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ヒストン修飾を標的とした卵巣明細胞癌の新規治療薬の開発

児嶋, 真千子 東京大学 DOI:10.15083/0002005096

2022.06.22

概要

日本では年間約1万人の女性が新たに卵巣癌と診断され、卵巣癌による死亡数は約4500人である。卵巣癌の罹患者数は年々増加傾向にある。卵巣明細胞癌（Ovarian clear cell carcinoma：OCCC)は、日本では漿液性癌に次いで2番目に多く、上皮性卵巣癌全体の約25％を占める。OCCCは他の組織型とは異なる特徴を有し、例えば、多くの卵巣癌が進行期で診断されるのに対し、OCCCは約半数がⅠ期で診断され、進行例は少ない。また子宮内膜症を背景に発症することが多いのも特徴的である。上皮性卵巣癌の標準治療であるプラチナ製剤を用いた化学療法に耐性があることも知られており、そのため漿液性癌や類内膜癌と比較して予後不良である。また、OCCCはその分子生物学的特徴も他の組織型と比べ異なる点が多く、例えば、漿液性癌では高頻度でTP53の変異を認めるが、OCCCでは変異の頻度は低く、一方でARID1A変異やPIK3CA変異が高頻度でみられる。このように、組織型によって特徴が異なる卵巣癌では、組織型ごとに対応した治療法の確立が必要である。

エピジェネティクスとは「DNAの塩基配列の変化を伴わずに遺伝子の発現や機能を変化させ、かつその状態を細胞分裂後も記憶し、継承するしくみ」と定義される。DNAメチル化とヒストン修飾に伴うクロマチン構造の変換がエピジェネティクス制御の根幹であり、これらが互いに影響を及ぼしあって多彩な遺伝子発現を制御調整している。近年、発がんおよびがんの進行におけるヒストンメチル化調節異常の可能性が多く報告されており、ヒストン修飾異常をもたらす酵素群は癌治療において非常に重要な治療標的と考えられる。

ヒストンメチル化酵素Wolf-Hirschhorn syndrome candidate gene-1（WHSC1）は別 名 Nuclear receptor binding SET Domain Protein 2 （NSD2）や Multiple Myeloma SET Domain Containing Protein （MMSET）と呼ばれ、SETドメイン含有タンパク質ファミリーのひとつとして、ヒストンH3のリジン36番をジメチル化する。WHSC1は肺癌や膀胱癌、肝細胞癌など、さまざまな癌で発現の亢進を認めた報告がある。婦人科癌領域では、WHSC1は卵巣漿液性癌や子宮内膜癌、子宮頸癌で発現の亢進と予後との関連性が報告されている。このように婦人科癌領域においてもWHSC1は新たな治療標的として注目されているが、これまでにOCCCにおけるWHSC1の発現解析と機能解析の報告はない。

ヒストンメチル化酵素enhancer of zeste homolog2（EZH2）は、ポリコームタンパク質と呼ばれる遺伝子発現調節タンパク質複合体の構成要素の一つである。ヒストンH3のリジン27番をトリメチル化することにより負の遺伝子制御を行っている。EZH2は現在までにさまざまな癌種で発現の亢進が報告されており、治療標的として期待されている。EZH2を選択的に阻害する化合物もすでに報告されており、その中で、EZH2選択的阻害剤であるGSK126は、複数の癌種の細胞増殖を有意に阻害すると報告されている。さらに、EZH2の阻害はARID1A変異OCCC細胞において合成致死性を誘導することが分かっており、EZH2阻害剤に対する感受性はARID1A変異状態と相関する。また、EZH2はWHSC1を協調的に制御していると報告があり、WHSC1はEZH2の下流遺伝子として機能している可能性が示唆されている。

