内分泌甲状腺外会誌 32(2):74-79,2015 特集 1 乳癌薬物療法の新展開 分子標的薬の治療標的と作用メカニズム 兵庫医科大学乳腺 内分泌外科 樋口智子三好康雄 Molecular targeted therapy in breast cancer Mechanism of action

内分泌甲状腺外会誌　32（2）：74-79，2015

乳癌薬物療法の新展開

特集１

分子標的薬の治療標的と作用メカニズム

樋口　智子

三好　康雄

Molecular targeted therapy in breast cancer ―Mechanism of action―

Tomoko Higuchi and Yasuo Miyoshi

乳癌の分子標的薬は， PI3K/AKT/mTOR経路， HER2（ヒト上皮増殖因子受容体２型），血管新生因 子などを標的に開発されている。 ER（エストロゲン受容体）陽性乳癌の内分泌療法耐性機序に mTORの 活性化が関与しており，すでに mTOR阻害薬の everolimusは臨床の場で用いられている。また， PIK-3CAには高頻度で遺伝子変異が生じており， PI3K阻害薬も開発段階にある。 mTORと PI3Kでは阻害効 果に差が認められることから，どの分子が治療標的か，バイオマーカーの同定は重要である。抗 HER2 抗体医薬の trastuzumabに対する耐性機序にはリガンド依存的な HER2-HER3シグナルの活性化が関与し ており， HER3との結合部位を認識する抗体医薬の pertuzumabはこのシグナルを阻害する。また， trastuzumabに抗癌剤を結合したtrastuzumab emtansine（T-DM1）は，細胞膜のHER2と伴にインター ナリゼーションによって取り込まれ，リソソームで分解されることで遊離した emtansineが抗腫瘍効果 を発揮する。このように everolimusや pertuzumabは活性化シグナルの阻害で治療効果を得るのに対し， T-DM1は細胞内への取り込みと分解効率が効果に影響すると推測される。

Key words：　乳 癌（breast cancer），分 子 標 的 薬（molecular targeted therapy），シ グ ナ ル 伝 達 経 路

（signaling pathway） はじめに 分子標的薬とは特定の分子を標的として開発された薬剤 であり，標的分子の機能を抑制することで治療効果を得る ものである。癌に対する分子標的薬では癌の増殖や進展に 必須の分子が標的となり，今後の治療の中心となるものと 期待されている。通常分子標的薬ではその機能を抑制する ことで癌細胞には致命的な影響を及ぼすものの，正常細胞 には影響が少ないことが条件となる。癌で特異的に活性化 別冊請求先：〒663-8501　兵庫県西宮市武庫川町１ -１ 兵庫医科大学乳腺・内分泌外科　三好康雄

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している分子や，正常細胞に存在する２つの経路のうち， 癌では１つの経路しか機能していないもの（合成致死）を 対象に開発されてきた。従って，癌細胞に対して高い効果 と低い有害事象が期待されるものの，実際には正常細胞も 影響を受けるため，その薬剤特有の有害事象が発生する。 分子標的薬には低分子化合物である低分子医薬と，モノ クローナル抗体からなる抗体医薬，さらに抗体と薬剤を結 合させた抗体薬物複合体が存在する。低分子医薬は分子量 300～500であり，チロシンキナーゼ阻害薬，マルチキナー ゼ阻害薬， CDK阻害薬，プロテアソーム阻害薬などが含 まれ，いずれも標的分子の活性を阻害する。抗体医薬は分 子量50～70万の蛋白であり，可変領域のうち相補性決定領 域は，マウス由来でその他はヒト由来のヒト化抗体と，完 全なヒト型のヒト抗体が含まれる。抗体医薬は細胞内には

