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Drug library screening identifies histone deacetylase inhibition as a novel therapeutic strategy for choriocarcinoma

渡邉, 絵里 名古屋大学

2023.04.26

概要

主論文の要旨

Drug library screening identifies histone deacetylase
inhibition as a novel therapeutic strategy for
choriocarcinoma
ドラッグライブラリを用いたスクリーニングにより、
ヒストン脱アセチル化酵素阻害が
絨毛癌の新規治療戦略として同定された

名古屋大学大学院医学系研究科
発育・加齢医学講座

総合医学専攻

産婦人科学分野

(指導:梶山 広明
渡邉 絵里

教授)

【緒言】
絨毛癌は、絨毛細胞に由来する悪性腫瘍であり、頻度は 10 万出生につき 4-5 例と非
常にまれな腫瘍である。肺、脳、肝などへの血行性転移を来しやすく、診断時には遠
隔転移を伴うことが多いため、治療の第一選択は多くの場合、化学療法である。多く
の症例では化学療法に対する反応性は良好であり、多剤併用化学療法を中心とした集
学的治療により、生存率は 86-91%と報告されている。
一方で、約 10%の症例は化学療法抵抗性を示し、その予後は極めて不良である。し
かし希少癌であることに加え、妊孕性温存のため、化学療法を選択、治癒する症例が
多く臨床検体を得られる機会が少ないことが、研究や臨床試験実施の妨げとなってい
る。
【目的】
本研究においては、ドラッグリポジショニングを用いた絨毛癌の新規治療薬の探索
と、その作用機序の解明を目的とした。
【方法】
FDA 認可済の 1271 薬剤を含む低分子化合物ライブラリを用いて、JAR、JEG-3、BeWo
の 3 つの絨毛癌細胞株、および正常対照として絨毛細胞株である HTR8/SVneo に対し、
細胞生存アッセイを行い、増殖抑制効果を評価した。これらの化合物から候補薬剤を
選定し、皮下に絨毛癌細胞株 JAR を投与し腫瘍を形成させたマウスモデルを作成し、
候補薬剤を投与、薬剤の効果を確認した。次に、絨毛癌細胞株 JAR にこの薬剤を添加
し、RNA シークエンスを行い、治療効果に関連すると考えられる pathway を同定した。
さらに、マウスモデルにおいても、薬剤投与による絨毛癌組織内でのタンパク発現の
変化を検討した。
【結果】
(結果 1)
低分子化合物ライブラリを用いて、絨毛癌細胞株に対する 3 段階のスクリーニング
を行った。1 次スクリーニングでは、3 つの絨毛癌すべてに対し、各薬剤を 10μM の濃
度で添加した。MTS アッセイにより阻害率を評価し、その結果を Z score 化した。2 つ
以上の絨毛癌細胞株で、Z score>2 となった薬剤を 1 次スクリーニング陽性としたと
ころ、51 薬剤が該当した。2 次スクリーニングでは、これら 51 薬剤を、再現性の確認
のため、triplicate として実験を行った。そして 3 つの絨毛癌細胞株すべてにおいて、
生存率が 20%以下となった薬剤を 2 次スクリーニング陽性とし、14 の薬剤を抽出し
た。3 次スクリーニングでは 3 つの絨毛癌細胞株、および絨毛細胞株に 0、2.5、5、10
μM の濃度勾配を設けて薬剤を添加した。そして、3 つの絨毛癌細胞株すべてで生存率
20%以下かつ、絨毛細胞株で生存率 80%以上を 3 次スクリーニング陽性とした。その
結果、ボリノスタット、カンプトテシン、トポテカン、プロシラリジン A、ジゴキシ

