PurineandPyrimidineMetabolismVol.22No.2(1998)177
シ ン ポ ジ ウ ム
抗 が ん活 性 を有 す る新 規 核 酸 系 代 謝 拮 抗 剤 の開 発 と今 後 の課 題
―o
verviewに 代 え て―
松 田
彰
現 在 の が ん 治 療 の 困 難 さ を 克 服 す る た め に は, 新 し い 作 用 機 序 あ る い は 複 数 の 作 用 点 を 持 っ 新 規 な 抗 が ん 性 核 酸 系 代 謝 拮 抗 剤 の 開 発 が 望 ま れ て い る 。 古 く か ら臨 床 的 に 使 用 さ れ て い る 代 謝 拮 抗 剤 は,6一 メ ル カ プ トプ リ ン,5一 フ ル オ ロ ウ ラ シ ル 、1一 β 一D一 ア ラ ビ ノ フ ラ ニ シ ル シ ト シ ン (araC)自 身 や そ れ ら を 母 核 とす る プ ロ ド ラ ッ グ で あ る 。 新 し い 骨 格 や 新 規 な 作 用 機 序 を 持 つ 化 合 物 の 開 発 は 極 め て 困 難 で あ り,既 に 臨 床 使 用 さ れ て い る 母 化 合 物 の 欠 点 を 克 服 す べ く種 々 の プ ロ ド ラ ッ ク の 開 発 が 積 極 的 に 行 わ れ て き た と思 わ れ る。 し か し,最 近,新 規 な 作 用 機 序 を 持 ち,固 形 が ん に 有 効 なdeoxycytidine(dCyd)誘 導 体 と し て gemci七abineの 登 場DMDCやCNDACの 開 発 が, ま た,cytidine(Cyd)誘 導 体 で あ るECydが 開 発 さ れ っ っ あ る。 本 稿 で は,こ れ らの 化 合 物 の 特 徴 に 焦 点 を 絞 り今 後 の 課 題 と と も に 延 べ る 。 1)ヌ ク レ オ シ ドキ ナ ー ゼ の 重 要 性 本 論 に 入 る前 に ヌ ク レ オ シ ドキ ナ ー ゼ の 重 要 性 に つ い て 述 べ る 。dCydは,主 に 細 胞 質 のdCyd kinase(dCK)に よ り最 初 の リ ン酸 化 を 受 け る 。 dCKは,細 胞 周 期 に 依 存 せ ず 恒 常 的 に 発 現 して い る こ と,リ ンパ を 除 く正 常 組 織 よ り も腫 瘍 部 位 で 活 性 が 高 い こ と,他 の ヌ ク レ オ シ ドキ ナ ー ゼ に 比 べ る と 基 質 特 異 性 が 低 い と い う特 徴 を 持 って い る。 一 方,Cydは,細 胞 質 のuridine/cytidinekinase (UCK)に よ り,最 初 の リ ン酸 化 を 受 け る 。 こ の 酵 素 に つ い て の 詳 細 は 知 られ て い な い が,正 常 組 織 よ り も 腫 瘍 部 位 で の 活 性 が 極 め て 高 い 。 従 って, ヌ ク レ オ シ ド誘 導 体 が こ れ ら の 酵 素 の 基 質 に な り 5'モ ノ リ ン酸 体 に 代 謝 さ れ る こ と が 抗 が ん 性 を 発 揮 す る た め に は必 須 で あ る 。 ジ リ ン酸 化 や ト リ リ ン酸 化 を 担 うkinaseの 基 質 特 異 性 は 一 般 に 低 い の で,最 初 のkinaseの 基 質 に な る こ と が 第 一 関 門 で あ り,こ の 段 階 の ハ ー ドル が 最 も高 い 。 2)DNA合 成 阻 害 剤 従 来 か ら抗 白 血 病 薬 と し て 臨 床 使 用 さ れ て い る araCは,dCKに よ る 代 謝 活 性 化 を 受 け る ◎ そ の 後,ト リ リ ン酸 体 へ と代 謝 さ れDNApolymerase (DNApolα)の 基 質 と な り,DNA中 へ 取 り 込 ま れrelativeな 鎖 伸 長 阻 害 剤 と して 働 きDNA合 成 を阻 害 す る(DNApolα に 対 す るKi値 は 約1.oμM)。
さ ら に,ア ポ トー シ ス を も 誘 導 す る 。 し か し, araCは,1)血 中 のcytidinedeaminase(CD) の よ い 基 質 に な り速 や か に 分 解 さ れ る こ と,2) ト リ リ ン 酸 体 がdCKを フ ィ ー ドバ ッ ク 阻 害 し, araCの リ ン酸 化 を 自 ら 阻 害 す る こ と,3)が ん 細 胞 内 で の ト リ リ ン酸 体 の 半 減 期 が 短 く 、DNA polを 阻 害 で き る 十 分 量 の ト リ リ ン 酸 体 を 確 保 で き な い た め に,固 形 が ん に 対 す る効 果 は 低 い と考 え られ て い る 。 DMDC(図1)は,araCの 持 つ 幾 っ か の 欠 点
北 海 道 大 学 大 学 院 薬 学 研 究 科AkiraMa七suda
178プ リ ン ・ピ リ ミ ジ ン代 謝 第22巻 第2号(平 成10年) 図1DMDCの 代 謝 と作 用 機 序 を 克 服 し た 誘 導 体 と考 え ら れ,現 在,ヨ ー ロ ッパ で 固 形 が ん を 対 象 に し た 第 一 相 臨 床 試 験 が 行 わ れ て い る。DMDCは,araCと 同 様 にdCKに よ り モ ノ リ ン酸 体 に 代 謝 さ れ,さ ら に 代 謝 さ れ た ジ リ ン 酸 体 がribonucleotidereductase(RRD)を 阻 害 し,さ ら に,ト リ リ ン酸 体 がDNApolに よ りDNA 鎖 内 に 取 り 込 ま れ 鎖 伸 長 阻 害 剤(DNApo1α,β, γ に 対 す るKi値 は,夫 々o.42,2.52,1.ooμM) と し て 働 く,複 数 の 作 用 点 を 持 っ たDNA合 成 阻 害 剤 で あ る 。 さ ら に,DMDCは,1)CDに 対 す る 抵 抗 性 が か な り高 い こ と,2)ト リ リ ン酸 体 は dCKを 阻 害 し な い こ と,ま た,3)経 口 吸 収 性 が 高 い,と い う特 徴 を 持 っ 。 従 っ て,CD活 性 の 高 い が ん 種 に 有 効 性 を 発 揮 す る。 CNDACは,代 謝 さ れ て 生 成 す る ト リ リ ン酸 体 がDNApolの 基 質 に な り,DNA鎖 に 取 り 込 ま れ た 時 に鎖 切 断 を 引 き起 こ す 化 学 反 応 性 を 期 待 し て 分 子 設 計 し た 化 合 物 で あ る(図2)。CNDACは, dCKに よ り モ ノ リ ン酸 体 と な り,さ ら に 代 謝 を 受 け て ト リ リ ン 酸 体(CNDACTP)に 変 換 さ れ る。 CNDACTPは,DNApolα の 基 質 に な り,DNA
鎖 中 に 効 率 よ く(DNApolα
に対 す るKi値 は,
0.16μM)取
り込 まれ,一 部 は鎖 伸 長 停 止 剤 と し
て 働 き,一 部 は予 想 した 鎖 切 断 を 引 き起 こ して 確
実 にDNAの
鎖伸 長 を停 止 さ せ る こ と が 酵 素 レ ベ
ル で もが ん 細 胞 レベ ル で も明 らか に な って い る。
さ らに興 味 深 い こ と に,CNDACTPは
リボ ヌ ク レ
オ シ ド構 造 を持 って い な い に もか か わ らずRNA
polを も阻 害 す る。 さ ら に,CNDACTPは
が ん 細
胞 中 で 安 定 で あ り,dCKを
フ ィ ー ドバ ッ ク阻 害 し
な い の で,濃 度 依 存 的 に細 胞 中 の トリ トン酸 濃 度
が上 昇 す る。
しか し,CNDACは
マ ウ ス のCDのpoorな
基 質
で はあ るが,ヒ
トで はCD活 性 が か な り高 い の で
そ の不 活 性 化 が無 視 で き な い。 そ こで,種
々 の プ
ロ ドラ ック化 が試 み られ,抗
が ん 活 性 の さ らに高
いN4一 パ ル ミ トイ ル体(PCNDAC,CS-862)が
開 発 さ れ,現 在,経
口剤 と して 固形 が ん を 対 象 に
した第 一 相 臨 床 試 験 が 米 国 で行 わ れ て い る。
以 上 述 べ た よ うに,DNA合
成 阻 害 活 性 を 有 す
るdCyd誘 導 体 で も,分 子 中 に 化 学 的 な 工 夫 を 導
入 す る こ とで 固 形 が ん に対 抗 で き る こ とが 明 らか
PurineandPyrimidineMetabolismVol.22No.2(1998)179
に な った。 しか し,DNA合
成 阻害 活 性 だ け で は,
抗 が ん活 性 に限 界 が あ る と考 え られ,CNDACの
よ うにRNA合
成 阻 害 活 性 を も持 ち う る 新 た な 阻
害 剤 の開 発 を次 に検 討 した。
図2CNDACの 代 謝 と作 用 機 序 3)RNA合 成 阻 害 剤 ECyd(TAS-106)は,そ の ジ リ ン 酸 体 に 代 謝 さ れ た 後,3'位 に 導 入 し た エ チ ニ ル 基 がRRDの R1サ ブ ユ ニ ッ ト活 性 部 位 に 存 在 す る シ ス テ イ ン チ イ ル ラ ジ カ ル と 反 応 す る こ と でDNA合 成 阻 害 を,ト リ リ ン酸 体 がRNApolを 阻 害 す る こ と を 期 待 し て 分 子 設 計 し た 化 合 物 で あ る 。ECydは,各 種 ヒ ト由 来 が ん 細 胞 に 対 し てinvi七roで10-100 nMのIC,。 値 を 示 し,ヌ ー ドマ ウ ス や ラ ッ ト に 移 植 し た 各 種 ヒ ト腫 瘍 に 対 して 最 大 無 毒 性 量 で 腫 瘍 縮 小 を 含 む 強 い 抗 が ん 活 性 を 示 し,効 率 よ く ア ポ トー シ ス を 引 き 起 こ す 。ECydは,UCKに よ り最 初 の リ ン酸 化 を 受 け,続 い て ジ リ ン酸(ECDP), ト リ リ ン酸 体(ECTP)に 代 謝 さ れ る(図3)。 しか し,ECDPは 大 腸 菌 由 来 のRRDを 全 く 阻 害 せ ず,我 々 の 予 想 は は ず れ た 。 マ ウ ス 乳 が ん 由 来 のFM3A細 胞 核 を 単 離 しRNApo!活 性 に 対 す る 効 果 を 調 べ た と こ ろ,そ のKi値 は12.1nM(こ の 時, CTPのKm値 は5μM)と 強 力 な 阻 害 剤 で あ る こ と が 判 明 し た 。 従 っ て,ECydの が ん 細 胞 に 対 す る50%増 殖 抑 制 濃 度 とRNApolに 対 す るKi値 が 極 め て 近 い と こ ろ か ら,ECydの 作 用 点 はRNApo1 で あ る と考 え ら れ る。 一 方,ECydは,Na非 依 存 的 なes型 の ヌ ク レ オ シ ド ト ラ ン ス ポ ー タ ー を 介 し て 細 胞 内 に 取 り込 ま れ る が,そ の 取 り込 み の 度 合 い はdCydの そ れ を 1と す る0.07と 非 常 に 悪 い 。 し か し,ECydは UCKの よ い 基 質 で あ り,細 胞 内 に 取 り 込 ま れ たECydは 速 や か にECMP,さ らにECTP(こ の 化 合