本研究ではOCCCの新たな分子標的薬の開発を目的として、ヒストンメチル化調節異常に着目し、以下の3つの項目について検討した。
①OCCC細胞株と臨床検体を使用して、正常卵巣組織と比較し、発現が亢進しているヒストンメチル化酵素を同定。
②①において同定されたヒストンメチル化酵素の細胞増殖に及ぼす影響について。
③同定されたヒストンメチル化酵素の機能解析。

まず初めに、OCCCの臨床検体23例と正常卵巣3例において、9つのヒストンメチル化酵素についてRT-PCRで発現解析を行った。その結果、正常卵巣組織と比較してWHSC1とSMYD2が統計学的有意差をもって発現の上昇を認めた。そのうちWHSC1の方がSMYD2と比較し、より高い発現量を示したことに加え、WHSC1との相互作用が報告されているヒストンメチル化酵素にEZH2があり、EZH2の選択的阻害剤がすでに臨床試験の段階にあることから、WHSC1に着目して解析を進めることとした。次にOCCC組織におけるWHSC1のタンパク質発現レベルを確認するために、WHSC1の免疫組織学的染色を行った。OCCC臨床検体では核において強いWHSC1の染色を示したが、正常組織では染色が弱いか、染色を認めなかった。続いてWHSC1がOCCC細胞の増殖に関与しているかどうかを調べるため、WHSC1特異的siRNA(siWHSC1)を使用して、WHSC1の発現をノックダウンした。OCCC細胞株におけるWHSC1のノックダウンはウエスタンブロッティング法にて確認し、同様にWHSC1のヒストンマークであるH3K36me2の発現レベルの低下も確認した。細胞増殖抑制試験では、WHSC1ノックダウン後のARID1A変異OCCC細胞株における有意な細胞増殖抑制が認められたが（p<0.01）、ARID1A野生型OCCC細胞（RMG-1）では増殖抑制効果は観察されなかった。次にWHSC1が細胞増殖にもたらたす影響を検討するため、フローサイトメトリーによってOCCC細胞の細胞周期解析を行った。WHSC1ノックダウン群ではコントロール群と比較してS期の細胞割合の増加を認めた。さらにOCCC細胞におけるWHSC1とEZH2の発現の相関関係を調べたところ、WHSC1とEZH2のmRNAレベルには正の相関関係を認めた。EZH2とWHSC1の相互作用を調べるために、siRNAを用いてEZH2をノックダウンし、OCCC細胞株におけるWHSC1の発現レベルを確認した。EZH2ノックダウンによりmRNAおよびタンパクレベルでWHSC1発現は有意に減少した。これらの結果と一致して、EZH2のヒストンマークであるH3K27me3とWHSC1のヒストンマークであるH3K36me2のタンパクレベルが低下していることをウエスタンブロッティング法で確認した。一方、WHSC1のノックダウンはEZH2およびH3K27me3の発現レベルに影響を及ばさなかった。最後に、選択的EZH2阻害剤GSK126がWHSC1やH3K36me2の発現にもたらす効果を調べたところ、GSK126添加後のWHSC1やH3K36me2のmRNAおよびタンパク発現レベルはGSK126の濃度依存的に低下することが分かった。

これらの結果をまとめると、
①OCCC臨床検体において、正常卵巣と比較し、ヒストンメチル化酵素WHSC1は有意に発現が亢進していた。
②WHSC1のノックダウンはH3K36ジメチル化の減少を介し、細胞増殖抑制効果をもたらした。
③EZH2のノックダウンやEZH2選択的阻害剤GSK126はWHSC1の発現を抑制した。