表1 . サブタイプ別の主な遺伝子変異の頻度（［２］より抜粋）

遺伝子 変異の頻度

luminal A luminal B HER2-enriched basal-like

PIK3CA 45％ 29％ 39％ ９％ TP53 12％ 29％ 72％ 80％ GATA3 14％ 15％ ２％ ２％ MAP3K1 13％ ５％ ４％ ０％ MAP2K4 ７％ ２％ ２％ ０％ MLL3 ８％ ６％ ７％ ５％ PTEN ４％ ４％ ２％ １％ PIK3R1 0.4％ ２％ ４％ ０％ AKT1 ４％ ２％ ２％ ０％ FOXA1 ２％ ２％ ２％ ０％ RUNX1 ５％ ２％ ４％ ０％ 浸透しないため，細胞膜表面の受容体（細胞外領域）や血 液中の蛋白を認識して結合する。そして，膜受容体に対す る抗体は標的蛋白と結合することでその機能を阻害するば かりでなく，抗体を介して ADCC活性（抗体依存的細胞傷 害）や CDC活性（補体依存性細胞傷害）も誘導すること で抗腫瘍効果を発揮する。このように低分子医薬は活性阻 害によって治療効果をもたらすのに対し，抗体医薬ではさ らに抗体に依存した細胞傷害による治療効果も期待される。 本稿ではER（エストロゲン受容体）陽性乳癌とHER2（ヒ ト上皮増殖因子受容体２型）陽性乳癌にフォーカスし，最 も開発が進められている分子標的薬に関して，その作用メ カニズムを中心に解説する。 1　乳癌のサブタイプと活性化シグナル 乳癌における治療標的は，活性化しているシグナル伝達 経路や変異遺伝子によって翻訳される蛋白，あるいは遺伝 子の変異や欠失によって生じる機能喪失を利用した合成致 死である。網羅的な遺伝子発現解析の結果，乳癌は lumi-nal A，lumilumi-nal B，HER2-enriched，basal-likeの ４ つ の サブタイプに分類される［１］。そして， luminal乳癌では 通常ERが陽性で，HER2-enriched乳癌ではHER2遺伝子の 増幅が認められることから，両シグナル経路の活性化は乳 癌のバイオロジーを規定する重要な因子と考えられる。そ して，エストロゲンシグナルを阻害する内分泌療法と， HER2に対する抗 HER2療法は，乳癌治療の根幹をなして いる。 一方，次世代シークエンサーを駆使して網羅的に乳癌の 体細胞変異を解析した結果，PIK3CA（phosphatidylinosi -tol-4，5-bisphosphate 3-kinase，catalytic subunit alpha） （36％），TP53（37％），GATA3（11％）遺伝子に高頻度 で変異が生じていた［２］。その他の遺伝子（ MAP3K1， MAP2K4，MLL3，CDH1，PTEN，PIK3R1，AKT1など） に認められた変異は，いずれも 10％以下であった。 ER陽 性乳癌ではエストロゲンシグナルの制御に関与する因子の 遺伝子（GATA3，FOXA1，RUNX1など）に変異が認め られるものの，その頻度は高くない。PI3K（phosphati -dylinositol 3-kinase）/AKT（protein kinase B）/mTOR （mammalian target of rapamycin）経路は，細胞増殖， 細胞死の抑制，遊走や血管新生など多岐にわたる作用に関 与している。そして， PIK3CAをはじめこの経路に関与する PTEN，PIK3R1，AKT1遺伝子に変異が生じており（表1） （図1），この経路の変異は乳癌において極めて重要な働 きをしていることを示している。 TP53遺伝子はアポトー シスの誘導や，細胞周期の停止に関与する癌抑制遺伝子で あり，高頻度で機能を喪失する遺伝子変異が認められてい る。さらに MDM2は p53の活性の抑制や分解に関与し，乳 癌において遺伝子増幅が生じている［２］。サイクリン D1 は，サイクリン依存性キナーゼ（ CDK） 4/6と結合するこ とで Rbをリン酸化し，その結果 E2Fによる転写が活性化 して細胞周期は G1期から S期へ移行する（図1）。この経路 に関しては，CCND1（cyclin D1）の遺伝子増幅が生じて おり［２］，癌で細胞周期が促進されている。 このように乳癌においては PI3K/AKT/mTORシグナル 経 路，MAPK/JNKシ グ ナ ル 経 路，TP53/MDM2経 路， CDK4/6-Rb経路に関与する遺伝子に体細胞変異が生じて いる。これらの遺伝子変異は細胞死や細胞周期を制御して いる経路に属しており，変異によって細胞死の抑制や細胞 周期を促進する結果として，癌の増殖や進展に関与してい るものと推測される。興味ある点として遺伝子変異の生じ ている頻度は乳癌のサブタイプによって異なり， PIK3CA 遺伝子変異は basal-likeタイプで少なく， TP53遺伝子変異 は luminalタイプにおいて低頻度であり，遺伝子変異とサ ブタイプには相関が認められる（表1）。また，TP53と PIK3CAの遺伝子変異は別々の乳癌に生じており，それぞ れの変異が乳癌の発生メカニズムに与える影響を考える上 で重要な所見である。このように乳癌ではエストロゲンや HER2などのサブタイプを規定するシグナルの活性化と， 遺伝子変異の両方によってバイオロジーが規定されている