物 は 細 胞 内 で 極 め て 安 定 で あ る)に 変 換 さ れ る た め に 平 衡 が ず れ る と 考 え ら れ る 。UCK活 性 は, 一 般 に 正 常 組 織 で は 低 く,が ん 細 胞 で5-10倍 高 い。 こ の こ と がECydの が ん 組 織 へ の 選 択 性 が 高 い 理 由 で あ る と 考 え られ る 。 現 在,ECydはpreclini-ca1の 検 討 が 進 行 中 で あ る。
180プ リ ン ・ピ リ ミジ ン代 謝 第22巻 第2号(平 成10年) 図3ECydの 代 謝 と作 用 機 序
4)お
わ りに
本 稿 で は新 規 なDNAお
よ びRNA合
成 阻 害 剤 の
特 徴 に っ い て 概 説 した 。 こ れ らの 化 合 物 は,
RRD,DNApolま
た はRNApo1を
阻害 す る こ とで
優 れ た抗 が ん 性 を発 揮 す る。 しか し,何 故,DNA
やRNAの
生 合 成 を 阻害 す る と細 胞 死(ア
ポ トー
シ ス,ネ ク ロー シス)を 引 き起 こす の であ ろ うか。
他 の 抗 が ん 性 代 謝 拮 抗 剤 の作 用機 序 と と も に考 え
て み る と,あ る核 酸 代 謝 酵 素 の 阻 害 に よ って 起 こ
る ヌ ク レオ チ ドプ ー ル の イ ンバ ラ ンスや 核 酸 生 合
成 阻 害 は,細 胞 死 を誘 導 す るた め の単 な る 「引 き
が ね」 で は な い だ ろ うか。 細 胞 に は,細 胞 増 殖 や
細 胞 死 を 恒 常 的 に維 持 す る装 置 と して,細 胞周 期
監 視 機 構 の存 在 が知 られ て い る。 しか し,RNA
polの 阻害 剤 で あ るECydが 効 率 よ くア ポ トー シ ス
を 引 き起 こす こ とは,そ れ以 外 に も別 の 監 視 機 構
が 備 って い る こ とを予 想 さ せ る。 ア ポ トー シ ス を
誘 導 す る機 序 の下流 にっ いて は徐 々 に明 らか にな っ
て き た。 しか し,種 々 の 「引 きが ね」 が ひか れ た
時 に,次 に何 に信 号 を伝 達 す るの で あ ろ うか 。 こ
の細 胞 死 に至 る上 流 に位 置 す る物 質 の 解 明 こ そか
今 後 の課 題 で あ ろ う。 そ の解 明 に よ って,ど
の伏
謝 酵 素 の阻 害 が最 も効 率 の よ い 「引 きが ね 」 で あ
るか が 明 らか に な るで あ ろ う し,酵 素 阻 害 剤 で は
な く,細 胞 死 に至 る信 号 伝 達 を活 性化 す る ことで,
積 極 的 に が ん細 胞 を死 滅 さ せ る こ とが で き る よ う
に な るか も しれ な い。
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Vol.22 No. 2 (1998)
181
シ ン ポ ジ ウ ム
The Development
of 506U78
John A. Hohneker
During the 1940s and 1950s, Drs.
George
Hit chings
and Gertrude
Elion conducted
re-search in nucleoside and nucleotide
analogs
of purines
and pyrimidines
as possible
antitumor
and antiviral
agents.
Their efforts
led to the initial discovery of 6-mercaptopurine
and 6-thioguanine ; both agents are currently
used in the treatment
of pediatric
and adult
leukemias. However, available chemotherapeutic
agents are poorly selective between leukemic
and normal cells, as well as among different
lineages.
In particular,
T - cell malignancies
are not as responsive to chemotherapy
as are
their B - or null - cell counterparts.
Despite
availadle therapies,
approximately
20% to 25
% of children with T - cell adult lymphocytic
leukemia (ALL) continue to fail therapy. "
Thus, the current challenge is to expand out
knowledge of the biochemical
pathways
and
how they relate to the biological regulation
of leukemia cells to identify targets
that may
lead to novel therapeutics.
Patterns
of lymphocyte
depletion
in two
rare inherited
enzyme deficiencies suggested
a strategy
for selectively
targeting
T - cell
diseases. Adenosine deaminase (ADA) deficiency
is characterized
by a loss of both T - and B -
lymphocytes and is associated with
"SCIDs" ,
severe combined immunodeficiency.
However,
a deficiency of purine nucleoside phosphorylase
(PNP) is associated with a loss of T - cells,
but not B - cells, and results in impaired cell -
mediated immunity.
The reason for these
differences may be explained as follows. Both
deoxyadenosine and adenosine are substrates
for ADA. A deficiency in ADA results
in a
build - up of deoxyadenosine
which is
subse-quently phosphorylated
to yield high levels of
deoxyadenosine triphosphate
(dATP).
Ribonu-cleotide reductase
is inhibited by dATP and
therefore
cell proliferation
is inhibited.
T -
cells and B - cells are both affected because
both types of cells are efficient in
phosphory-lating deoxyadenosine.
However,
PNP
defi-ciency leads to a build up of PNP substrates
(guanosine,
deoxyguanosine,
inosine,
deoxyino-sine and xanthodeoxyino-sine).
Deoxyguanosine
is the
most toxic of these substrates
and is
con-verted to deoxyguanosine
triphosphate
(dGTP)
by deoxycytidine
kinase and deoxyguanosine
kinase. The development
of high intracellular
levels of dGTP leads to inhibition
of DNA
synthesis and cell death. 2) Because T - cells
182 プ リ ン・ピ リ ミジ ン代 謝 第22巻 第2号 (平 成10年)
cannot degrade dGTP, they are most sensitive
to inhibition of DNA synthesis compared to
B-cells. B-cells are unaffected because of their
ability to rapidly catabolize dGTP by
mecha-nisms other than PNP.
These observations
suggested that
deoxygu-anosine may de a reasonable
antileukemia
agent.
While extremely toxic to immature
T - lymphocytes,
deoxyguanosine
is not
suit-able for use as treatment
because it is rapidly
degraded by PNP in normal
red blood cells
(RBCs). However, arabinosyl
guanosine
(ara
G), an analog of deoxyguanosine,
is resistant
to PNP and is also cytotoxic to lymphocytes.
Ara - G was synthesized in 1964.3) The
phos-phorylation
of ara - G to ara - GTP by
deoxy-cytidine kinase (dCK) or mitochondria'
deoxy-guanosine kinase (dGK) is required for
lymp-hocytoxicity.
Because of the poor solubility
of ara - G, 506U78, a prodrug of ara - G, was
developed.
