学術研究報告：MCL1遺伝子コピー数増加が骨肉腫の治療標的としての可能性

学術的背景

骨肉腫（Osteosarcoma, OS）は、主に小児や青年に影響を及ぼす原発性悪性骨腫瘍です。手術と化学療法を組み合わせた治療法は1970年代に確立され、現在も標準治療として使用されていますが、骨肉腫の治療進展は限られており、特に転移性または再発性の骨肉腫患者の5年生存率は20%-30%と低いです。近年、免疫チェックポイント阻害剤（ペムブロリズマブ、ニボルマブ、イピリムマブなど）の骨肉腫に対する効果が低いことが明らかになり、新たな治療戦略の開発が急務となっています。

骨肉腫のゲノム特徴は、広範なコピー数変異（Copy Number Variations, CNVs）と構造変異（Structural Variations, SVs）が特徴的であり、これらの変異が疾患の進行と悪性化を促進している可能性があります。TP53とRB1経路の遺伝子変異は骨肉腫で頻繁に見られますが、その具体的なドライバー遺伝子変異や融合遺伝子はまだ完全には解明されていません。したがって、骨肉腫における操作可能な発癌ドライバー遺伝子の特定が現在の研究の焦点となっています。

MCL1（Myeloid Cell Leukemia 1）は、Bcl-2ファミリーに属する抗アポトーシスタンパク質であり、その過剰発現は多くの癌において腫瘍細胞のアポトーシス回避と関連しています。MCL1の発現は、PI3K/AKT/mTOR経路の活性化を含む複数のメカニズムによって調節されています。近年、Bcl-2ファミリータンパク質を標的とするBH3ミメティック（Venetoclaxなど）が臨床で成功を収めていますが、MCL1阻害剤の応用はまだ研究段階にあります。

論文の出所

本論文は、日本癌研究基金会（Japanese Foundation for Cancer Research, JFCR）および東京大学のSatoshi Takagi、Mikako Nakajimaらによって執筆され、2024年に『Oncogene』誌に掲載されました。論文の主な目的は、骨肉腫におけるMCL1遺伝子コピー数増加の頻度とその治療標的としての可能性を探ることです。

研究の流れと結果

1. 骨肉腫におけるMCL1遺伝子コピー数増加の高頻度

研究チームはまず、蛍光in situハイブリダイゼーション（Fluorescence In Situ Hybridization, FISH）を用いて41例の骨肉腫患者の標本を分析し、46.3%の患者でMCL1遺伝子の増幅が確認されました。さらに、ゲノムDNA定量PCR（qPCR）分析により、45.5%の骨肉腫細胞株（5/11）でMCL1コピー数増加が観察されました。免疫ブロット分析では、MCL1がすべての骨肉腫細胞株で広く発現していることが示され、一方でBcl-2の発現レベルは低いことが明らかになりました。

2. MCL1遺伝子コピー数増加とMCL1阻害剤の感受性の関連

MCL1遺伝子コピー数増加がMCL1阻害剤の感受性と関連しているかどうかを検証するため、研究チームはいくつかのBcl-2ファミリー阻害剤（Mik665やAzd5991など）を用いて骨肉腫細胞株を処理しました。その結果、MCL1コピー数増加を持つ細胞株はMCL1阻害剤に対してより感受性が高いことが示されました。Pearson相関分析により、MCL1のコピー数変異（mRNAレベルではなく）がMCL1阻害剤の感受性と有意に関連していることが明らかになりました。

3. MCL1阻害剤とIGF-1R阻害剤の相乗効果

研究チームはさらに、MCL1阻害剤とIGF-1R阻害剤（Osi906など）の併用が骨肉腫細胞のアポトーシスを著しく増強することを発見しました。IGF-1Rシグナル経路は骨肉腫の病態において重要な役割を果たしており、MCL1遺伝子が位置する1q21.2-3領域には、IGF-1R/PI3K経路に関連する複数の遺伝子（PIP5K1A、TARS2、OTUD7B、ENSAなど）が含まれており、これらの遺伝子もMCL1増幅を持つ骨肉腫細胞でコピー数増加を示しました。免疫ブロット分析により、IGF-1RとIRが骨肉腫細胞株で発現していることが確認され、IGF-1処理によりMCL1の発現が迅速に増加することが示されました。

4. 体内実験による併用療法の有効性の検証

研究チームは、MCL1阻害剤とIGF-1R阻害剤の併用療法の効果をマウス異種移植モデルで検証しました。その結果、MCL1阻害剤Mik665はMCL1増幅を持つ骨肉腫腫瘍の成長を著しく抑制し、Osi906との併用によりその効果がさらに増強されました。MCL1コピー数が低いモデルでは、併用療法の効果は比較的弱いものの、依然として一定の抗腫瘍活性が確認されました。

5. 患者標本におけるMCL1コピー数増加

41例の骨肉腫患者のFISHおよび免疫組織化学（IHC）分析により、14.6%の患者で高レベルのMCL1コピー数増加が、31.7%の患者で低レベルの増加が確認されました。IHC染色により、MCL1増幅を持つ標本でMCL1タンパク質が高発現していることがさらに確認されました。

結論と意義

本研究は、MCL1遺伝子コピー数増加が骨肉腫で頻繁に発生し、MCL1阻害剤の感受性と密接に関連していることを示しました。MCL1阻害剤とIGF-1R阻害剤の併用は、骨肉腫細胞のアポトーシスを著しく増強し、体内モデルで腫瘍成長を抑制することが明らかになりました。これらの発見は、MCL1増幅を持つ骨肉腫患者に対する新たな治療戦略を提供し、MCL1コピー数増加が併用療法の有効性を予測するバイオマーカーとしての可能性を示しています。

研究のハイライト

1. MCL1遺伝子コピー数増加の高頻度：約46.3%の骨肉腫患者でMCL1遺伝子のコピー数増加が確認され、MCL1阻害剤の臨床応用の理論的基盤を提供しました。
2. MCL1阻害剤とIGF-1R阻害剤の相乗効果：MCL1阻害剤とIGF-1R阻害剤の併用は、骨肉腫細胞のアポトーシスを著しく増強し、単剤治療の耐性を克服しました。
3. 体内実験による検証：マウス異種移植モデルにより、併用療法が骨肉腫腫瘍の成長を著しく抑制することが確認され、臨床試験の強力なサポートとなりました。
4. バイオマーカーの発見：MCL1コピー数増加はFISHおよびIHCによって検出可能であり、骨肉腫患者の個別化治療に新たなバイオマーカーを提供しました。

その他の価値ある情報

研究チームはまた、MCL1遺伝子が位置する1q21.2-3領域が他の多くの癌でも構造変異を頻繁に起こすことを発見し、この領域の遺伝子増幅が他の癌においても重要な生物学的意義を持つ可能性を示唆しました。さらに、研究チームはFISHに基づく検出法を開発し、MCL1コピー数増加を迅速に診断する技術を提供しました。

まとめ

本研究の発見は、骨肉腫の治療に新たな視点を提供し、特にMCL1増幅を持つ患者に対するMCL1阻害剤とIGF-1R阻害剤の併用療法が有望であることを示しました。この治療戦略は、骨肉腫の個別化治療に新たなバイオマーカーを提供し、今後の臨床応用の可能性を探るためのさらなる研究が期待されます。