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[出典] "Targeting DDR2 enhances tumor response to anti–PD-1 immunotherapy" Tu MM [..] Theodorescu D. Sci Adv. 2019-02-20.
  • 癌の抗PD-1抗体療法は強力である一方で、奏功する患者が限られることから、他の薬剤との併用療法や、患者を層別化するためのバイオマーカーの探索とコンパニオン診断薬の開発などの研究開発が精力的に進められている。
  • 抗PD-1抗体医薬と他剤の併用療法の治験は2009年から始まり、2017年には1,100件を超えた。一方で、併用療法の前臨床試験のデータ蓄積が遅れており、また、併用の組み合わせは膨大になることから、患者集団に最適な併用を合理的に発見する手法が望まれる。
  • University of Colorado Anschutz Medical Campus, Bristol-Myers Squibb, Cedars-Sinai Medical Centerなどの研究グループは今回、その阻害によって、抗PD-1抗体医薬の単独療法および抗癌剤との併用療法の効用を高める遺伝子を探索した。
  • 研究グループは、新たに設計・構築したプール型shRNAライブラリーに基づき、これも新たに作出した膀胱癌モデルマウス由来の細胞株 (NA13)をスクリーンし、抗PD-1免疫療法に対する感受性を最も亢進する標的遺伝子として、DDR2を同定した (原論文Fig.1 引用下図左参照:DDR2はオレンジ色表示)。DDR2は癌細胞の増殖、浸潤、転移に関与するコラーゲン受容体型チロシンキナーゼである。
  • 次いで、DDR2欠損がモデルマウス (膀胱癌、乳癌、大腸癌、肉腫およびメラノーマ)の抗PD-1免疫療法に対する感受性を亢進することを確認した (原論文Fig. 2引用上図右の(I)図を参照)。
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  • また、抗PD-1とBristol-Myers Squibbのチロシンキナーゼ阻害剤抗癌剤ダサチニブの併用療法が腫瘍量 (tumor load)を低減することを見出した (原論文Fig. 4引用上図右の(D)図を参照)。
  • さらに、RNA-seqとCyTOF解析から、DDR2を欠損した腫瘍細胞におけるCD8陽性T細胞数が多いことを見出した。
  • 今回の結果は、Bristol-Myers Squibbが進めてきたオプジーボ (ヒト型抗ヒトPD-1モノクローナル抗体ニボルマブとダサチニブの併用療法の治験FRACTION-Lungを進めている (NCT02750514)に資すると共に、コラーゲン・シグナル伝達を標的とすることで免疫チェックポイント阻害剤の効用を高める戦略を示唆した。