506U78
: Chemical
Structure
Scientists have developed 506U78, which is
the methoxy derivative of ara- G. The methoxy
radical is rapidly cleared off in the plasma
by ADA, which is found in red blood cells.
The resultant
ara - G is transported
into cells
and phosphorylated
to ara - GTP by dCK or
dGK. This results in inhibition
of DNA
syn-thesis following accumulation
of ara - GTP.
The activity
of 506U78 has been
demon-strated in a variety of cell lines. In in vitro
studies,
506U78 and ara - G exhibied
compa-rable killing efficacy against wild - type
malig-nant cell lines. The activity
of 506U78 against
T - cell lines is markedly
higher than that
against stem cell or B - lymphocyte lines. 4)
Neurotoxicity
was noted as dose - limiting in
in vivo studies conducted in cynomolgus
mon-keys.
A Phase I study in pediatric
and adult
pa-tients with refractory
hematologic
malignacies
was recently reported. 5) In this initial Phase
I study, 506U78 was administered
as a 1
hour intravenous infusion daily for five days
repeated every 28 days (doses ranged from
5 mg/kg
to 75 mg/kg).
In this study,
a total of 93 patients
(59
adults and 34 children) were enrolled at seven
participating
institutions.
The majority of the
patients
enrolled had refractory
T - lineage
hematologic
malignancies.
Specifically,
39
patients had T - ALL/lymphoblastic
lymphoma,
14 had T - NHL, and 8 had T - CLL/T - PLL
/T - LPD.
Twenty patients
had B - lineage
malignancies.
Dose - limiting
neurotoxicity
occurred at doses of 40 mg/kg
(somnolence,
coma) and 75 mg/kg
(ascending
paralysis,
coma) in 2 adult patients
and 1 pediatric
patient,
respectively.
Severe dose - related
Purine and Pyrimidine Metabolism
Vol.22 No. 2 (1998)
183
neurotoxicity
has also been reported for other
purine analogs such as fludarabine,
cladribine,
and pentostatin. 6)
Promising
antitumor
activity was observed
in a variety of hematologic
malignancies,
including both B - and T - lineage malignancies.
Of the 39 patients
with T -
ALL/lympho-blastic lymphoma,
4 (10%) complete responses
(CRs) and 9 (23%) partial
responses were
observed.
The 4 CRs were reported
in 2
adults and 2 children. Of the 4 CRs, 3 had
2 prior relapses and 2 had a prior
auto-logous BMT. Responses were also noted in B
- ALL, B-CLL, B- NHL and CML in blast crisis .
Additional
Phase I studies evaluating
dif-ferent schedules and drug combinations
are in
progress.
Phase I studies exploring daily x
3 schedules (d 1 , 2 , 3 and d 1, 3 , 5 ) and
a single 4 - hr infusion repeated every 21 days.
Preliminary
data indicate that
the
neurotoxi-city of 506U78 may be schedule - related
as
well as dose - related.
Minimal neurotoxicity
has been observed
with the alternate
day
(d 1 , 3 , 5) schedule. A Phase I study
evalu-ating the combination
of 506U78 and
fludara-bine is ongoing.
A Phase II study in children with relapsed
T cell lymphocytic
leukemia/lymphoblastic
lymphoma
is currently underway.
The
Pediat-ric Oncology
Group,
a NCI - sponsored
US
cooperative
group,
is conducting a Phase II
trial of 506U78 as treatment for children with
T - lineage ALL / lymphoblastic
lymphoma
in
first and second or greater relapse. A similar
study is planned in adults and will be
con-ducted by the Cancer and Leukemia Group
B (CALGB),
another US cooperative
group.
Trials in adults
with CLL are scheduled to
begin in 1998.
In summary,
506U78 is a potent
water
soluble prodrug
of ara - G with promising
activity
in a wide variety
of hematologic
malignancies.
Although
preclinical
evidence
suggested that 506U78 was relatively selective
for T - lineage malignancies,
clinical evidence
confirms activity in both T - and
B-lineage
malignancies.
Neurotoxicity,
which was
dose-limiting for a daily times 5 schedule,
appear
s to be dose and schedule dependent.
This to
xicity is
not unexpected because neurotoxicity
has been
reported with the use of other purine analogs.
The clinical development will be focused on a
variety of hematologic malignancies,
including
T - cell ALL and both B - and T - cell CLL.
Additional
data are eagerly awaited.
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新 規 抗 癌 性 ヌ ク レ オ シ ドCS-682の
開 発
小林
知雄