本研究では、OCCCにおいて正常卵巣に比べ発現の亢進を認めるヒストンメチル化酵素を明らかにした。WHSC1は婦人科癌領域でも予後不良の因子として注目され、新たな治療標的として期待されているが、OCCCでの報告はなかった。本研究では、OCCC臨床検体を用いた免疫組織学的染色を行い、WHSC1の過剰発現を明らかにした。WHSC1のmRNA発現レベルと病期の分類の間に有意差は認められなかったが、本研究の結果からWHSC1がOCCC発癌の初期段階で発現が高く、疾患が進行してもなお高発現を維持している可能性が示唆された。次に、WHSC1のノックダウン後の細胞増殖抑制効果を明らかにした。WHSC1はH3K36のジメチル化を介して遺伝子の活性化に寄与し、クロマチン動態を変化させ、細胞増殖を促進している可能性がある。細胞周期解析ではWHSC1のノックダウンがS期の細胞の割合を増加させることを示した。これはWHSC1ノックダウンによるDNA複製の抑制に起因するS期の進行の遅延または停滞がS期の細胞を潜在的に増加させる可能性が示唆された。G1/S停止はS期の細胞の割合の減少を示すことが一般的であるが、本研究では再現性をもって既報と同様の結果を得た。WHSC1のノックダウンが細胞周期に何らかの影響を与え、WHSC1抑制後の抗腫瘍効果に関与している可能性が考えられた。

EZH2はこれまで様々な癌種での発現の亢進が報告されており、治療標的として期待されているヒストンメチル化酵素のひとつである。さらに、EZH2とWHSC1は相互作用が報告されている。本研究においてもRT-PCRによる発現分析で、WHSC1とEZH2の間にmRNAレベルで有意な正の相関関係を示し、EZH2選択的阻害剤であるGSK126は、OCCC細胞株のWHSC1発現を抑制することを示した。また、WHSC1のノックダウンがARID1A野生型細胞の細胞増殖を減少させなかったことを示した。この結果からARID1A変異状態がWHSC1抑制の抗腫瘍効果に関与している可能性があると考えられた。また、GSK126がEZH2を阻害する事によりWHSC1発現を抑制し、OCCC細胞増殖を阻害した可能性が示唆された。

以上のことから、OCCCにおいてWHSC1は腫瘍増殖に関与し、WHSC1を直接的に、または間接的に標的とする治療の開発はOCCCの有望な治療戦略となると考えられる。本研究をさらに発展させることで、OCCCの新たな分子標的治療の臨床応用につながると期待される。

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参考文献

1. Mabuchi S, Sugiyama T and Kimura T: Clear cell carcinoma of the ovary: molecular insights and future therapeutic perspectives. J Gynecol Oncol 27: e31, 2016.

2. Ishibashi H, Takano M, Miyamoto M, et al.: Role of endometriosis as a prognostic factor for post-progression survival in ovarian clear cell carcinoma. Mol Clin Oncol 7: 1027-1031, 2017.

3. Crotzer DR, Sun CC, Coleman RL, Wolf JK, Levenback CF and Gershenson DM: Lack of effective systemic therapy for recurrent clear cell carcinoma of the ovary. Gynecol Oncol 105: 404-408, 2007.

4. Takano M, Sugiyama T, Yaegashi N, et al.: Low response rate of second-line chemotherapy for recurrent or refractory clear cell carcinoma of the ovary: a retrospective Japan Clear Cell Carcinoma Study. Int J Gynecol Cancer 18: 937-942, 2008.

5. Network CGAR: Integrated genomic analyses of ovarian carcinoma. Nature 474: 609-615, 2011.

6. Ho ES, Lai CR, Hsieh YT, et al.: p53 mutation is infrequent in clear cell carcinoma of the ovary. Gynecol Oncol 80: 189-193, 2001.

7. Gurung A, Hung T, Morin J and Gilks CB: Molecular abnormalities in ovarian carcinoma: clinical, morphological and therapeutic correlates. Histopathology 62: 59-70, 2013.

8. Kuo KT, Mao TL, Jones S, et al.: Frequent activating mutations of PIK3CA in ovarian clear cell carcinoma. Am J Pathol 174: 1597-1601, 2009.

