのBioSource International, Inc.)又は抗リン酸化Akt(Ser473)抗体(米国BeverlyのCell Signaling TECHNOLOGY, Inc.)と共に室温で2時間インキュベートした。洗浄及び現像操作は上記の通りに行った。メンブランを脱プローブ及びブロッキングした後、抗FAK抗体(米国LexingtonのBD Transduction Laboratories社)及び抗Akt抗体(米国BeverlyのCell Signaling TECHNOLOGY, Inc.)を用いて上記の通りメンブランをウェスタンブロット分析に供した。
【0036】
10. HSC−2/CR細胞の生存に対する抗α5β1インテグリン中和抗体の効果
HSC−2/CR細胞を、1μg/mlのα5β1インテグリン中和抗体と共に6ウェル培養プレート上に5 x 10細胞の密度で播いた。12時間培養後、細胞を30μMのシスプラチンで処理し、さらに12時間培養した。FAKリン酸化を検出するために、これらの細胞を上記の通りウェスタンブロットに供した。細胞生存アッセイのために、1μg/mlのα5β1インテグリン中和抗体を含む又は含まない50μlの培地中で2 x 10個のHSC−2/CR細胞を96ウェルプレートの各ウェルに播いた。同じ条件での実験を3系列ずつ行った。12時間後、種々の濃度のシスプラチンを含む50μlの培地を添加し、細胞をさらに48時間培養した。この段階で、10μlのMTT溶液(5mg/ml)を投与し、細胞を37℃で培養した。4時間後、200μlの2−プロパノールを添加し、各ウェルの波長560nmにおける吸光度を分光光度計を用いて測定した。以下の操作は上記と同様に行った。
【0037】
結果
1. ヒト扁平上皮癌HSC−2細胞からのシスプラチン耐性細胞の確立
ヒト扁平上皮癌HSC−2細胞を段階的に濃度を高めたシスプラチンに12ヶ月に亘って暴露することにより、高度にシスプラチン耐性な細胞株HSC−2/CRを確立した。図1の生存曲線は、HSC−2及びHSC−2/CRのシスプラチン感受性のレベルを示している。HSC−2及びHSC−2/CRのIC50値はそれぞれ4.0μM及び14.6μMであった。HSC−2/CRの相対耐性レベルは、その親株であるHSC−2の3.65倍の高さであった。この結果は、他の種々の研究における確立されたシスプラチン耐性細胞についての結果と同様であった。なお、図1中のプロットは、3系列の試験の平均値を示し、縦棒は、標準偏差を示す。
【0038】
2. HSC−2及びHSC−2/CRのレクチンブロット分析
薬剤耐性と糖鎖構造との関係を知るために、いくつかの種類のレクチンブロット分析により、多くの糖タンパク質の糖鎖付加のパターンを研究した。Con A, SSA, MAM, E4−PHA及びLCAレクチンブロット分析の結果、有意な糖鎖の変化は見られなかった(各バンドの太さを目視判定)。しかしながら、3本鎖又は4本鎖糖鎖のβ1−6GlcNAc分枝上のGlcNAc残基を優先的に認識する(非特許文献29)L−PHAレクチンブロット分析によると、HSC−2/CR細胞においては、分子量90、000〜150、000 の糖タンパク質のβ1−6GlcNAc分枝がHSC−2細胞よりも明らかに減少していることが示された(バンドの太さを目視判定)。
【0039】
3. ノーザンブロット分析及びウェスタンブロット分析並びにHSC−2及びHSC−2/CR中でのGnT−Vの酵素活性
β1−6GlcNAc分枝は、GnT−Vの作用により触媒されることが知られている。先ず、HSC−2及びHSC−2/CR中でのGnT−Vの発現レベルを調べた。ノーザンブロット及びウェスタンブロット分析の結果、HSC−2及びHSC−2/CR細胞中でのGnT−Vの発現に差は認められなかった。対照的に、HSC−2/CR細胞中でのGnT−V活性は、HSC−2細胞中での活性よりも少し減少していたが、t検定の結果、有意差はなかった(表1)。なお表中の「mock」はベクターのみを導入した対照細胞を示す。
【0040】
【表1】
表 1
Figure 2004257783
* t検定によりHSC−2 細胞と比較して顕著な差はない
【0041】
4. HSC−2及びHSC−2/CR中での細胞内UDP−GlcNAcの量