CS-682は 新 規 作 用 機 序 を 持 っ1-(2-C-cyano-2-deoxy一 β 一D-arabino-pentofuranosyl)cytosine (CNDAC)のN4-palmitoyl誘 導 体 で,経 口 投 与 に よ り 強 い 抗 癌 効 果 を 発 揮 す る 化 合 物 で あ る 。 CS-682の 母 化 合 物 で あ るCNDACは,「 血 中 半 減 期 が 短 く,固 形 癌 に 無 効 」 で あ るara-Cの 欠 点 を 克 服 す べ く,北 大 ・薬 学 部 の 松 田 ら に よ っ て 合 成 さ れ た 。 金 沢 大 学 ・が ん 研 の 佐 々 木 ら は,こ の CNDACが 静 脈 内 投 与 に よ り,ヌ ー ド マ ウ ス に 移 植 し た ヒ ト線 維 肉 腫HT1080に 対 し て 強 い 抗 癌 活 性 を 示 す こ と を 見 出 し た 。 そ の 後,三 共 に 置 い て, 60以 上 の 誘 導 体 を 合 成 し,固 形 癌 に 対 し て,経 口 投 与 で,活 性 の よ り強 い 化 合 物 を 探 し た 結 果, CS-682が 選 ば れ て き た 。 CNDAC,CS-682は 共 にinvitroで 幅 広 く,強 い 殺 細 胞 作 用 を 示 し た(IC,。:0.06∼10μM)。 興 味 あ る こ と に,殺 細 胞 の ス ペ ク ト ラ ム が 全 く異 な り,CS-682の 方 が 強 い 活 性 を 示 す 癌 細 胞 も 見 ら れ,CS-682が 単 な るCNDACの デ ポ型 の 化 合 物 で な い 可 能 性 を 示 して い る 。 invivoで の 抗 癌 活 性 は 皮 下 移 植 担 癌 ヌ ー ドマ ウ ス にCS-682を 週5回6週 間 あ る い は3日 毎6 回 経 口 か ら投 与 し腫 瘍 増 殖 の 大 き さ を 比 較 す る こ と で 検 討 し た 。 ヒ ト胃 癌 株St-4を 用 い,対 照 薬 と して,欧 米 で 非 小 細 胞 肺 癌 の 治 療 薬 と し て 既 に 上 市 さ れ て い る ジ ュ ム シ タ ビ ン,日 本 で 上 市 さ れ, 胃 癌,大 腸 癌,乳 癌 に 有 効 と さ れ る ドキ シ フ ル リ ジ ン を 置 い た 。 そ の 結 果,CS-682は い ず れ の 制 癌 剤 よ り も は る か に 強 い 抗 癌 活 性 を 示 し た 。 さ ら に26種 類 の ヒ ト固 形 癌 株 に 対 す る 癌 縮 小 活 性 を 検 討 し た 結 果,胃 癌16株 中13株(St-4,St-40,H-111,H-30,H-106,H-81,H-55,H-177,H-23, H-178,H-154,H-162,H--176)に 対 し83.0%∼ 100.0%の 顕 著 な 抗 癌 効 果 を 発 揮 し た 。 ま た 大 腸 癌4株(H-143,H-173,H-26,H-110)に 対 し て も79.5%∼99.8%,乳 癌5株(MC-8,MC-2, H-31,H-71,H-62)に 対 し て97.0∼100.0%,肺 癌4株 中2株(H-74,LC-376-14F)に 対 し て 73.7∼100.0%,膵 癌2株(H-48,H-171)に 対 し 85.9∼97.1%,fi干 癌(H-181),拶 日巣 癌(H-OC-3), 腎 癌(H-12),食 道 癌(H-204)各 癌 株 に 対 し て 83.0∼99.9%と 多 く の 癌 種 に 対 し て 強 い 抗 癌 効 果 を 発 揮 し た(表1)。 特 に,胃 癌 株St-4,H-111, H-55,H-23,H-154,H-176,乳 癌 株MC-2,H-31,H-62,肝 癌 株H-181,肺 癌 株 で は 投 与 後 さ ら に7,8週 間 経 て も癌 の 最 増 殖 は 見 られ ず,治 癒 と判 定 さ れ た 。 CS-682は マ ウ スP388白 血 病 細 胞 のmitomycinC, vincristine,5-fluorouraci1ま た はcisplatin耐 性 株 移 植 マ ウ ス モ デ ル に お い て も,延 命 率105∼437 %の 抗 癌 効 果 を 発 揮 した 。 しか しara-Cに 耐 性 に な っ た デ オ キ シ シ チ ジ ン キ ナ ー ゼ 欠 損 株 の ヒ ト類 表 皮 癌 に は 効 果 を 示 さ な か っ た(交 叉 耐 性)。 CS-682は ヌ ー ド マ ウ ス に 移 植 し た 乳 癌 株MC一 三 共 ・研 究 開 発 推 進 部TomowoKobayashi186プ リ ン ・ピ リ ミ ジ ン代 謝 第22巻 第2号(平 成10年) 表1AntitumoractivityofCS-682againsthumantumorxenografts Ulj'buzwasgsvenoralロy・ TGI:Tumo『9『owthlnhibi量ion《calcuSatedf『omtumo四 〇1賜me》 旧:9nhibitionra量e《calculatedfromtumoeweight⊃ Effectivetumorllne=Gastrlct.15,16,Mammatyt.5'5,Co置or9幽 腫 。4,4,Lungt・3r4 Hepa量 蒼c驚・1,1,Pancrea量lcLZ2,E80phagOU8t。1'1,Rena睡 。1,1,0varianL1,1
PurineandPyrimidineMetabolismVol。22No.2(1998)187
2,胃
癌 株St-40に 対 し,3日
毎6回
の 経 口投 与
で 治 療 係 数(最 大 耐 量/最 小 有 効 量)が
そ れ ぞ れ
25.3,10.6と 広 い投 与 域 に わ た って抗 癌 効 果 を 示
した。
KB細 胞 にCS-682を 接 触 さ せ る とCNDACを
接
触 さ せ た と き と 同 様 に,細 胞 内 に,CNDAC,
CNDAC一
モ ノ,一 ジ,一 ト リりん 酸 体(CNDACTP)
が 生 成 した。 この時 同 時 に デ オ キ シ シ チ ジ ンを添
加 す る とCNDACTPの
生 成 が 認 め ら れ ず,KB細
胞 のCNDACに
対 す る感 受 性 も低 下 し た。 ま た デ
オ キ シ シチ ジ ンキ ナ ー ゼ を欠 損 したKB/AC細
胞
株 にCNDACを
接 触 させ た がCNDACTPの
生 成 が
見 られ ず,CNDACの
殺 細 胞 作 用 も低 か っ た。 即
ち,CNDACの
殺 細 胞 効 果 に はCNDACTPの
生 成
が必 須 で あ る と考 え られ た。
次 に,CNDACTPがDNAポ
リメ ラ ー ゼ 活 性 を
阻 害 す るか否 か を,仔
牛 胸 腺 か ら精 製 し たDNA
ポ リメ ラー ゼ αを用 い て検 討 した結 果,予 期 した
と う り,ara-CTPよ
り もは るか に強 い 阻 害 作 用 を
示 した。 そ の結 合 定 数KmはdCTPが1.15μM,
ara-CTPが1.10μMに 対 し て,O.16μMと 著 し く 小 さ い 値 で あ っ た 。 次 にCNDACがDNA鎖 に 取 り 込 ま れ る か 検 討 し た 。KB細 胞 に14C標 識 し たCS-682あ る い は14C標 識 したCNDACを10,30,100μMの 濃 度 で1時 間 か ら24時 間 接 触 さ せ た 後,DNA画 分 を 抽 出 し, 取 込 量 を 測 定 し た と こ ろ,い ず れ の 場 合 に も時 間, お よ び 濃 度 依 存 的 にDNA鎖 に 取 り込 ま れ た 。 CNDACは ヌ ク レ オ チ ド ト ラ ン ス ポ ー タ ー に よ り 癌 細 胞 内 に 取 り込 ま れ,デ オ キ シ シ チ ジ ンキ ナ ー ゼ に よ り5'モ ノ りん 酸 に な り,さ らに 別 の キ ナ ー ゼ に よ り ト リ り ん 酸 を 経 て,DNA鎖 に 取 り 込 ま れ る 。CNDACがDNA鎖 に 取 り 込 ま れ,DNA鎖 の 伸 長 を 停 止 さ せ る と,DNAの3'末 端 に あ る CNDACは そ の ま ま 残 り,ヌ ク レオ シ ド ま で 分 解 さ れ る と,CNDACと し て 検 出 さ れ る 。 一 方 更 に 鎖 伸 長 が 起 こ っ た 後DNA鎖 切 断 が 起 き た 場 合 に は,二 重 結 合 を 糖 部 分 に 持 っ たddCNCと い う ヌ ク レ オ シ ド が 検 出 さ れ る(図 一1)。14C標 識 し たCNDACで 接 触 後,DNAを 抽 出 し,ヌ ク レ オ 1.CNDACinsteadofdeoxycytidineis incorporatedlntoDNAstrandat3㌔ end. 朋eAfterelongationoftheDNAstrand, β鱒eliminationoccurs. 1麗,BreakageofDNAstrandat3,顧 diesterbondofCNDAC,producing auniquenucleoside,ddCNC(2,口C翻 cyano画2,■3㌔didehydro口2,3㌔ dideoxycytldine》 図1BreakageofDNAstrand188プ リ ン・ピ リ ミ ジ ン代 謝 第22巻 第2号(平 成10年) シ ドに 分 解 後,HPLCで 分 離,分 析 し た 結 果,予 期 し た と う りCNDACとddCNC(約6:1)を 検 出 さ れ た(図 一2)。 す な わ ちCNDACは 癌 細 胞 内 で 鎖 伸 長 停 止 とDNA鎖 自 己 切 断 を 引 き 起 こ す 事 が わ か っ た 。 CS-682は ヌ ー ド マ ウ ス に 移 植 し た ヒ ト癌 株 に 対 し て,経 口 投 与 で 強 力 で,多 く の 癌 種 に 抗 癌 効 果 を 発 揮 し た 。 ま た 臨 床 で 凡 用 さ れ る 抗 癌 剤 mitomycinC,vincristine,5-fluorouracilま た はcisplatinに 耐 性 に な っ た 癌 株 に も抗 癌 効 果 を 示
した。 癌 細 胞 中 に生 じたCNDACTPは,DNAポ
リメ ラー ゼ を 阻 害 しか っDNA鎖
の伸 長 阻 止 作 用
を発 揮 す る と と も に,DNA鎖
へ 取 り込 まれ た 後,
従 来 の抗 癌 性 ヌ ク レオ シ ドと は 異 な り,DNA鎖
の 自 己切 断 を 引 き起 こす して い る事 が 明 らか とな っ
た。 この 新 しい 作 用 機 序 に よ りCS-682が 固 形 癌
に対 して 優 れ た抗 癌 効 果 発 揮 す る と考 え られ る。
これ らの 事 か らCS-682の 臨 床 に お け る 優 れ た抗
癌 効 果 が 期 待 さ れ る。