出典
  • [ニュース] "Better mouse model built to enable precision-medicine research for Alzheimer’s - NIH-funded team shows that introducing genetic diversity improves translatability" NIH News 2018-12-27.
  • [論文] Neuner SM, Heuer SE, Huentelman MJ, O’Connell KMS, Kaczorowski CC. "Harnessing Genetic Complexity to Enhance Translatability of Alzheimer’s Disease Mouse Models: A Path toward Precision Medicine"  Neuron. 2018-12-27. (bioRxiv 2017-11-27 "Systems genetics identifies modifiers of Alzheimer’s disease risk and resilience")
背景
  • ADのハイリスク遺伝子あるいはバイオマーカを帯びているにもかかわらず認知症を発症しない個人が多々存在することが象徴するように、ADの発症や病態は遺伝的背景 (genetic makeup)に依存する。しかし、この知見が前臨床試験に反映されることはこれまでなかった。適切なADモデルマウスが存在しなかったことが一因である。
  • Jackson LaboratoryをはじめとするUniversity of Tennessee Health Science Center、Tufts UniversityおよびTranslational Genomics Research Instituteの研究チームは今回、遺伝的多様性を組み入れることで精密なADモデルマウスを作出することが可能であるという仮説を検証し、実証した。本研究は、米国NIHのアルツハイマー病研究プロジェクトのサブテーマ"Aging Resilience - AD program"*の一環として行われた。 
AD-BXDパネルの開発と期待
  • すでに確立されていた家族性アルツハイマー病 (FAD)のトランスジェニックモデルマウス5XFAD  と、C57BL/6 (B6)×DBA/2の交雑から生じたリコンビナント近交系マウス (BXD)パネルとの交配から得られたF1ハイブリッドのマウスパネルを開発
  • 5XFADは、ヒトAD遺伝子を除いてB6近交系の遺伝的構成を帯び、アミロイド-β42の蓄積、認知障害、および神経細胞の脱落といったヒトADの病理・病態を示す。BXDパネルは、ADのリクス因子として知られている遺伝子の変異を含む480万種類を超える配列の多様性を帯びている。
  • AD-BXDパネルの各個体は、ヒトAPPイタとPSEN1イタ遺伝子のハイリスクFAD変異を共有しつつ、その他の遺伝子構成は多様である。
  • AD-BXDパネルを同一の条件で飼育しまた同一の薬剤に暴露することで、ADに対する感受性またはレジリエンスをもたらす遺伝的変異やパスウエイを系統的に同定することが可能になることを期待できる。
  • 親系統がいずれも完全な近交系であるAD-BXDパネルは、再現性の高い前臨床試験をもたらすことを期待できる。
AD-BXDパネルの評価
  • AD-BXDパネルは、発症と重症度、晩発性AD (late-onset AD, LOAD)のハイリスク遺伝子における変異に対する感受性などを含むヒトADの病理と病態を忠実に再現し、また、その遺伝子発現プロファイルもヒトADと整合した。
  • AD-BXDパネルを評価する過程で、C57BL/6Jに由来するADに対する一連のレジリエンス遺伝子とパスウエイを発見した。
  • AD-BXDパネルには異常にリン酸化されたタウが反映されていないことが完全なヒトADモデルとしては課題を残しているが、遺伝的多様性の観点からタウ、アミロイドおよび認知機能の相関を見ていくには有用である。
  • 近年、AD治療薬の前臨床試験での好成績が創薬に繋がらないことから、ADモデルマウスの有用性に疑義が呈されてきた。多様な遺伝的背景を取り込んだAD-BXDパネルは、ヒトFADおよび孤発性LOADの複雑な因果関係の解明、および、ADリスクとレジリエンスと相関するパスウエイの同定の発見に有用な、次世代ADモデルマウス資源である。
関連するデータベースと論文
アルツハイマー病関連crisp_bio記事
  • 2018-11-26 神経細胞に起こる体細胞組み換えが、アルツハイマー病抗体医薬苦戦の原因か


[出典] "Prioritisation of oncology therapeutic targets using CRISPR-Cas9 screening" Behan FM, Iorio F [..] Yusa K, Garnett MJ. bioRxiv. 2018-12-20. Nature 2019-04-10. (crisp_bio: 本記事はbioRxiv投稿版に基づいています。NatureではタイトルがPrioritization of oncology therapeutic targets using CRISPR-Cas9 screeningに変更された);データセット提供Webサイト:Project Score https://score.depmap.sanger.ac.uk/ (下図はWebサイトのトップページの画面キャプチャ)project score
  • 肺、大腸、胸部、卵巣、膵臓などの12種類の組織にわたる204種類の癌細胞株*における18,009種類の遺伝子を標的として、ゲノム・スケールのCRISPR-Cas9スクリーンにより、癌細胞のフィットネス (癌細胞の成長または生存)に必要な遺伝子(以下、fitness genes (FG))を、コピー数による偏りを補正するなど高精度で選別 (* 98%は、Genomics of Drug Sensibility in Cancerの細胞株のパネルから;データ査定後、197種類の細胞からのスクリーン結果をもとに解析)。
  • FG数の総数は6,830、細胞株ごとのFG数の中央値は1,413であり、FGはコンテクスト (細胞株)に依存し、全ての癌細胞株に共通なFGs(以下、pan-cancer core fitness (CF) genes)と、特定の癌細胞株に特有なFGs (以下、cancer-type CF genes)が存在する。
  • CRISPR-Cas9スクリーン結果の解析結果にバイオマーカ(SNVs, CNVsまたはマイクロサテライト不安定性)および患者の腫瘍における体細胞変異の頻度との相関を加えて、標的としての優先度を示すスコア(0-100)を定義し、閾値(pan-cancerで52.6; cancer-type specificで45.23)より高いスコアの遺伝子497種類を優先標的遺伝子とし、さらに、スコアに影響を与えた要因の評価に基づいて、A、BおよびCの3クラスに分類した。例えば、PIK3CAは、乳癌、肺癌、大腸癌および卵巣においてクラスAに分類され、PIK3阻害剤はPIK3CA変異癌の治療薬として臨床試験が進んでいる。
  • さらに、各遺伝子に対する低分子や抗体による創薬のしやすさ(tractability)を、(前)臨床試験薬、特許文献、構造情報、低分子の結合親和性、抗体のアクセサビリティーなどの情報に基づき10段階で評価し、3グループに分類し、各グループごとに創薬標的としての適合性を議論した。
  • クラスAかつtractability第2グループに属したウェルナー症候群のRecQ様ヘリカーゼをコードする遺伝子に注目し、スコア付の際にマイクロサテライト不安定性との相関が高かったことを手掛かりに、関連情報を集約し、 RecQヘリカーゼがマイクロサテライト不安定性が高い癌に対する有望な治療標的であると判定した。

[出典] "Twenty four gene fusions in one drug approval" Dolgin E. Nat Biotechnol. 2018-12-06;"FDA approves an oncology drug that targets a key genetic driver of cancer, rather than a specific type of tumor" FDA News Release. 2018-11-26.