9. Anglesio MS, Wiegand KC, Melnyk N, et al.: Type-specific cell line models for type-specific ovarian cancer research. PLoS One 8: e72162, 2013.

10. Wiegand KC, Shah SP, Al-Agha OM, et al.: ARID1A mutations in endometriosis-associated ovarian carcinomas. N Engl J Med 363: 1532-1543, 2010.

11. Jones S, Wang TL, Shih Ie M, et al.: Frequent mutations of chromatin remodeling gene ARID1A in ovarian clear cell carcinoma. Science 330: 228-231, 2010.

12. Margueron R, Trojer P and Reinberg D: The key to development: interpreting the histone code? Curr Opin Genet Dev 15: 163-176, 2005.

13. Varier RA and Timmers HT: Histone lysine methylation and demethylation pathways in cancer. Biochim Biophys Acta 1815: 75-89, 2011.

14. Hamamoto R, Saloura V and Nakamura Y: Critical roles of non-histone protein lysine methylation in human tumorigenesis. Nat Rev Cancer 15: 110-124, 2015.

15. Sone K, Piao L, Nakakido M, et al.: Critical role of lysine 134 methylation on histone H2AX for gamma-H2AX production and DNA repair. Nat Commun 5: 5691, 2014.

16. Oki S, Sone K, Oda K, et al.: Oncogenic histone methyltransferase EZH2: A novel prognostic marker with therapeutic potential in endometrial cancer. Oncotarget 8: 40402-40411, 2017.

17. Bennett RL, Swaroop A, Troche C and Licht JD: The Role of Nuclear ReceptorBinding SET Domain Family Histone Lysine Methyltransferases in Cancer. Cold Spring Harb Perspect Med 72017.

18. Battaglia A, Carey JC and South ST: Wolf-Hirschhorn syndrome: A review and update. Am J Med Genet C Semin Med Genet 169: 216-223, 2015.

19. Toyokawa G, Cho HS, Masuda K, et al.: Histone lysine methyltransferase WolfHirschhorn syndrome candidate 1 is involved in human carcinogenesis through regulation of the Wnt pathway. Neoplasia 13: 887-898, 2011.

20. Zhou P, Wu LL, Wu KM, et al.: Overexpression of MMSET is correlation with poor prognosis in hepatocellular carcinoma. Pathol Oncol Res 19: 303-309, 2013.

21. Hudlebusch HR, Santoni-Rugiu E, Simon R, et al.: The histone methyltransferase and putative oncoprotein MMSET is overexpressed in a large variety of human tumors. Clin Cancer Res 17: 2919-2933, 2011.

22. Hudlebusch HR, Skotte J, Santoni-Rugiu E, et al.: MMSET is highly expressed and associated with aggressiveness in neuroblastoma. Cancer Res 71: 4226-4235, 2011.

23. Yang S, Zhang Y, Meng F, et al.: Overexpression of multiple myeloma SET domain (MMSET) is associated with advanced tumor aggressiveness and poor prognosis in serous ovarian carcinoma. Biomarkers 18: 257-263, 2013.

24. Xiao M, Yang S, Chen J, et al.: Overexpression of MMSET in endometrial cancer: a clinicopathologic study. J Surg Oncol 107: 428-432, 2013.

25. Wu J, Luo M, Duan Z, et al.: WHSC1 acts as a prognostic indicator and functions as an oncogene in cervical cancer. Onco Targets Ther 12: 4683-4690, 2019.

26. Yin Z, Sun Y, Ge S and Sun J: Epigenetic activation of WHSC1 functions as an oncogene and is associated with poor prognosis in cervical cancer. Oncol Rep 37: 2286- 2294, 2017.

27. Cao R, Wang L, Wang H, et al.: Role of histone H3 lysine 27 methylation in Polycomb-group silencing. Science 298: 1039-1043, 2002.

28. Varambally S, Dhanasekaran SM, Zhou M, et al.: The polycomb group protein EZH2 is involved in progression of prostate cancer. Nature 419: 624-629, 2002.