ME「rHOO KBce翻swereexposedto30μMofr4C】 ・CNDACfor24hours.Afterexposure,thecellswere collectedandthenucleicacidwasextractedbyphenoleXtraction.ThentheDNAfractionwas separatedbyCらSO4density・gradientcentrifugation.TheDNAwashydrolysedtonucleosides byalkalinephosphataseandphosphodiesterase,andthenucIeosideswereseparatedbyC18 reversephasecolumnchromatography。(CNDCisaisomerofCNDACwhichhasacyano groupat2'αposition,andisthoughttobeanartifactproducedduringthehydrolysisreaction.〉 図21dentificationofddCNCintumorce11sPurineandPyrimidineMetabolismVol.22No.2(1998)189
シ ン ポ ジ ウ ム
新 規 抗 腫 瘍 性 リボ ヌ ク レオ シ ド,3'一 エ チ ニ ル シ チ ジ ン
(TAS-106)の
抗 腫 瘍 効 果 と作 用 機 序
福 島 正和
は じめ に
癌 の 化 学 療 法 にお いて フ ッ化 ピ リ ミジ ン系 薬 剤
を含 む代 謝 拮 抗 剤 は数 種 の癌 の治 療 を 中心 に凡 用
さ れ て い る薬 剤 で あ り,現 在 もな お投 与 方 法 の 改
良 や 他 剤 と の併 用 に よ る臨 床 効 果 の増 強 が 幅広 く
検 討 さ れ て い る。 しか し これ らの薬 剤 は最 終 的 に
はDNA合
成 阻 害 を もた らす も の で あ り,癌
細 胞
がheterogeneousで
あ り,ま た そ の 増 殖 がslow一
growingで あ る こ とか ら充 分 な 効 果 が得 られ て な
いの が 現 状 で あ る。 特 に難 治 性 と言 わ れ る腫 瘍 に
対 して 有 効 な 薬 剤 は少 な く,こ れ らの癌 に対 す る
有 効 な 抗 腫 瘍 効 果 を 期 待 す る た め に はDNA合
成
阻害 の み で な く,異 な る作 用 機 序,複 数 の作 用 機
序 を有 す る新 規 代 謝 拮 抗 剤 の 創製 が 必 須 とな る。
我 々 は ピ リ ミジ ン代 謝(Fig.1)の
中 でDNA,
RNAの
両 合 成 経 路 に作 用 を 及 ぼ し う る薬 剤 と し
Fi9・1MetabolismofPyrimidineNucleotidesて の 可 能 性 を追 求 す る た め,癌 の 生 物 学 的 特 性 を
有 機 化 学 的 に解 析 して 分 子 設 計 す る方 法 で 新 規 代
謝 拮 抗 剤 の探 索 を 行 った 結 果,既 存 の ヌ ク レオ シ
ドとは異 な り,シ チ ジ ンの3'位
に エ チ ニ ル 基 を
導 入 した3'-Etynylcytidine(ECyd;開
発 コー ド,
TAS-106)を 見 出 し た(Fig.2)。 こ こ で は 新 規 代 謝 拮 姉 剤 と して のECydのinvitro及 びinvivo に お け る抗 腫 瘍 効 果,癌 細 胞 内 代 謝,お よ び 作 用 機 序 に つ い て 報 告 し,更 に 副 作 用 を 考 慮 に 入 れ た 臨 床 効 果 の 可 能 性 に っ い て 述 べ る。大 鵬 薬 品 工 業 株 式 会 社 ・第 二 が ん研 究 所MasakazuFukushima
190プ リ ン ・ピ リ ミ ジ ン代 謝 第22巻 第2号(平 成10年) ECYdの1nvitro殺 細 胞 効 果 ECydを 各 種 の ヒ ト由 来 固 形 癌 細 胞 に72時 間 作 用 さ せ,そ の 殺 細 胞 効 果 をMTT法 に て 調 べ た 結 果,Table1に 示 す よ う に 胃 癌,大 腸 癌,肺 癌,乳 癌,膵 癌 な ど を 含 む46株 の う ち,大 腸 癌,膵 癌 お よ びOsteosaro-maの 各1株 を 除 い た43株 に対 し10"9∼10一7Mオ ー ダ ー の 強 い 殺 細 胞 効 果(IC,。 値)を 示 し,幅 広 い 抗 腫 瘍 作 用 を 有 す る こ と が 判 明 した 。 更 に 肺 癌 細 胞5株 に 対 す る 殺 細 胞 効 果 を 他 の 制 癌 剤 と 比 較 し た と こ ろ,5-FUやCDDP の そ れ よ り も 強 く ま た 新 し い 代 謝 拮 抗 剤 の Gemcitabine(GEM)の よ う な 細 胞 間 の 差 Fi9・23㌔C回Ethynylcytidine(ECyd,口 『AS田106) 1・{3・C讐Ethynyl・ β・D・ribo・pentofuranosyl》cytosine Tablel Growthlnhibitor》EffectsofECvd(TAS-106》onHumanTumorCellLines
が 少 な く臨 床 で も充 分 な効 果 を有 す る薬 剤 と判 断
さ れ た(Table2)。
ECydの ヒ ト腫 瘍 株 に対 す る ノ
ηviv(航 腫 瘍 効 果
ECydの
抗 腫 瘍 効 果 を ヒ ト腫 瘍 皮 下 移 植 ヌ ー ド
マ ウ ス お よ び ヌ ー ドラ ッ トの系 で 検 討 した が,こ
こで はECydの 体 内 動 態 や 副 作 用 を ヒ トに類 推 で
き る ヌ ー ドラ ッ トの結 果 を 示 す 。 薬 剤 のinvivo
抗 腫 瘍 効 果 を 評 価 す る場 合 一 般 的 に は最 大 耐 用 量
(MTD)が
用 い られ るが,我 々 は臨 床 と の関 連 性
を考 え て 副 作 用(こ
こで は体 重 減 少)が
最 小 限 に
抑 え られ る 最 大 安 全 量(MSD)を
用 い た 。 ま た
PurineandPyrimidineMetabolismVol.22No.2(1998)191
Table2GrowthNnhitOitryEffectsofECyd《TAS鱒106》onHuman LungCa耐nomaCellsinvitro ★gemcitabine ,SDけest=MTTassay,Exposuretime=72hFig.3AntitumorEffectsofECyd(TAS-106)onLC-11
HumanLungTumorXenograftsinNudeRats
ECydは3っ の ス ケ ジ ュ ー ル(6mg/kgを 一 週 間 毎 投 与 す る 方 法,0.5-1.5mg/kgを 週3回 毎 投 与 す る方 法 及 び0.2-0.6mg/kgを 週5日 毎 投 与 す る 方 法)に よ りf股 与 し た 。Table3に 示 す よ う に, ECydは 胃 癌5株,大 腸 癌2株,肺 癌3株,膵 癌 3株 他 の 腫 瘍 に 対 し ど の 投 与 ス ク ジ ュ ー ル に お い て も お お む ね 強 い 抗 腫 瘍 効 果(IR)を 示 し,そ の 結 果 は 少 な く と も フ ッ 化 ピ リ ミ ジ ン系 薬 剤 よ り も 高 い と 思 わ れ た 。Fig.3お よ びFig.4に 肺 癌 LC41お よ び 膵 癌PAN-4株 に 対 す るECydのweekly投 与 の結 果 を 各 々 示 し た が,他
の 薬 剤 に
比 べECydは
強 い 腫 瘍 縮 小 効 果 を示 した。
制 癌 剤 の 最 終 目標 は抗 腫 瘍 効 果 と共 に延 命 効 果 を
もた らす事 に あ り,我 々 は ヒ ト固 形 癌 移 植 モ デ ル
で のECydに
よ る延 命 作 用 にっ い て 検 討 し た。 ヒ
ト頭 頸 部 癌OCC-1は
癌 悪 疫 質 を 産 生 して 短 期 間
の うち に宿 主 を 死 に至 ら しめ るが,Fig.5に
示 す
よ うにECydの 週5日X2週
間 投 与 は200%以
上 の
延 命 効 果(ILS)を
示 し、 生 存 期 間 延 長 の 可 能 性
が 示 唆 さ れ た。
192プ リ ン ・ピ リ ミ ジ ン代 謝 第22巻 第2号(平 成10年) Fig・4AntitumorEffectsofECyd(TAS・106》onPAN・4 HumanPancreaticTumorXenogra髄sinNudeRats Table3 AntitumorEffectsofECyd《TAS・106)onHumanTumorXenograftsinNudeRats a=Tegafurwithuraci1{molarratio,1:4),b:Gemcitabine,cl50mglkg(dayt,8}
ECydの 細 胞 内 代 謝
先 ずECydの 癌 細 胞 内 活 性 化 機 構 を 知 る た め に
ヒ トHT-1080細 胞 を 用 い てECydの
殺 細 胞 効 果 に
対 す る各 種 プ リン ・ピ リ ミジ ンヌ ク レオ シ ドの添
加 効 果 を検 討 した。 そ の 結 果Fig.6に
示 す 通 り
ECydの 殺 細 胞 効 果 は各 等 モ ル のUrd及 びCydを 添
加 す る 事 に よ っ て 著 し く阻 害 さ れ た 。 こ れ は
ECydがUrd,Cydと
同 じ経 路 即 ち ウ リジ ン/シ チ
ジ ンキ ナ ー ゼ に よ り活 性 化 され て殺 細 胞 作 用 を 発
揮 す る事 を意 味 して い る。 そ こ で[3H]-ECydの
癌
PurineandPyrimidineMetabolismVol.22No.2(1998)193
Fig。5EffectsofECydontheLifeSpanofNudeRats bearingOCC-1HumanHeadandNeckCancer Fig.6CompetitiveEffectofNucleosidesentheCytotoxicityof ECydinHT魍1080Cells細 胞 内代 謝 過 程 を マ ウ ス のFM3A細