FDA、TRK融合蛋白質を直接標的とする組織非依存の抗癌剤ラロトレクチニブ(larotrectinib)を迅速承認
  • Loxo Oncology社は、免疫チェックポイント阻害剤を介さずTRK (トロポミオシン受容体キナーゼ)融合遺伝子を直接標的としたラロトレクチニブ(Loxo-101)の第2相試験を進めると共に、2017年からバイエル社と共同でLoxo-101耐性TRK融合遺伝子を標的とするLoxo-195の第1相試験を進めていたところ、FDAは2018年11月26日にlarotrectinib (商品名 Vitrakvi ) の迅速承認を発表した 。
  • Vitrakviは、“tissue agnostic” (組織非依存・バイオマーカ依存)の抗癌剤として、メルク社のキイトルーダ(ペンブロリズマブ)に続く2番目のFDA承認になる (crisp_bio記事参照 2017-06-19 抗癌剤、臓器別から変異別へ (1))。
  • Vitrakviの迅速承認は、のべ122人の児童、青年または成人の24種類のTRK融合陽性の腫瘍を対象とする治験の結果に基づいている。Vitrakviについては、2018年10月21にミュンヘンで開催されたEuropean Society for Medical Oncology 2018会合にて、年齢、腫瘍型または TRK融合のタイプによらず、安全かつ極めて有効 (部分奏効 63%、腫瘍消失 17%)と報告されていた。
  • Vitrakviは、成人と児童の患者にとって月額それぞれ32,800ドルと11,000ドルを要する。バイエル社は、十分な保険に入っていなかった患者の経費補助と、3ヶ月以内に効用が現れなかった患者への返金を約している。

[出典] "Epigenetically reprogrammed methylation landscape drives the DNA self-assembly and serves as a universal cancer biomarker" Sina AAI, Carrascosa LG [..] Trau M. Nat Commun. 2018-12-04.
  • 癌細胞のメチル化ランドスケープは正常細胞のメチル化ランドスケープとは異なる特徴を帯びている。すなわち、正常細胞ではゲノム全体にメチル化が広がっているが、癌細胞は全体として低メチル化状態にありその中でCpGリッチな調節領域にメチル化が集中してクラスタを形成する。U. QueenslandのAustralian Institute for Bioengineering and Nanotechnologyを中心とするオーストラリアの研究チームは今回、このメチル化ランドスケープを"Methylscape"と命名し、これがほとんごの癌型にみられることからMethylscapeを癌のユニバーサルバイオマーカーとして利用することを発想した。
  • シトシンのメチル化(5-メチルシトシン, 5mC)のレベルと分布がDNAの物理化学的性質ひいては溶液中のDNA高分子の動態に与える影響を分析し、Methylscapeを癌ユニバーサルバイオマーカとして利用可能なことを実証した。
  • DNAの溶媒和性と金ナノ粒子への結合親和性がシトシンメチル化のパターンに依存し、癌細胞のDNAが金ナノ粒子に対して正常細胞より高い結合親和性を獲得することを同定した(原論文Fig. 1-a 引用下図左とFig. 1 b-c引用下図右参照).
cancer universal marker 1 cancer universal marker 2
  • この癌DNAの溶液中での特徴を利用して、金ナノ粒子の色の変化から肉眼で、または、金電極を介して電気化学シグナルから高感度かつ高精度で (血中循環セルフリーDNAの場合 感度100 fg/μL, AUC=0.887)、微量のサンプルから10分以内で癌DNAの存否を判定可能なことを示した。
  • "Methylscape"が、乳癌のすべてのタイプ、前立腺癌、大腸癌およびリンパ腫に共通することを確認した。
  • Methylscapeが溶液中のDNAの動態に影響を及ぼす分子機序についても考察を加えた。
  • Methylscapeを介した癌DNAの金ナノ粒子または金電極への強い結合親和性を利用した癌DNAの検出法は、センサー表面の機能化処理、酵素や化学処理によるDNAの前処理、およびDNAの増幅のいずれも不要であり、ポイントオブケアのツールとして有望である。
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