29. Knutson SK, Wigle TJ, Warholic NM, et al.: A selective inhibitor of EZH2 blocks H3K27 methylation and kills mutant lymphoma cells. Nat Chem Biol 8: 890-896, 2012.

30. Wu C, Jin X, Yang J, et al.: Inhibition of EZH2 by chemo- and radiotherapy agents and small molecule inhibitors induces cell death in castration-resistant prostate cancer. Oncotarget 7: 3440-3452, 2016.

31. McCabe MT, Ott HM, Ganji G, et al.: EZH2 inhibition as a therapeutic strategy for lymphoma with EZH2-activating mutations. Nature 492: 108-112, 2012.

32. Bitler BG, Aird KM, Garipov A, et al.: Synthetic lethality by targeting EZH2 methyltransferase activity in ARID1A-mutated cancers. Nat Med 21: 231-238, 2015.

33. Asangani IA, Ateeq B, Cao Q, et al.: Characterization of the EZH2-MMSET histone methyltransferase regulatory axis in cancer. Mol Cell 49: 80-93, 2013.

34. Popovic R, Martinez-Garcia E, Giannopoulou EG, et al.: Histone methyltransferase MMSET/NSD2 alters EZH2 binding and reprograms the myeloma epigenome through global and focal changes in H3K36 and H3K27 methylation. PLoS Genet 10: e1004566, 2014.

35. 日本がん分子標的学会: News Letter.第 23-1 号，2019.

36. Burger RA, Brady MF, Bookman MA, et al.: Incorporation of bevacizumab in the primary treatment of ovarian cancer. N Engl J Med 365: 2473-2483, 2011.

37. Perren TJ, Swart AM, Pfisterer J, et al.: A phase 3 trial of bevacizumab in ovarian cancer. N Engl J Med 365: 2484-2496, 2011.

38. Aghajanian C, Blank SV, Goff BA, et al.: OCEANS: a randomized, double-blind, placebo-controlled phase III trial of chemotherapy with or without bevacizumab in patients with platinum-sensitive recurrent epithelial ovarian, primary peritoneal, or fallopian tube cancer. J Clin Oncol 30: 2039-2045, 2012.

39. Pujade-Lauraine E, Hilpert F, Weber B, et al.: Bevacizumab combined with chemotherapy for platinum-resistant recurrent ovarian cancer: The AURELIA open-label randomized phase III trial. J Clin Oncol 32: 1302-1308, 2014.

40. Pujade-Lauraine E, Ledermann JA, Selle F, et al.: Olaparib tablets as maintenance therapy in patients with platinum-sensitive, relapsed ovarian cancer and a BRCA1/2 mutation (SOLO2/ENGOT-Ov21): a double-blind, randomised, placebocontrolled, phase 3 trial. Lancet Oncol 18: 1274-1284, 2017.

41. Friedlander M, Gebski V, Gibbs E, et al.: Health-related quality of life and patient-centred outcomes with olaparib maintenance after chemotherapy in patients with platinum-sensitive, relapsed ovarian cancer and a BRCA1/2 mutation (SOLO2/ENGOT Ov-21): a placebo-controlled, phase 3 randomised trial. Lancet Oncol 19: 1126-1134, 2018.

42. Ledermann J, Harter P and Gourley C: Correction to Lancet Oncol 2014; 15: 856. Olaparib maintenance therapy in patients with platinum-sensitive relapsed serous ovarian cancer: a preplanned retrospective analysis of outcomes by BRCA status in a randomised phase 2 trial. Lancet Oncol 16: e158, 2015.

43. 日本婦人科腫瘍学会: 卵巣癌治療ガイドライン 2015 年版.2015.

44. Hamamoto R, Furukawa Y, Morita M, et al.: SMYD3 encodes a histone methyltransferase involved in the proliferation of cancer cells. Nat Cell Biol 6: 731-740, 2004.