-1-

ンの 5 つの薬剤がスクリーニング陽性となった。カンプトテシン、トポテカンは、す
でに同じトポイソメラーゼ阻害剤であるエトポシドが絨毛癌治療に使用されているた
め、またプロシラリジン A、ジゴキシンはマウスモデルの対する試験投与において、
腫瘍増殖抑制効果はボリノスタットに及ばず、また毒性が強い傾向にあったため、以
降の検討ではヒストン脱アセチル化酵素阻害剤の一つであるボリノスタットを候補薬
剤として使用することとした。
(結果 2)
絨毛癌細胞株 JAR、JEG-3 をボリノスタットで処理し、RNA シークエンスを行った。
有意な変化を示す遺伝子に関し IPA 解析を行ったところ、7 つの pathway が同定され、
その中で今回我々はフェロトーシスを介する経路に着目した。RNA シークエンスで
は 、 ボ リ ノ ス タ ッ ト 投 与 に よ り 、 Glutathione Peroxidase 4 ( GPX4 ) 、 Nuclear factorerythroid 2-related factor 2 ( NRF2 )、 Solute Carrier Family 3 Member 2 ( SLC3A2 ) な ど の
フェロトーシスの抑制に関連する遺伝子の発現が有意に低下していた。また、これら
フェロトーシス抑制因子のタンパクレベルでの発現変化を確認するため、ボリノスタ
ットを投与した絨毛癌細胞株のセルライセートでウエスタンブロッティングを行った
ところ、ボリノスタットの用量依存的に GPX4 および NRF2 の発現低下を認めた。
(結果 3)
ヌードマウスの皮下に絨毛癌細胞株 JAR を投与し、腫瘍を形成、腫瘍内にボリノス
タットもしくはジメチルスルホキシド(コントロール群)を投与し、腫瘍サイズおよび
マウスの症状を観察した。ボリノスタット投与群ではコントロール群と比較し、有意
に腫瘍体積の増加が抑制された。また投与後の体重変化については、両群間で有意差
は見られず、下痢、嘔吐などの有害事象はいずれの群でも認められなかった。さらに、
動物実験で得られた腫瘍組織に免疫染色を行ったところ、ボリノスタット群では、コ
ントロール群に比べ、GPX4 及び NRF2 の発現が低下していた。またボリノスタット
投与群では酸化ストレスマーカーである 4-Hydroxynonenal(4-HNE)の発現が増強して
いることも示された。
【考察】
ボリノスタットは、本邦では 2011 年に皮膚 T 細胞性リンパ腫に対する治療薬とし
て承認された、ヒストン脱アセチル化酵素(histone deacetylase; HDAC)class I、II の強
力な阻害剤である。HDAC 阻害剤はヒストンのアセチル化を増加させ、その結果とし
て、DNA 転写活性が増強し、腫瘍細胞で抑えられていたがん抑制遺伝子の発現が増加
するなどして、抗腫瘍効果を示すとされている。しかし、詳細な作用機序については
いまだ不明な点が多い。
我々は、ボリノスタットが絨毛癌細胞においてフェロトーシスを誘導することを明
らかにした。既報では、肺癌において、ボリノスタットがシスチン/グルタミン酸トラ
ンスポーターである xCT(Solute Carrier Family 7 Member 11; SLC7A11)を阻害し、酸化
ストレスが蓄積されることにより、フェロトーシスを促進することが報告されている

-2-

(Zhang T, 2021)。また、SLC3A2 は主にシャペロンタンパク質として機能し、SLC7A11
の細胞膜への輸送を制御する上で重要である。したがっ て、SLC3A2 の発現低 下 は
SLC7A11 タンパク質の著しい減少をもたらす(Shin CS, 2017)。以上のことから、絨毛
癌では、ボリノスタットが SLC3A2 の発現低下を介して SLC7A11 を減少させること
がフェロトーシスを誘導する経路の一つと考えられる。またフェロトーシス抑制因子
である GPX4、NRF2 の発現低下もフェロトーシス誘導の一因と考えられるが、ボリノ
スタットがこれらのフェロトーシス抑制因子の発現低下を引き起こす詳細な機序につ
いては、本研究では検討できておらず、今後の課題であると考えている。
【結論】
ボリノスタットは、フェロトーシスを誘導することで絨毛癌に細胞死をもたらし、
同薬剤が絨毛癌の新規治療薬となる可能性が示された。

-3-

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SUPPORTING INFORMATION

Additional supporting information can be found online

in the Supporting Information section at the end of this

article.

How to cite this article: Watanabe E, Yokoi A,

Yoshida K, et al. Drug library screening identifies

histone deacetylase inhibition as a novel therapeutic strategy for choriocarcinoma. Cancer Med.

2022;00:1-14. doi: 10.1002/cam4.5243

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