ペルフェナジンとテモゾロミドの相乗的組み合わせは、患者由来の膠芽腫腫瘍球を抑制する

神経内科学 腫瘍学 医学
膠芽腫 ペルフェナジン テモゾロミド 腫瘍球 併用療法 アポトーシス 幹細胞特性

学術的背景

膠芽腫（Glioblastoma, GBM）は高度に悪性の原発性脳腫瘍であり、現在の標準治療法（手術切除、放射線療法、化学療法）が存在するにもかかわらず、予後は依然として極めて不良で、患者の中位生存期間は14.6ヶ月に過ぎません。従来の治療法では腫瘍を完全に根絶することが難しく、再発しやすいため、新たな治療戦略の模索が急務となっています。近年、薬剤の再利用（Drug Repurposing）が注目されており、他の疾患で承認された薬剤を膠芽腫の治療に応用することで、開発時間とコストを削減するアプローチが有望視されています。

ドーパミン受容体（Dopamine Receptor, DR）は、膠芽腫における発現と役割が徐々に注目されています。研究によると、ドーパミン受容体D2（DRD2）およびD3（DRD3）は膠芽腫細胞で高発現しており、DRD2の活性化は腫瘍の幹細胞性（Stemness）と浸潤能力を増強することが示されています。そのため、ドーパミン受容体拮抗薬は潜在的な治療標的と考えられています。Perphenazine（Per）はドーパミン受容体D2/D3拮抗薬であり、統合失調症や双極性障害の治療に広く使用されています。これまでの研究では、Perが皮膚がんや白血病において抗がん作用を示すことが報告されていますが、膠芽腫における効果は十分に研究されていません。

本研究は、Perphenazineと標準化学療法薬であるTemozolomide（TMZ）の併用が膠芽腫に対してどのような治療効果を持つか、特に患者由来の膠芽腫腫瘍球（Tumorspheres, TS）における相乗効果を探ることを目的としています。

論文の出典

本論文は、Jun Pyo Hong、Ran Joo Choi、Jin-Kyoung Shimらによって共同執筆され、韓国の延世大学Severance病院脳腫瘍センター、延世大学医学部生物医学科学科など複数の研究機関に所属する研究者たちによって行われました。論文は2025年に『Neuro-Oncology』誌に掲載され、タイトルは『Synergistic Combination of Perphenazine and Temozolomide Suppresses Patient-Derived Glioblastoma Tumorspheres』です。

研究の流れ

1. 膠芽腫腫瘍球の培養と処理

研究ではまず、55名の膠芽腫患者から腫瘍組織サンプルを採取し、そこから6種類の異なる膠芽腫腫瘍球（TS13-64、TS15-88、TS18-48、TS19-137、TS19-65、TS19-156）を分離しました。これらの腫瘍球は、その後のin vitroおよびin vivo実験に使用されました。腫瘍球の培養にはTS完全培地が使用され、37°Cの条件下で培養されました。

2. CRISPR/Cas9を介したDRD2/3遺伝子ノックアウト

DRD2/3が膠芽腫においてどのような役割を果たしているかを調べるため、研究チームはCRISPR/Cas9技術を用いてTS13-64細胞のDRD2/3遺伝子をノックアウトしました。フローサイトメトリーを用いてGFP陽性のノックアウト細胞を選別し、DRD2/3タンパク質発現の有意な減少を確認しました。その結果、DRD2/3ノックアウトはTS13-64細胞の増殖とATP産生を著しく抑制することが明らかになりました。

3. PerphenazineとTemozolomideのin vitro併用治療

研究チームは、Perphenazine（Per）とTemozolomide（TMZ）を単独および併用して膠芽腫腫瘍球に与えた際の影響をin vitroで評価しました。MTTおよびATPアッセイにより、併用治療が腫瘍球の細胞生存率とATPレベルを有意に低下させることが確認されました。さらに、フローサイトメトリー、ウェスタンブロット、RNAシーケンスの結果から、併用治療は腫瘍球のアポトーシス率を著しく増加させ、幹細胞性および浸潤性に関連するタンパク質およびmRNAの発現をダウンレギュレートすることが示されました。