HSC−2/CR細胞中でのβ1−6GlcNAc分枝は、HSC−2細胞中での分枝よりも有意に減少していた(上述)が、HSC−2/CR細胞中でのGnT−Vの活性は、HSC−2親細胞と比較して有意に減少していなかった(表1)。GnT−VのUDP−GlcNAcに対するK値は大きすぎるので、GnT−Vのドナー基質であるUDP−GlcNAcの濃度がβ1−6GlcNAcの生合成において重要な因子であることが報告されている(非特許文献30)。興味深いことに、HSC−2/CR細胞中の細胞内UDP−GlcNAcの濃度は、HSC−2細胞中での濃度の約半分に減少していた(表2)。このUDP−GlcNAc濃度の減少が、β1−6GlcNAc分枝の減少をもたらしていると考えられた。
【0042】
【表2】
表2
Figure 2004257783
* t検定により、HSC−2 細胞との差を認める(P< 0.01)
【0043】
5. HSC−2及びHSC−2/CR細胞のGnT−Vトランスフェクタントの作製並びにHSC−2細胞のGnT−Vトランスフェクタントはmock細胞に比べてシスプラチンに対する感受性が高い
GnT−Vが扁平上皮癌細胞のシスプラチン耐性に関係しているか否かを調べるために、ヒトGnT−Vを発現する哺乳動物発現ベクターでHSC−2細胞及びHSC−2/CR細胞のトランスフェクタントを作製し、これらの細胞におけるシスプラチン耐性を分析した。GnT−Vタンパクの発現及びその酵素活性は、両細胞とも、mock(対照)細胞に比べて有意に増大した(バンドの太さを目視判定及び表1)。HSC−2細胞のGnT−Vトランスフェクタント上のβ1−6GlcNAc分枝は、mock(対照)細胞に比べて有意に増大することが観察されたが(バンドの太さを目視判定)、HSC−2/CR細胞のGnT−Vトランスフェクタントにおいては観察されなかった(バンドの太さを目視判定)。これらの結果は、GnT−Vの酵素活性のレベルが、HSC−2/CR細胞中の糖タンパクにおけるβ1−6GlcNAc分枝を決定するものではないことを示唆している。それ以上に、細胞内UDP−GlcNAcの濃度が、HSC−2/CR細胞におけるβ1−6GlcNAc分枝の合成の重要な因子であり得る。さらに、MTTアッセイにより、これらのGnT−Vトランスフェクトのシスプラチンに対する感受性を調べた。興味深いことに、HSC−2細胞のGnT−Vトランスフェクトは、mock(対照)細胞に比べてシスプラチンに対する感受性がより高かった(図2)が、HSC−2/CR細胞のGnT−Vトランスフェクタントの生存曲線は、mock(対照)細胞と類似していた(図3)。これらの結果は、HSC−2細胞とHSC−2/CR細胞のシスプラチンに対する感受性の差は、β1−6GlcNAc分枝の量に相関し、GnT−Vの酵素活性のレベルに関係するものではないことを示唆している。なお、図2及び図3中のプロットは、3系列の試験の平均値を示し、縦棒は、標準偏差を示す。
【0044】
6. 細胞外マトリックスへの細胞接着
HSC−2/CR細胞のシスプラチン耐性に、どのような糖タンパク質が関係しているか否かを調べるために、細胞接着アッセイを行った。図4Aに示すように、HSC−2/CR細胞のフィブロネクチンに対する接着は、HSC−2細胞と比較して劇的に増大したが、ラミニン及びI型コラーゲンに対する接着は、これらの細胞で有意な差はなかった(図4B、4C)。これらの結果は、フィブロネクチンに結合するある糖タンパク質が、HSC−2/CR細胞のシスプラチン耐性に関与していることを示唆している。なお、図4中のプロットは、3系列の試験の平均値を示し、縦棒は、標準偏差を示す。
【0045】
7. 免疫沈降α5β1インテグリンについてのレクチンブロット分析
HSC−2/CR細胞についてのL−PHAレクチンブロット分析は、分子量90、000〜150、000 の糖タンパク質の劇的な変化を示し、フィブロネクチンへの細胞接着は、HSC−2細胞とHSC−2/CR細胞との間の有意な変化を示した。さらに、シスプラチンはアポトーシスを誘導することが報告されている。したがって、α5β1インテグリンが、HSC−2/CR細胞におけるシスプラチン耐性についての鍵となる分子であると推測される。α5β1インテグリン上のβ1−6GlcNAc付加の程度を調べるために、免疫沈降したα5β1インテグリンについてL−PHAレクチンブロット分析を行った。興味深いことに、HSC−2/CR細胞から免疫沈降したβ1インテグリンでは、HSC−2細胞と比較してβ1−6GlcNAc分枝の密度が有意に減少していたが、α5インテグリン上のβ1−6GlcNAc分枝の密度は、これらの細胞間でほぼ同程度であった(バンドの太さを目視判定)。