私たちは、日本人を含むアジアに多い卵巣明細胞がん、胃がん、胆道がんなど多岐にわたる種類のがんにおいて、高頻度に機能喪失型の遺伝子変異があるARID1A遺伝子に着目しました。ARID1Aは、SWI/SNFクロマチンリモデリング複合体を構成するサブユニットの一つです。ARID1Aが欠損しているがん種の多くは、有望な分子標的治療法がまだ確立されていません。そこで、私たちは、ARID1A欠損細胞に対して選択的に致死性を誘導する阻害剤を探索し、APR-246（PRIMA-1）を同定しました。APR-246は、抗酸化ストレス作用のある代謝物グルタチオン（GSH）の阻害剤でした。APR-246を処理すると、ARID1A欠損細胞で選択的に、細胞内GSH量が低下し、それとともに酸化ストレスの原因である活性酸素種（ROS）が増加することでアポトーシスが誘導されることで致死となることがわかりました。また、GSHの合成酵素GCLCの阻害薬であるブチオニンスルホキシミン（BSO）で処理したときや、GCLCをノックダウンしたときにも同様の現象が起こりました。呼吸などにより、ROSは細胞に常に生まれますが、過剰になるとDNAが傷つき、細胞は死んでしまいます。そのため、ROSが増えすぎないように、GSHがROSを除去します。つまり、正常な細胞では、ROSとGSHのバランスが保たれています。なぜARID1A欠損がんでは、GSHあるいはGSH合成経路を阻害すると選択的に致死性を示すのでしょうか？

GSHは、システイン、グルタミン酸、グリシンという3つのアミノ酸がつながってできた代謝物ですが、その原料となるシステイン（Cysteine）の量は、SLC7A11タンパク質によってシスチン（Cystine：Cysteine2分子がつながった代謝物）が細胞の中に運び込まれることによって維持されています。私たちは、網羅的発現解析によって、ARID1A欠損がんではSLC7A11の発現が低下していることを発見しました。さらにクロマチン免疫沈降法によって、ARID1AはSWI/SNFクロマチンリモデリング複合体としてSLC7A11の発現を促進していることを明らかにしました。つまり、ARID1A欠損がんでは、システインの細胞内量の維持に重要なSLC7A11の発現が低下することで、細胞内システイン量が低下します。それに伴って、ARID1A欠損がんにおける抗酸化ストレス代謝物GSH基底量が著しく低下していました。正常細胞では、GSHは過剰に存在していることでROSの発生を抑えていますが、ARID1A欠損がんでは、GSHが少ないためにROSの発生を抑えることが難しい状態にあると考えられました。まさに、これがARID1A欠損がんの脆弱性の原因であったのです。したがって、GSHそのものを阻害したり、GSHの合成を阻害したりすることで、ARID1A欠損がんで元々少ないGSHがさらに少なくなってしまいます。そして、いよいよGSHによってROSを抑えることができなくなることでROSが過剰に増加してしまい細胞死が誘導されることが考えられました。つまりARID1A欠損がんでは、GSHやその合成にかかわるタンパク質が弱点（合成致死標的）であり、その阻害薬を用いることで、高い治療効果が期待できます。

卵巣明細胞がんの約50％の患者さんではARID1Aが欠損しています。卵巣明細胞がんの患者さんの臨床病理検体や患者由来細胞株を解析した結果、ARID1A欠損型のがん患者さんではSLC7A11の発現が顕著に低下していました。また、ARID1A欠損型の卵巣明細胞がん細胞株のマウス移植腫瘍モデルにおいて、GSHの阻害薬であるAPR-246を投与したり、GSH合成因子阻害剤のBSOを投与したり、GSH合成酵素GCLCを腫瘍内で抑制したりしたときに、腫瘍内のGSHが減少し、一方でROSが増加することでアポトーシスが誘導されることが確認され、それらの効果によって抗腫瘍効果を示すことがわかりました。

メタボロームを標的とした抗がん剤はまだまだ未開拓ですが、有望かつ新しい創薬領域です。GSH阻害薬やGSH合成酵素の阻害薬はすでに治験薬として検討されています。本研究において、GSHを阻害するAPR-246（Aprea Therapeutics社の治験薬）やGSH合成酵素を阻害するbuthionine sulfoximine（BSO)（治験薬）が、ARID1A欠損がんの治療に有望であることを示すことができました。これらの治験薬を用いてARID1A欠損がんへの臨床試験を検討し、治療法の確立を目指していきたいと考えています。一方で、この治療法を真に実現すべく製薬企業と共同研究で新しいGSH合成阻害薬の創薬開発を検討しています。

本研究のがん治療法の提案は、ARID1A欠損がん細胞には正常細胞にはない「代謝(メタボローム)の弱点」があるという発見に基づいています。よって、この最適化がん治療法は、正常細胞への影響が少ないため、がん細胞に選択的な効果の高い治療法となる可能性があります。また、ARID1A欠損は、卵巣がんなどの婦人科がん、胆道がん、胃がんなどの消化器がんを含め、特に日本をはじめとしたアジアに多く、治療法が確立されていないがんで観察されます。また、ARID1A遺伝子変異は、遺伝子パネル検査での同定も可能です。これまでに、卵巣明細胞がんにおけるARID1A欠損がんに対して、GSH阻害治療の有望性を示すことができました。今後は、日本人にも多い胃がんや胆道がんなどのがん種におけるARID1A欠損がんに対してもGSH阻害治療の有望性を検討し、様々ながんにおけるARID1A欠損がんの最適化治療を推進し、治療成績の向上を目指していきたいと考えています。

参考文献

Hideaki Ogiwara, Kazuaki Takahashi, Mariko Sasaki, Takafumi Kuroda, Hiroshi Yoshida, Reiko Watanabe, Ami Maruyama, Hideki Makinoshima, Fumiko Chiwaki, Hiroki Sasaki, Tomoyasu Kato, Aikou Okamoto, Takashi Kohno.

Targeting the Vulnerability of Glutathione Metabolism in ARID1A-Deficient Cancers.

Cancer Cell 2019 35:177-190.e8.

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/30686770

がん研究センタープレスリリース

2019年1月25日

日本人に多い卵巣明細胞がんなどでみられるARID1A遺伝子変異がんを対象に

代謝（メタボローム）を標的とした新たながん治療法を発見

https://www.ncc.go.jp/jp/information/pr_release/2019/0125/index.html