胞 と ヒ
トHT-1080細 胞 で調 べ た。[3H]-ECydの
代 謝 物 はHPLC
法 及 びTLC法 で 測 定 した。FM3A細
胞 にECydを
12時 間 に亘 っ て作 用 させ た時,細
胞 内ECTPが
時
間 依 存 的 に増 加 しECydお よ び そ の 中 間 代 謝 物 の
ECMP及
びECDTは
少 なか っ た。 ま たECyd及
びE
CMPが
脱 ア ミ ノ化 さ れ た後 形 成 さ れ るEUTP量
は殆 ど増 加 しな い こ とか ら,ECydは
細 胞 内 で 脱
ア ミノ作 用 を受 け て い な い こと も判 った(Fig.7)。
更 に 培 養 液 か らECydを
除 去 した 後 の 細 胞 内
ECTPの
挙 動 を調 べ た と こ ろ,Fig.8に
示 す よ う
にAra-CTPの
場 合 は 速 や か に 分 解 代 謝 さ れ る の
に対 しECTPは 試 験 した12時 間 に亘 っ て 殆 ど異 化
代 謝 さ れ なか った。 従 っ てECydの
活 性 代 謝 物
で あ るECTPの
癌 細 胞 内 持 続 性 がECydの
強 い 殺
細 胞 効 果 に寄 与 して い る と言 え る。 次 にHT-1080
細 胞 を用 い て,短 時 間 で のECydの 細 胞 内 代謝
を5-FUと と も に比 較検 討 した と こ ろ,細
胞 内 に取 り
込 まれ たECydは や は り速 や か に か っ 時 間 と と も
にECPTに
リン1酸
化 され た。 しか しECTPのRNA
画 分 へ の取 り込 み は3∼5%の
み で あ った 。 これ
に対 し5-FUで
は 同一 条 件 に もか か わ らず,細
胞
内 へ の取 り込 み はECydの 約1/13∼1/25と
少
な く,ま た細 胞 内 で は5-FUの
形 で 存 在 す る が リ
194プ リ ン ・ピ リ ミ ジ ン代 謝 第22巻 第2号(平 成10年) Fig.7 1ntracellutarMeatbolismofECydinFM3ACells Fig.8 1ntracetlutarRetentionotECTPandara鞠CTPa貴er RemovalofECydandara・CfromCultureMedium ン酸 化 さ れ る と速 や か にRNAに 取 り 込 ま れ る 傾 向 が あ っ た(Fig.9)。 ECydの 担 癌 ラ ッ トに お け る 代 謝
invitr(癌 細 胞 に お け るECydの 代 謝 がillvivo
に 反 映 さ れ る か を ヒ ト肺 癌LX-1移 植 ラ ッ ト系 で 検 討 し た 。ECyd代 謝 の 律 速 酵 素 と な るUrd/Cyd kinase活 性 を 測 定 し た と こ ろ,Fig.10に 示 す よ う に そ の 活 性 は 腫 瘍 で 非 常 に 高 く,副 作 用 の タ ー ゲ ッ ト と な る正 常 消 化 管 組 織 肝 及 び 骨 髄 組 織 で は 低 値 を 示 し て い た 。6mg/kgの[3H]-ECydを ラ ッ ト に ゴ股 与 した 時 の 放 射 活 性 の 組 織 分 布 を0∼24 時 間 のAucでFig.11に 示 し た が,こ の 図 か ら 判 る よ う にECydの 放 射 活 性 は 腫 瘍 に 最 も 多 く分 布 し,肝,腎,消 化 管,骨 髄 と い っ た 正 常 組 織 よ り 約5倍 高 か っ た 。 以 上 の2っ の 結 果 か ら正 常 組 織 で の 放 射 活 性 の 殆 ど はECydと し て,腫 瘍 で は 活 性 代 謝 物 と し て 存 在 し て い る と 推 定 さ れ た 。 特 に 腫 瘍 で の 高 い 放 射 活 性 が 何 で 構 成 さ れ て い る か を illvitroと 同 様 の 方 法 で 調 べ た 結 果,Fig.12に 示 し た よ う に 腫 瘍 組 織 レ ベ ル で もECTPを 含 む ヌ ク レ オ チ ドが24時 間 に わ た っ て 高 濃 度(10∼20 nmo!/gtumor)に 持 続 し,freeのECyd及 び RNAに 取 り込 ま れ たECyd量 は 低 値 で 推 移 し た 。 即 ちECydはinvivoで もillvitroと 同 様 に 代 謝 さ れ る こ と が 判 明 し た 。 Fig.91ntracellularMetabolismof【3HIECydand【3H]5・FU inHT-1080HumanFibrosarcomaCells
PurineandPyrimidineMetabolismVol.22No.2(1998)195
Fig.10ActivityofECydkinaseinNormaland TumorTissuesofNudeRats Fi9.11DistributionofTritiatedProductSafterlntravenousAdministration of3H・ECydintoLX・1HumanLungCancer・bearingNudeRats Dose=6mg'kg(22.46pmol'kg},¶00pCi'kg ECydの 作 用 機 序 解 明 ECydの 癌 細 胞 内 代 謝 の 結 果 か ら,ECydが RNA合 成 ま た は 機 能 代 謝 に 何 ら か の 作 用 を 及 ぼ して い る こ と が 示 唆 さ れ た の で,先 ず,ECydを 作 用 さ せ た 後 の 核pre-rRNAの プ ロ セ ッ シ ン グ に 対 す る 効 果 を5-FUと と も に 検 討 し た 。5-FUは 高 濃 度 に 短 時 間 作 用 さ せ る とpre-rRNAproces-singを 阻 害 す る こ と が 知 ら れ て い る。 ヒ ト大 腸 癌 HCT-15細 胞 に50∼500μMの5-FUを6時 間, 0.005∼0.1μMのECydを72時 間 作 用 さ せ,72時 間 後 に 細 胞 よ り 全RNAを 抽 出 し,Fig.13に 示 し た 方 法 でrDNAよ りrRNAを 検 出 す る た め のB/ XXお よ びB/XEプ ロ ブ を 調 整 し,BlotHybri-dization法 に よ り 各RNA含 量 を 測 定 し た 。 そ の 結 果5-FU処 理 細 胞 で は18Sや32/34SRNA が 減 少 し て45SRNAが 増 加 し,RNAに 取 り 込 ま れ た5-FUがRNAprocessingを 阻 害 す る こ と が 確 認 さ れ た 。 こ れ に 対 し,ECyd処 理 細 胞 で は ECyd濃 度 の 増 加 に っ れ て45Sだ け で な く各 分 子 量 のRNA量 が 減 少 し た 。 こ の 減 少 は5-FUと 異 な りECydがrRNAの 生 合 成 そ の も の を 即 ちRNA polymeraseを 阻 害 し て い る と 推 定 さ れ た 。 そ し て そ の50%阻 害 濃 度 は約20nMで あ っ た(Fig.14)。 次 にinvitroで 部 分 精 製 し た ヒ トRNApolyme一196プ リ ン ・ピ リ ミ ジ ン代 謝 第22巻 第2号(平 成10年) Fig.12 Distributionofτr忙iatedProductsinTumorFollowingi.v.Administration of3H・EiCydintoLX・1HumanLungCancer・bearingNudeRats Fig.13HumanRibosomalDNA〔rDNA) 幽「 raηscriptionatUnit Fig.14EffectofECydand5-FUonPre・rRNAProcessing inHCT・15HumanColonCancerCells raseHお よ び 皿 を 使 用 し,363n七 のTranscrip七 を 生 成 す るtemp!eteを 用 い て0。4mMCTPを 含 む XTPと0.052∼1.3mMのECTPを 反 応 さ せ た 。 そ の 結 果RNApolymersell反 応 はECTP濃 度 を 増 す に し た が っ て 阻 害 さ れ た 。Fig.15にRNApoly一 meraseに 対 す る 阻 害 結 果 を 示 す が,こ のillvitro 条 件 で のIC5。は 各 々O.14(pol.H)及 び0.26mM (poL皿)で あ っ た 。 ま た 我 々 は こ のECydの 殺 細 胞 作 用 機 序 の 細 胞 周 期 依 存 性 に つ い て 検 討 し た 。 ヒ トKB細 胞 を 過 剰
PurineandPyrimidineMetabolismVol.22No.2(1998)197
Fig.151nhibitoryEffectofECTPonRNATranscription usingHumanRNAPolymerase皿 Fig.16 CytotoxicEffectofECydandF3dThdonKBCells SynchronizedwithExcessThymidine Postaddittontimeofdrugs〔h} チ ミ ジ ン で 処 理(培 養)し てS期 同 調 細 胞 を,ま た チ ミ ジ ン ー コ ル セ ミ ド処 理 し てG2/M期 同 調 細 胞 を 調 製 し,同 調 直 後 よ り,2,4,6,8お よ び10時 間 目 毎 にECydお よ びTrifluorothymidine (F3dThd)ま た はBleomycine(BLM)を90分 作 用 さ せ,72時 間 後 の そ れ ら の 殺 細 胞 効 果 を 判 定 し た 。 Fig.17 CytotoxicEf「ectofECydandBLMonKBCells SynchronizedwithColcemid Postadditiontjmeofdrugs{h} そ の 結 果Fig。16,Fig.17に 示 す よ う にF、dThdがs 期 同 調 直 後 の 細 胞 に,BLMがG、/M期 同 調 直 後 の 細 胞 に 強 い 殺 細 胞 効 果 を 示 す の に 対 し,ECyd の そ れ は 細 胞 周 期 同 調 に 左 右 さ れ る 事 な く ほ ぼ 一 定 で あ っ た 。 こ の 結 果 か らECydは 細 胞 の 周 期 に 依 存 す る こ と な くRNApolymerseを 阻 害 し て 殺198プ リ ン ・ピ リ ミ ジ ン代 謝 第22巻 第2号(平 成10年) Fig.18 RelationshipBetWeenWeeklyDoseofTAS・106and ToxicityinAnimals Dose{mgtm2'w} (副ack)LethalToxicDose{G「ay》MaximumTo1e「anceDose Fig。19 AntitumorEffectsofLow-DoseECydonSC-2 HumanStomachCancerXenograftsinNudeRats