45. Takawa M, Masuda K, Kunizaki M, et al.: Validation of the histone methyltransferase EZH2 as a therapeutic target for various types of human cancer and as a prognostic marker. Cancer Sci 102: 1298-1305, 2011.

46. Cho HS, Hayami S, Toyokawa G, et al.: RB1 methylation by SMYD2 enhances cell cycle progression through an increase of RB1 phosphorylation. Neoplasia 14: 476- 486, 2012.

47. Salz T, Li G, Kaye F, Zhou L, Qiu Y and Huang S: hSETD1A regulates Wnt target genes and controls tumor growth of colorectal cancer cells. Cancer Res 74: 775- 786, 2014.

48. Cho HS, Kelly JD, Hayami S, et al.: Enhanced expression of EHMT2 is involved in the proliferation of cancer cells through negative regulation of SIAH1. Neoplasia 13: 676-684, 2011.

49. Ikeda Y, Oda K, Ishihara H, et al.: Prognostic importance of CDK4/6-specific activity as a predictive marker for recurrence in patients with endometrial cancer, with or without adjuvant chemotherapy. Br J Cancer 113: 1477-1483, 2015.

50. Fukuda T, Oda K, Wada-Hiraike O, et al.: The anti-malarial chloroquine suppresses proliferation and overcomes cisplatin resistance of endometrial cancer cells via autophagy inhibition. Gynecol Oncol 137: 538-545, 2015.

51. Chuwa AH, Sone K, Oda K, et al.: Significance of survivin as a prognostic factor and a therapeutic target in endometrial cancer. Gynecol Oncol 141: 564-569, 2016.

52. Kashiyama T, Oda K, Ikeda Y, et al.: Antitumor activity and induction of TP53- dependent apoptosis toward ovarian clear cell adenocarcinoma by the dual PI3K/mTOR inhibitor DS-7423. PLoS One 9: e87220, 2014.

53. Miyasaka A, Oda K, Ikeda Y, et al.: Anti-tumor activity of olaparib, a poly (ADPribose) polymerase (PARP) inhibitor, in cultured endometrial carcinoma cells. BMC Cancer 14: 179, 2014.

54. Colon-Diaz M, Baez-Vega P, Garcia M, et al.: HDAC1 and HDAC2 are differentially expressed in endometriosis. Reprod Sci 19: 483-492, 2012.

55. Monteiro JB, Colon-Diaz M, Garcia M, et al.: Endometriosis is characterized by a distinct pattern of histone 3 and histone 4 lysine modifications. Reprod Sci 21: 305-318, 2014.

56. Colon-Caraballo M, Torres-Reveron A, Soto-Vargas JL, et al.: Effects of histone methyltransferase inhibition in endometriosis. Biol Reprod 99: 293-307, 2018.

57. Saloura V, Cho HS, Kiyotani K, et al.: WHSC1 promotes oncogenesis through regulation of NIMA-related kinase-7 in squamous cell carcinoma of the head and neck. Mol Cancer Res 13: 293-304, 2015.

58. Li N, Xue W, Yuan H, et al.: AKT-mediated stabilization of histone methyltransferase WHSC1 promotes prostate cancer metastasis. J Clin Invest 127: 1284- 1302, 2017.

59. Evans DL, Zhang H, Ham H, et al.: MMSET is dynamically regulated during cell-cycle progression and promotes normal DNA replication. Cell Cycle 15: 95-105, 2016.

60. Aytes A, Giacobbe A, Mitrofanova A, et al.: NSD2 is a conserved driver of metastatic prostate cancer progression. Nat Commun 9: 5201, 2018.

61. Morrison MJ, Boriack-Sjodin PA, Swinger KK, et al.: Identification of a peptide inhibitor for the histone methyltransferase WHSC1. PLoS One 13: e0197082, 2018.

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