HSC−2/CR細胞中のβ1インテグリンの分子量は、糖鎖の量が少ないことに起因して、HSC−2細胞におけるβ1インテグリンの分子量よりも僅かに小さかった(バンドの太さを目視判定)。さらに、HSC−2細胞のGnT−Vトランスフェクトから免疫沈降されたα5及びβ1の両インテグリンとも、β1−6GlcNAc分枝の密度は有意に増大した(バンドの太さを目視判定)。これらの結果は、α5β1インテグリン、特にβ1インテグリン上のβ1−6GlcNAc分枝の密度がシスプラチン耐性にとって重要であることを示唆している。
【0046】
8. シスプラチン処理の前後におけるFAKのTyr397残基及びAktのSer473残基のリン酸化
FAKは、インテグリン活性化後のチロシンリン酸化の主たる基質である(非特許文献15)。FAK媒介生存シグナルには、FAKのTyr397残基のリン酸化及びAktのSer473のリン酸化が必須的なので(非特許文献16、17、18、31)、HSC−2、HSC−2/CR及びトランスフェクトHSC−2細胞を30μMのシスプラチンで処理し、それぞれのリン酸化のレベルを調べた。HSC−2細胞とHSC−2/CR細胞の間で、FAKのTyr397残基のリン酸化に劇的な差異が認められた(バンドの太さを目視判定)。HSC−2/CR細胞では、FAKのTyr397残基のリン酸化は、シスプラチン処理の前では他の細胞に比べて僅かに減少していたが、30μMのシスプラチンで処理した24時間後には劇的に増大していた。対照的に、HSC−2細胞では、FAKのTyr397残基のリン酸化のレベルは、シスプラチン処理前に高く、30μMのシスプラチンで処理した後には減少した。興味深いことに、FAKの分解は、シスプラチン処理HSC−2細胞中で観察されたが、シスプラチン処理HSC−2/CR細胞中では観察されなかった(バンドの太さを目視判定)。FAKの分解は、マンニトール誘導アポトーシス(非特許文献18)又はレチノイン酸誘導アポトーシス(非特許文献30)において観察されることが報告されている。さらに、このFAKの分解及びFAKのTyr397残基のリン酸化のレベルの低さは、シスプラチンで処理したGnT−Vトランスフェクタントにおいてより顕著であった。FAKリン酸化の下流シグナルを知るために、Aktの活性化を調べた。Aktの活性化を意味するAktのSer473残基のリン酸化は、HSC−2/CR細胞を30μMのシスプラチンで処理した24時間後においてのみ検出された(バンドの太さを目視判定)。Aktの発現レベルは、シスプラチン処理前は各細胞で同等であったが、シスプラチン処理後は、HSC−2細胞、HSC−2のmck細胞及びHSC−2細胞のGnT−Vトランスフェクタントにおいて、Aktの分解のためにかなり低かった(バンドの太さを目視判定)。Aktの分解は、マンニトール誘導アポトーシスにおいてもまた観察されている(非特許文献18)。これらの結果は、α5β1インテグリンのβ1−6GlcNAc分枝の減少が、FAKの分解及びTyr397残基のリン酸化並びにそれに続くAktの活性化を防止し、それによってHSC−2/CR細胞のシスプラチン誘導アポトーシスを阻害することを示唆している。
【0047】
9. HSC−2/CR細胞のシスプラチン耐性に対するα5β1インテグリン中和抗体によるFAKのリン酸化の阻害
α5β1インテグリン中和抗体が、α5β1インテグリンの機能を阻害し得るので、この中和抗体によってFAKのTyr397残基のリン酸化が阻害されるか否かを調べた。1μg/mlの抗α5β1インテグリン中和抗体でHSC−2/CR細胞を処理することにより、シスプラチン処理の前後のいずれの細胞においても、FAKのTyr397残基のリン酸化は完全に消滅した(バンドの太さを目視判定)。さらに、細胞生存に対するα5β1インテグリンの効果を調べるために、この中和抗体の存在下及び非存在下でMTTアッセイを行った。0.5μg/mlの抗α5β1インテグリン中和抗体で処理しても、HSC−2/CR細胞のシスプラチンに対する感受性には影響なかった(データ示さず)。しかしながら、HSC−2/CR細胞のシスプラチンに対する感受性は、1μg/mlの抗α5β1中和抗体で処理すると、HSC−2細胞と同じレベルにまで戻った(図5)。これらの結果は、α5β1インテグリンの機能が、HSC−2/CR細胞におけるシスプラチン耐性にとって重要であることを示している。なお図5中のプロットは、3系列の試験の平均値を示し、縦棒は、標準偏差を示す。