細 胞 効 果 を発 揮 す る と示 唆 され た。
ECYdの 副 作 用 を 考 慮 した臨 床 効 果 予 測
ECydの 臨 床 効 果 を予 測 す る に 当 た っ て は,マ
ウ ス,ラ
ッ トで の抗 腫 瘍 効 果 の み で な く,小 お よ
び大 動 物 で の毒 性 発 現 量 とを関 連 づ けて 予 測 す る
必 要 が あ る。 我 々 は ラ ッ トの み で な く イ ヌ及 び サ
ル で の ス ク リー ニ ング 毒 性 試 験(4周)を
実 施
し,用 量 規 定 毒 性 及 び 最 小 毒 性 発 現 量(ま た は
最 大 安 全 投 与 量)は,ほ
ぼ一 定 で そ の 用 量 は 約
2/㎡/weekと
考 え られ た(Fig.18)。
ま たECyd
の主 要 な毒 性 は 白血 球 減 少 と消 化 管 障 害 で あ り,
他 の代 謝 拮 抗 剤 の 毒 性 と同 質 で あ った。 この検 討
で得 られ た用 量 を ラ ッ トの 投 与 量 に換算 しな お し,
Fig.3で 示 さ れ た 用量 と と もに 再 度 ヒ ト腫 瘍 株 に
対 す る効 果 を調 べ た 。 その 一 例 をFig.19に 示 した
が,1/10以
下 の用 量 に もか か わ らずECydは
強 い
抗 腫 瘍 効 果 を 示 した(86.1%IRvs92.5%IR)。
ま た体 重 変 化 か ら見 た 副 作 用 は 殆 ど 観 察 さ れ
ず,ECydは
幅 広 い効 果 発 現 域 を有 し副 作 用 を考
慮 して も十 分 臨 床 で の効 果 が期 待 で き る代 謝 拮 抗
剤 と思 わ れ る。
ま とめ
従 来 の ピ リ ミジ ン系 代 謝 拮 抗 剤 で は充 分 な 臨床
PurineandPyrimidineMetabolismVol.22No.2(1998)199
効 果 が 得 ら れ に く い,所 謂 難 治 性 癌 に 対 して も有 効 性 の 期 待 で き る 新 規 な 薬 剤 を 開 発 す る た め に は,DNA合 成 の み で な くRNA合 成 阻 害 を も考 慮 に 入 れ た 新 し い 分 子 設 計 が 必 要 で あ り,こ の 観 点 か ら我 々 は リ ボ ー ス タ イ プ の 抗 腫 瘍 性 ヌ ク レ オ シ ド の 合 成 を 試 み,3'-Ethynylcytidine(ECyd;TAS-106)を 見 出 し た 。 こ のECydは,invitroお よ びinvivoで 種 々 の ヒ ト固 形 癌 由 来 癌 細 胞 株 に 対 して 強 い 殺 細 胞 効 果 お よ び 抗 腫 瘍 効 果 を 示 し,そ の ス ペ ク ト ル の 広 さ か ら臨 床 で の 種 々 の 癌 に 対 す る 効 果 が 期 待 さ れ た 。ECydは 細 胞 内 で,癌 に 非 常 に 高 いUrd/Cydkinaseに よ っ てリン酸 化 され,更
に速 や か に代 謝 さ れ てECTPと
な った後,異
化 代 謝(分 解)を 受 け る こ と な く細 胞
内 で持 続 し,ETCPが
細 胞 周 期 に依 存 す る こ と な
く核 のRNApoly-meraseを
持 続 的 に阻 害 す る こ
と に よ って 強 い 殺 細 胞 効 果 を 発揮 す る と推 定 さ れ
る。 ま たECydは 細 胞 内 で の 脱 ア ミノ化 等 の 異 化
代 謝 を受 け難 い こ とか ら,こ れ ら もECydの
抗 腫
瘍 効 果 の強 さに 寄与 して い る と思 わ れ る。Fig.20
に現 在 ま で に得 られ た 結 果 か ら推 定 したECydの
代 謝 活 性 化 経 路 及 び作 用 点 を示 す 。 この 図 か ら
ECydは 他 の ヌ ク レオ シ ド系 代 謝 拮 抗 剤 と違 っ て
RNA生
合 成 を阻 害 す る薬 剤 と位 置 付 け られ る が,
本 薬 剤 の 基 礎 で の副 作 用 を考 慮 した抗 腫 瘍 効 果 の
potenncyか
ら も臨 床 で の 有 効 性 が 充 分 期 待 で き
る薬 剤 で あ る。
謝
辞
本 代 謝 拮 抗 剤ECydは
北 海 道 大 学 薬 学 部 ・松 田
教 授 らに よ って 合成 され,ま た 金沢 大 学 が ん 研 究
所 ・佐 々木 教 授,田
中 助 教授 らに よ って そ の高 い
抗 腫 瘍 性 が見 出 され,さ
らに これ らの施 設 に加 え
て,岡 山 大 学 薬 学 部
綿 矢 教 授 ら と我 々 の研 究 に
て詳 細 な代 謝,作 用 機 序 お よ び抗 腫 瘍 効 果 等 が 検
討 され た。 本 シ ンポ ジウムで の発表 は これ らの デ ー
タを ま と め た もの で あ り,こ こに諸 先 生 に感 謝 の
意 を表 します 。
Fig.20 MetabolicActivationandAntitumorMechanismofECyd(TAS・106}文
献
1 ) Hattori
H, Tanaka M, Fukushima
M et
al : Nucleosides and Nucleotides.
158. 1- (3-
CEthynyl- /3
-D- ribo-pento f uran o sy0-cytosine,
1-(3- C-Ethynyl- /8
-D-ribo-pentofuranosyl)
uracil,
and their nucleobase analogues
as
new potential multfunctional
antitumor
nucleosides with a broad spectrum of activity.
J Med Chem, 39, 5005-5011, 1996.
2) Tabata S, Tanaka M, Matsuda A et ak :
Antitumor effect of a novel multifunctional
antitumor
nucleoside,
3 '-ethynyl-cytidine,
on human cancers. Oncol. Rep, 3, 1029-1034,
1996.
3) Takatori S, Matsui 0, Kanda H et al :
Antitumor mechanisum of 3 '-ethynylcytidine
(ECyd) and 3 '-ethynyluridine
(EUrd).
Nucleic Acids Symposium
Series,
35, 209-
210, 1996.
4)田 中 基 裕,田 畑 敏 松 田 彰 他:新 規 多
機 能 性3'一 エ チ ニ ル ヌ ク レオ シ ドの 抗 腫 瘍 性 と そ の 作 用 機 構 。 癌 と化 学 療 法,24,476-482, 1997.
200プ リ ン ・ピ リ ミ ジ ン代 謝 第22巻 第2号(平 成10年)
1シ ンポ ジ ウム
ara-C,そ
の 誘 導 体 の 臨 床 応 用 に お け るPharmacokinetics
及 びPharmacodynamicsの
意 義
上 田 孝典
山内
高弘
岸
慎治
中村
徹
は じめ に
核 酸 代 謝 拮 抗 剤 は,hydroxyureaな
どの ご く一
部 を の ぞ き,大 部 分 生 理 的 核 酸 前 駆 物 質 と類 似 の
構 造 を 有 し,同 じ代 謝 系 で 活 性 化 され,そ
の 際 対
応 す る正 常 中 間 代 謝 物 の酵 素 反 応 を阻 害 す る。 さ
ら に一 部 は,高 分 子 核 酸 に転 入 しDNA,RNAの
合 成,機 能 を阻 害 し,抗 腫 瘍 効 果 を発 揮 す る。 不
活 性 化 の 過 程 につ いて も同 様 の 経 路 が 考 え られ る
