前立腺癌細胞機能評価が明らかにしたGedatolisibと単一ノードPI3K/AKT/mTOR阻害剤の違い

学術的背景

前立腺癌（Prostate Cancer, PC）は、世界中の男性において最も一般的ながんの一つであり、特に進行期では、患者はしばしばアンドロゲン除去療法（Androgen Deprivation Therapy, ADT）に対して耐性を獲得し、去勢抵抗性前立腺癌（Castration-Resistant Prostate Cancer, CRPC）に進行します。CRPCの進行は、通常、アンドロゲン受容体（Androgen Receptor, AR）シグナル経路の不活性化とPI3K/AKT/mTOR（PAM）シグナル経路の異常な活性化を伴います。PAM経路は、細胞の成長、代謝、生存において重要な役割を果たしており、その異常な活性化は前立腺癌の進行と治療耐性と密接に関連しています。

近年、PAM経路を標的とした阻害剤は、CRPC治療の潜在的な戦略となっています。しかし、単一ノード阻害剤（例：PI3Kα、AKT、またはmTOR阻害剤）は、フィードバックループや補償メカニズムの存在により、効果が限定的であることが多いです。そのため、研究者たちは新しい戦略を提案しました：PI3KとmTORC1/mTORC2を同時に阻害する多ノード阻害剤、例えばGedatolisibを使用することで、単一ノード阻害剤の限界を克服することを目指しています。

論文の出典

この論文は、Adrish Sen、Salmaan Khan、Stefano RossettiらCelcuity, Inc.の研究チームによって執筆され、Molecular Oncology誌に掲載されました。発表日は2024年7月18日で、DOIは10.¹⁰⁰²⁄₁₈₇₈-0261.13703です。研究チームは、一連の機能性および代謝性実験を通じて、Gedatolisibと他の単一ノードPAM阻害剤の前立腺癌細胞における効果を評価しました。

研究の流れと結果

1. 研究の流れ

a) 細胞培養と処理

研究チームは、7種類の異なるPTEN/PIK3CA状態の前立腺癌細胞株（例：22Rv1、DU145、LNCaPなど）を使用しました。これらの細胞株は、異なるPAM経路の変異状態とアンドロゲン感受性を表しています。細胞は、10-20%の胎児ウシ血清（Fetal Bovine Serum, FBS）を含む培地で培養され、37°C、5% CO2の条件下で維持されました。

b) 薬物処理と細胞活性評価

細胞は、Gedatolisib（多ノードPAM阻害剤）および4種類の単一ノードPAM阻害剤（Alpelisib、Capivasertib、Everolimus、Samotolisib）にそれぞれ72時間曝露されました。RT-Glo MTルシフェラーゼアッセイを用いて細胞活性を評価し、成長率（Growth Rate, GR）指標を用いて薬物の抗増殖および細胞毒性効果を分析しました。

c) 細胞周期とDNA複製の分析

フローサイトメトリー（Flow Cytometry）を用いて、細胞周期分布とDNA複製を分析しました。細胞は、5-エチニル-2’-デオキシウリジン（Edu）およびFXCycle Violet染料で標識され、薬物が細胞周期に及ぼす影響を評価しました。

d) 細胞死とアポトーシスの分析

Zombie染料および切断型カスパーゼ3（Cleaved Caspase 3）抗体を使用し、フローサイトメトリーにより細胞死とアポトーシスを検出しました。

e) PAM経路活性とタンパク質合成の分析

リン酸化された4EBP1（p4EBP1）およびリン酸化されたRPS6（pRPS6）のレベルを検出し、PAM経路の活性を評価しました。また、O-プロパルギルプロマイシン（O-Propargyl-Puromycin, OPP）を使用して新しく合成されたタンパク質を標識し、薬物がタンパク質合成に及ぼす影響を評価しました。

f) 代謝機能の分析

乳酸産生と酸素消費率（Oxygen Consumption Rate, OCR）を測定し、薬物が細胞代謝に及ぼす影響を評価しました。乳酸レベルはBiosen R-line機器で測定され、OCRはResipher機器でリアルタイムにモニタリングされました。

2. 主な結果

a) 細胞活性と成長率の分析

Gedatolisibは、すべてのテストされた細胞株において、より強力な抗増殖および細胞毒性効果を示し、そのGR50（50%成長抑制を達成する濃度）は6-17 nMの範囲で、他の単一ノード阻害剤よりも有意に低かったです。特にPTEN欠損細胞株では、Gedatolisibの効果が顕著でした。

b) 細胞周期とDNA複製

Gedatolisibは、細胞周期の進行を著しく抑制し、特にG0/G1期とS期で効果が顕著でした。22Rv1およびLNCaP細胞では、Gedatolisibを1000 nM濃度で処理すると、G0/G1期の細胞割合がそれぞれ73%および84%に増加し、S期の細胞割合は2%および0%に減少しました。

c) 細胞死とアポトーシス

Gedatolisibは、48時間以内に細胞死とアポトーシスを著しく誘導し、特にPTEN欠損のLNCaP細胞では、細胞死の割合が77%に達しました。一方、単一ノード阻害剤の効果は弱かったです。

d) PAM経路活性とタンパク質合成

Gedatolisibは、p4EBP1およびpRPS6のレベルを著しく抑制し、PAM経路に対する強力な阻害効果を示しました。また、Gedatolisibは新規タンパク質の合成を著しく減少させ、その効果は他の阻害剤よりも優れていました。

e) 代謝機能

Gedatolisibは、乳酸産生と酸素消費率を著しく低下させ、細胞代謝に対する強力な調節効果を示しました。特に乳酸産生が高いDU145およびPC3細胞では、Gedatolisibの効果が単一ノード阻害剤よりも顕著でした。

3. 結論と意義

研究結果は、Gedatolisibが多ノードPAM阻害剤として、前立腺癌細胞の増殖、生存、代謝機能をより効果的に抑制できることを示しており、その効果はPTEN状態に依存しません。この発見は、特に単一ノード阻害剤に対して耐性を獲得した患者にとって、CRPC治療の新しいアプローチを提供します。

4. 研究のハイライト

• 多ノード阻害の利点：Gedatolisibは、PI3KとmTORC1/mTORC2を同時に阻害することで、単一ノード阻害剤のフィードバックループの問題を克服します。
• 広範な適用性：Gedatolisibは、PTEN陽性および陰性細胞の両方で強力な抗がん効果を示し、より広範な患者層に適用可能です。
• 代謝調節：Gedatolisibは、癌細胞の代謝機能を著しく抑制し、その抗がん効果をさらに強化します。

5. その他の価値ある情報

Gedatolisibは現在、Darolutamideとの併用によるCRPC治療のI/II相臨床試験、およびPalbociclibとFulvestrantとの併用によるHR+/HER2-進行性乳癌治療のIII相臨床試験など、複数の臨床試験が進行中です。これらの臨床試験の予備結果は、Gedatolisibの良好な有効性と安全性を示しています。

まとめ

この研究は、Gedatolisibが前立腺癌治療において持つ可能性を明らかにしただけでなく、より効果的なPAM経路阻害剤の開発に重要な実験的根拠を提供しました。将来的に、Gedatolisibは、特に既存の治療法に対して耐性を獲得した患者にとって、CRPC治療における重要な薬剤となることが期待されます。