【図面の簡単な説明】
【図1】
シスプラチン耐性細胞HSC−2/CR及びシスプラチン感受性細胞HSC−2の、種々の濃度のシスプラチンで処理した場合の生存率を示す図である。
【図2】
シスプラチン感受性細胞HSC−2のmock細胞及びシスプラチン感受性細胞HSC−2のGnT−Vトランスフェクタントの、種々の濃度のシスプラチンで処理した場合の生存率を示す図である。
【図3】
シスプラチン耐性細胞HSC−2/CRのmock細胞及びシスプラチン耐性細胞HSC−2/CRのGnT−Vトランスフェクタントの、種々の濃度のシスプラチンで処理した場合の生存率を示す図である。
【図4】
シスプラチン耐性細胞HSC−2/CR及びシスプラチン感受性細胞HSC−2の、種々の細胞外マトリックス物質に対する種々の濃度における接着率を示す図である。
【図5】
1μg/mlの抗α5β1中和抗体で処理した場合の、HSC−2/CR細胞のシスプラチンに対する感受性を、HSC−2細胞及び中和抗体処理していないHSC−2/CR細胞の感受性と比較して示す図である。

Claims (19)

  1. 生体から採取した被検細胞のα5β1インテグリン上のβ1−6GlcNAc分枝の程度を調べることを含む、金属錯化合物抗癌剤に対する癌細胞の耐性を検査する方法。
  2. α5β1インテグリンのβ1上のβ1−6GlcNAc分枝の程度を調べることを含む、請求項1記載の方法。
  3. 分枝の程度を調べることは、細胞から取り出したα5β1インテグリン又はそのβ1サブユニットと白血球凝集性フィトヘマグルチニンとを接触させ、白血球凝集性フィトヘマグルチニンに結合するα5β1インテグリン又はそのβ1サブユニットの量を調べることにより行う請求項1又は2に記載の方法。
  4. 被検細胞をホモジナイズし、α5β1インテグリンを免疫沈降により回収し、得られたα5β1インテグリン又はこれをさらに電気泳動によりサブユニットに分離したものと、上記白血球凝集性フィトヘマグルチニンとを接触させることを含む、請求項3記載の方法。
  5. 分枝の程度を調べることは、被検細胞から採取した糖タンパク質を分画し、分子量90、000〜150、000の範囲に含まれる糖タンパク質上のβ1−6GlcNAc分枝の程度を調べることにより行われる請求項1記載の方法。
  6. 分枝の程度を調べることは、フィブロネクチンに対する被検細胞の細胞接着性を調べることにより行われる請求項1記載の方法。
  7. α5β1インテグリン上のβ1−6GlcNAc分枝の程度は、細胞内のUDP−GlcNAc濃度を測定することにより調べられる請求項1記載の方法。
  8. α5β1インテグリン上のβ1−6GlcNAc分枝の程度は、フォーカルアドヒージョンキナーゼのTyr397残基のリン酸化の程度を調べることにより行われる請求項1記載の方法。
  9. α5β1インテグリン上のβ1−6GlcNAc分枝の程度は、AktのSer473残基のリン酸化の程度を調べることにより行われる請求項1記載の方法。
  10. 前記金属錯化合物がプラチナ錯化合物である請求項1ないし9のいずれか1項に記載の方法。
  11. 前記プラチナ錯化合物がシスプラチンである請求項10記載の方法。
  12. 前記被検細胞が固形癌細胞である請求項1ないし11のいずれか1項に記載の方法。
  13. 前記癌細胞が扁平上皮癌細胞である請求項12記載の方法。
  14. α5β1インテグリンの機能阻害物質を有効成分として含有する、金属錯化合物抗癌剤に対する癌細胞の耐性を低減させるための薬剤。
  15. 前記金属錯化合物がプラチナ錯化合物である請求項14記載の薬剤。
  16. 前記プラチナ錯化合物がシスプラチンである請求項15記載の薬剤。
  17. 前記癌細胞が固形癌細胞である請求項14ないし16のいずれか1項に記載の薬剤。
  18. 前記癌細胞が扁平上皮癌細胞である請求項17記載の薬剤。
  19. 前記α5β1インテグリンの機能阻害物質が、抗α5β1インテグリン中和抗体又はその抗原結合性断片である請求項14ないし18のいずれか1項に記載の薬剤。
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