1) 。 新 規 抗 が ん 剤 の 臨 床 応 用 に あ た って は,培 養 腫 瘍 細 胞 株 あ る い は 動 物 実 験 系 の レ ベ ル で 有 効 性 ・ 毒 性 に つ い て 検 討 さ れ た の ち に,ヒ トで の 臨 床 治 験 が 行 わ れ る 。 こ の 際,各 種 抗 が ん 剤 の 中 で,上 述 した 実 験 細 胞 系,実 験 動 物 系 の レ ベ ル で は,ヒ トに お け る 有 効 性,安 全 性 が 最 も予 測 し に く い 薬 剤 が 代 謝 拮 抗 剤 で あ り,こ れ は,薬 物 代 謝 の 過 程 が 動 物 種 に よ っ て 大 き く異 な る こ と に よ る2)。 ヒ トに 限 っ て 効 果 ・毒 性 を 予 測 す る 際 も同 様 の こ と が 考 え ら れ,interpatientvariabilityが 大 き な 薬 剤 群 と 言 え る 。 この た め,そ の 臨 床 応 用 に あ た っ て は ヒ トに お け るpharmacokinetics,pharmaco. dynamicsの 正 し い 把 握 が 特 に 重 要 で あ る 。 今 回 我 々 は 代 謝 拮 抗 剤 に 属 す る 代 表 的 抗 白 血 病 剤 で あ る1一 β 一D-arabinofuranosylcytosine(ara-C)及 び そ の 誘 導 体 に つ い て,こ の 観 点 よ り の,有 効 性 の 増 強 を 目 標 と し た 我 々 の 検 討 結 果 を 述 べ る 。 1.脱 ア ミ ノ 抵 抗 性 の 獲 得 ara-Cは 生 体 内 で 肝 ・腎 ・血 漿 中 に 大 量 に 存 在 す るcytidinedeaminaseに よ り不 活 性 化 物uracil arabinoside(ara-U)に 代 謝 さ れ,急 速 に 減 衰 す る 。 こ の こ と は 時 間 依 存 性 の 薬 剤 で あ るara-C に と っ て 大 き な 短 所 で あ り,脱 ア ミ ノ 拮 抗 性 の 薬 剤 の 開 発 が 試 み ら れ た 。 本 邦 で 開 発 さ れ たN先 behenoyl-ara-Cは,こ の 面 で 成 功 し,臨 床 応 用 さ れ て い る 薬 剤 で あ る 。 本 剤 は,4位 の ア ミ ノ 基 に 長 鎖 の 脂 肪 酸 で あ る ベ ヘ ニ ン酸 が 結 合 す る こ と に よ り,脱 ア ミ ノ 抵 抗 性 と 共 に 脂 溶 性 の 薬 剤 で あ る(図1)。 こ の た め,脂 質 親 和 性 の 強 い 赤 血 球 膜 や 血 漿 蛋 白 特 に β一リボ 蛋 白 分 画 に 結 合 し,こ れ らのreservoir作 用 と 相 ま っ て,ara-C徐 放 性 を 示 した3●4)。 近 年 のara-C持 続 静 注 の 普 及 に よ り, そ の 意 義 を 疑 問 視 す る傾 向 も あ る が,短 時 間 の 点 滴 投 与 で 長 時 間,ara-C濃 度 を 維 持 出 来 る 本 剤 の 特 性 は,次 第 に 外 来 診 療 が 重 要 視 さ れ る 現 在 に あ っ て,十 分 な 意 義 を 有 す る も の と 思 わ れ る。 2."新 投 与 法"の 開 発 抗 腫 瘍 剤 は 一 般 に 有 効 域 と安 全 域 が 近 接 し て お り,限 ら れ た 投 与 法 に よ っ て そ の 効 果 が 評 価 さ れ る こ と が 多 い 。 言 い か え れ ば,投 与 法 の 工 夫 に よ り,新 し い 効 果 を 発 揮 す る可 能 性 を 秘 め て お り, こ の 点 の 検 討 も 重 要 な 課 題 で あ る 。 我 々 はara-C に つ い てvanProoijenら の 報 告5)を 参 考 に 通 常 福 井 医 科 大 学 第 一 内 科TakanoriUeda,TakahiroYamauchi,ShinjiKishiand ToruNakamuraPurineandPyrirnidineMetabolismVol.22No.2(1998)201
図1.ara-C誘 導 体 の化 学 構 造 (A)N4-acyi--ara-Cl(B)stearyl-ara-CMP 量(100∼200mg/㎡)の10倍 程 度 の 中 等 量i療 法 (1.Og/㎡)を 行 い,寛 解 症 例 に お い て は そ の 寛 解 期 間 の 延 長 傾 向 を,薬 剤 耐 性 例 に お い て は そ の 克 服 効 果 を 認 め た 。 中 枢 神 経 系 に 対 す る 薬 剤 の 移 行 と 滞 留 も 確 認 し,中 枢 神 経 浸 潤 例 に お い て は,治 療 効 果 も 認 め た6'7)。 一 方,通 常 量 の1/10程 度 の 量 を 用 い る 少 量 療 法 も低 形 成 性 白血 病 や 骨 髄 異 形 成 症 候 群 に有 効 で あ り,一 部 に は,分 化 誘 導 効 果 が 示 唆 さ れ た 。 我 々 は,少 量 投 与 時 も,一 旦 は, 十 分 にDNA合 成 を 阻 害 し 得 る 濃 度 に 到 達 す る こ と よ り,緩 徐 な 殺 細 胞 効 果 を 推 測 し て い る8)。 3.経 ロ 投 与 薬 の 実 現 ヒ トの 腸 管 や 肝 で は,cytidinedeaminase 活 性 が 高 値 を 示 し,ara-Cは そ のfirstpass rnetabolismの た め 経 口 投 与 は,困 難 と さ れ て い た 。 N4-palmitoyl-ara-Cは,動 物 実 験 系 で 有 効 性 を 示 し,臨 床 投 与 に お い て も,一 ・部 に 我 々 の 施 設 も 含 め 有 効 例 を 認 め た が,十 分 な 有 効 率 が 得 ら れ ず 一 般 臨 床 で 用 い ら れ る に 至 ら な か っ た 。 cytarabineocfosfate(stearyl-ara-CMP,SPAC) は,ara-Cの 中 間 代 謝 物ara-CMPの5'の 位 置 に 長 鎖 脂 肪 酸 が 結 合 し た 構 造 を 有 す る 。本 剤 は 脱 ア ミ ノ 抵 抗 性 で 腸 管 よ り の 吸 収 も比 較 的 良 好 で あ り, ヒ ト に お い て は,経 口 投 与 で β相 半 減 期32時 間 と 血 中 に 極 め て 長 時 間 留 ま っ た 。 放 出 さ れ るara-C も半 減 期32時 間 と長 時 間 滞 留 し,臨 床 的 に もara-C少 量 療 法 に 匹 敵 す る 効 果 を 得 た(図2)8)。 図2.stearyl-ara-CMP(500mg/m2)経 口 投 与 後 の 血 漿 中(上 段),尿 中(下 段)の 薬 剤,お よ び 代 謝 物ara-C, ara-Uの 推 移 。 尿 中 に はstearyl-ara-CMPは 検 出 さ れ な か っ た 。 ●,steary卜ara-CMP;○,ara-C;△,ara-U.6名(尿 は 5名)の 患 者 の 平 均 値 お よ び 標 準 偏 差 を 示 した8)。202プ リ ン ・ピ リ ミジ ン代 謝 第22巻 第2号(平 成10年) 4.血 中 濃 度 自 動 シ ミ ュ レ ー タ ー の 応 用 抗 腫 瘍 剤 の 臨 床 投 与 時 に,培 養 細 胞 系 或 い は 動 物 実 験 系 に お け る感 受 性 結 果 が 必 ず し も反 映 さ れ な い こ と が し ば しば 経 験 さ れ る 。 そ ゐ 大 き な 原 因 の 一 っ と し て,ヒ トに お け るpharmacokinetics を 実 験 条 件 に 組 み 入 れ る こ と の 困 難 性 が あ っ た 。 我 々 は,大 屋 ら が,抗 菌 療 法 の 効 果 検 討 の た め 開 発 し た 血 中 濃 度 自 動 シ ミ ュ レ ー タ ー を 抗 が ん 剤 に 応 用 す る こ と に 成 功 し た 。ara-Cに お い て は,静 置 条 件 下 で の 培 養 実 験 系 で は,薬 物 代 謝 の 影 響 に よ り そ の 抗 腫 瘍 効 果 を 正 確 に は 反 映 し得 な い こ と を 示 し,一 ・方 シ ミ ュ レ ー タ ー 条 件 下 で 明 瞭 な 時 間 依 存 性 を 認 め る こ と を 明 らか に し た(岸 慎 治 ほか, 投 稿 中)。 5。intracelIularpharmacokineticsの 重 要 性 ara-Cは 主 要 部 分 がcytidinedeaminaseに よ り不 活 性 化 さ れ る 一 方,細 胞 内 でdeoxycy七idine kinaseな ど に よ り活 性 化 さ れ,中 間 活 性 代 謝 物 ara-CTPに 代 謝 さ れ る 。 本 代 謝 物 を は じ め と し て,ヌ ク レオ チ ドは 一 般 に 細 胞 内 に 留 ま る性 質 を 有 す る た め,ま た 測 定 感 度 の 問 題 も あ り,従 来 定 量 が 困 難 で あ っ た 。 我 々 は,HPLC法 とRIA法 を 組 み 合 わ せ たara-CTPの 微 量 定 量 法 を 開 発 し(表 1)9),細 胞 内 のara-CTP量 を 通 常 量 ・少 量 療 法 も 含 め,AUC(areaunderthecurve)と し て 求 め 比 較 検 討 した 。preliminaryに は 細 胞 内ara-CTP 量 は 血 中ara-C濃 度 と 必 ず し も相 関 せ ず,一 方, 治 療 効 果 と は 血 中ara-C濃 度 よ り も 相 関 す る 傾 向 が 示 唆 さ れ,そ の 重 要 性 が 推 測 さ れ た(山 内 高 弘 ら,投 稿 中)。 お わ り に 代 謝 拮 抗 剤 に お い て は,ヒ トに お け るpharma-cokinetics,pharmacodynamicsに つ い て,可 能 な ら細 胞 レベ ル も含 め,か っ 経 時 的 に検 討 す る こ と が,新 規 薬 剤 の 開 発 や 合 理 的 化 学 療 法 の 確 立 に 重 要 で あ る こ と をara-Cの 検 討 結 果 を 用 い 示 唆 し た(文 部 省 科 学 研 究 費 の 助 成 を 受 け た)。 (趣 響 ↑ O ,器 晋 認 羅 恨 目 皿 彗 爵 腿 露 柵 腫 e 鰹 坤 報 章 癬 鵬 e Ψ b 餐 、価 ﹂⑩ .承 .窒 溢 。。 。・邸 ℃ 自 馨 咽 a o 日 雪 零 揖 日 。 b 零 鼠 将 峯 8 宕 。 。 b ≧ ω 一 憲 名 箪 ρ自 . oり ( ︻︼ ≧ 摘 O 口 O 窯 口 口 つ 甥 口 邸 と O 酒 口 o 漏 口 ￡ .↑ ■ 、 の Q Σ .ヨ O 璃 o ω 咽 。。 B Q 窃 謁 三 .Q ρ自 , 目 ≧ Q 属 日 o 曽 〇 一 ヨ 8 器 bo ρ o 臥 日 Q 窟 Ω 碧 ゴ ﹀ σ 悼8 焉 。 頸 の 。。 邸 一 。 韓 臨 台 衷 日 o 着 。 一 〇 ぢ 。 ε o 。。 8 超 。 臼 吻 .N ﹄ ℃ 葱 .寸 国 .d Σ 心 .口 O 窟 均 。陰 餐 腰 も 邸 触 O § 。傷 o 召 ﹂ 0 唱 く q
PurineandPyrimidineMetabolismVo!.22No
.2(1998)203
文 献
1.上 田 孝 典,津 谷 寛:癌 化 学 療 法 剤 の 種 類 と
作 用 機i序,血 液 ・腫 瘍 科35(Suppl):1-19, 1997.