4. 三次元浸潤アッセイ

併用治療が腫瘍球の浸潤能力に及ぼす影響を評価するため、研究チームは三次元浸潤アッセイを実施しました。腫瘍球をコラーゲン基質に埋め込み、Per、TMZ、または併用治療を72時間行いました。その結果、併用治療は腫瘍球の浸潤面積を著しく抑制しました。

5. マウス原位置移植モデル

研究チームはさらに、PerphenazineとTemozolomideの併用治療のin vivo効果を評価するために、マウス原位置移植モデルを使用しました。TS13-64またはTS19-156細胞をヌードマウスの脳内に移植し、Per（20 mg/kg）とTMZ（7.5 mg/kg）を単独または併用で投与しました。MRI画像解析により、併用治療が腫瘍体積を有意に減少させることが示されました。Kaplan-Meier生存分析では、併用治療がマウスの生存期間を有意に延長することが確認されました。

主な結果

  1. DRD2/3の膠芽腫における高発現：RNAシーケンスデータにより、DRD2およびDRD3が膠芽腫組織で正常脳組織に比べて著しく高発現していることが明らかになりました。

  2. DRD2/3ノックアウトによる腫瘍球増殖の抑制：CRISPR/Cas9を介したDRD2/3ノックアウトは、TS13-64細胞の増殖とATP産生を著しく抑制しました。

  3. 併用治療の相乗効果：PerphenazineとTemozolomideの併用治療は、膠芽腫腫瘍球の細胞生存率とATPレベルを著しく低下させ、より高いアポトーシス率を誘導しました。

  4. 幹細胞性および浸潤性の抑制：併用治療は、SOX2、Nestin、ZEB1、Snailなどの幹細胞性および浸潤性に関連するタンパク質およびmRNAの発現を著しくダウンレギュレートしました。

  5. in vivo治療効果：マウス原位置移植モデルでは、併用治療が腫瘍体積を著しく減少させ、マウスの生存期間を延長しました。

結論

本研究は、PerphenazineとTemozolomideの併用治療がin vitroおよびin vivoにおいて著しい相乗的抗がん効果を示すことを明らかにしました。併用治療はDRD2/3シグナル経路を抑制することで、膠芽腫腫瘍球の増殖、幹細胞性、浸潤性を低下させ、細胞アポトーシスを誘導します。この研究は、膠芽腫の治療において新たな戦略を提供するものであり、特に従来の治療に反応しない患者にとって有望な治療法となる可能性があります。

研究のハイライト

  1. ドーパミン受容体拮抗薬の応用：Perphenazineの膠芽腫における抗がん作用を初めて体系的に評価し、Temozolomideとの相乗効果を検証しました。

  2. 患者由来の腫瘍球モデル：患者由来の膠芽腫腫瘍球を研究モデルとして使用し、臨床状況により近い条件下で実験を行いました。

  3. in vitroおよびin vivo実験の包括的検証：in vitro実験およびマウス原位置移植モデルを用いて、併用治療の有効性を包括的に検証しました。

研究の価値

本研究の科学的価値は、PerphenazineとTemozolomideの併用治療が膠芽腫に対してどのようなメカニズムで効果を発揮するかを明らかにし、臨床治療において新たな視点を提供した点にあります。この併用治療法は、将来的に膠芽腫治療の標準的な選択肢の一つとなる可能性があり、特に従来の治療に反応しない患者にとって重要な治療オプションとなるでしょう。さらに、本研究は、がん治療における薬剤再利用の応用について強力な証拠を提供しています。

その他の有用な情報

研究チームは、PerphenazineとTemozolomideの併用治療がγH2AXの発現を著しく増加させることを発見し、併用治療がDNA損傷を誘導することでTMZの抗がん効果を増強することを示しました。さらに、研究チームはPerphenazineが膠芽腫細胞においてERK/MAPKシグナル経路を調節するなど、他の潜在的な作用機序についても検討しました。

本研究を通じて、膠芽腫の病態メカニズムに対する理解が深まり、今後の治療戦略において新たな方向性が提供されました。