Receptor tyrosine kinase

E2F

AKT

TSC1

TSC2

Rheb

MAP3K1

mTOR

Raptor

GβL

PTEN

p85

PIK3CA

mTORC1

PI3K

MAP2K4

JNK

TP53

Rb1

MDM2

CDK4 CCND1

Cell death

JUN

#

#

#

#

#

Cell cycle progression

図1 . 乳癌で変異の認められる遺伝子とシグナル伝達経路のシェーマ （#：開発中の薬剤の治療標的） ものと推測される。 2　ER陽性/HER2陰性乳癌における分子標的薬 1）PI3K/AKT/mTOR経路に対する分子標的薬 ER陽性乳癌ではエストロゲンシグナルに加え， PI3K/ AKT/mTOR経路が極めて重要な働きをしている。 Lumi-nal B乳癌では lumiLumi-nal A乳癌に比べてこの経路が活性化し ており［２ ,３］，また，内分泌療法の耐性機序にも関与し ている。培養細胞（ MCF-7）を長期間エストロゲンを枯 渇させた状態で培養すると（ LTED）エストロゲンがない 状態でも増殖可能となり，この時には AKTの活性化が生 じている［４］。さらにアロマターゼ阻害薬のレトロゾール による術前内分泌療法では，レトロゾール耐性の腫瘍にお いてPI3K，AKT，mTORの mRNAの発現が亢進し，活性 化 の 指 標 で あ る リ ン 酸 化 AKT（ pAKT） と リ ン 酸 化 mTOR（pmTOR）の発現も高くなっていることから［５］， PI3K/AKT/mTOR経路の活性化が耐性に関与していると 考えられる。従って，この経路の阻害は有力な治療戦略と なり，mTORC1阻害薬の everolimusはすでに我が国にお いても市販されている。現在 PI3K阻害薬（ Pan-PI3K阻害 薬，PI3K α阻害薬，PI3K/mTOR阻害薬），AKT阻害薬， mTOR阻害薬（mTORC1阻害薬，mTORC1/2阻害薬）の 有効性を検証する臨床試験が行われている（図1）。 この経路の分子標的薬は原則として内分泌療法と併用さ れ，いずれの分子標的薬に関しても PI3K/AKT/mTOR経 路を阻害する目的で開発されているものの，どの分子の機 能を阻害するかによって，その効果は異なることが予想さ れる。mTORの活性化は下流分子のp70S6K1（p70-S6キ ナーゼ１）を介して ERのセリン 167をリン酸化し， ERの エストロゲン非依存的な転写を誘導する結果として内分泌 療法耐性となる［６］。そして， mTOR阻害薬を併用する ことで内分泌療法の感受性は回復することが示されてい る［７］。しかし， mTOR阻害薬は ERのリン酸化を抑制す るだけではなく，蛋白の合成，細胞増殖，オートファジー の抑制，血管新生など， mTORそのものの機能を抑制す ることも治療効果に関与している。興味あることに，培養 細胞を用いた検討では mTOR阻害薬（ RAD001）ではアポ トーシスは誘導されないが， PI3K阻害薬（ BKM120）を 用いるとアポトーシスが誘導される［８］。さらに，内分泌 療法耐性の移植モデルにおいて，SERD（selective estro-gen receptor downregulator）であるfulvestrant，PI3K阻 害薬（ BKM120）をそれぞれ単剤で用いた場合には増殖は 抑制されるものの縮小はしていない。しかし，両者を併用 することで著明な腫瘍の縮小効果が得られている［４］。こ の時，fulvestrantでは増殖マーカーの Ki67は低下するもの の，アポトーシスの指標である cleaved caspase-3/7の発 現は誘導されなかった。一方， PI3K阻害薬では Ki67の低 下は認められなかったが，cleaved caspase-3/7の発現は

有意に亢進した。この結果は，エストロゲンシグナルが細 胞増殖を， PI3Kの活性化が AKTを介してアポトーシスの 抑制を制御していることを示しており，両方のシグナルを 阻害することで顕著な腫瘍縮小効果が得られたと考えられ る。この報告ではエストロゲンシグナルと PI3Kシグナル は別々の機能に関与しているが，両者にはクロストークが 存在し，症例ごとにその程度は異なっているものと推測さ れる。 このように，PI3K/AKT/mTOR経路においても，分子 の活性化の程度はそれぞれ異なっている可能性があり，分 子標的薬の効果に影響すると予想される。 Loiらの報告で は術前療法において， mTORC1が活性化している群では アロマターゼ阻害薬のletrozoleにmTOR阻害薬（everolim -us）を併用するとより Ki67が低下したが， mTORC1の活 性化がない群では everolimusの併用効果は認められなかっ た［９］。このようにmTORの活性化は，everolimusのバイ オマーカーとなる可能性がある。一方， PIK3CAの遺伝子 変異が存在しても，必ずしも mTORの活性化は生じてい ないことが示されている［10］。培養細胞における検討では， PI3K阻害薬のIC50（50％阻害濃度）は PIK3CA遺伝子変 異を有する細胞株で低いことが示されており［ 11］， PIK-3CA遺伝子変異は PI3K阻害薬の効果を予測するバイオマ ーカーとなるかもしれない。さらに， PIK3CA遺伝子変異 では AKTの活性化が示されており［10］，PIK3R1や AKT1 の遺伝子変異によっても AKTの活性化が生じると予想さ る。現在 PIK3CA遺伝子変異を有する ER陽性乳癌を対象 に， AKT阻害薬（ MK-2206）の臨床試験が行われている （National Cancer Institute ClinicalTrialsgov. Identifier NCT01776008）。

2）その他の経路に対する分子標的薬

最近注目されているのが， CDK4/6阻害薬である。 Cy-clin D1の遺伝子増幅はluminal B乳癌の58％，luminal A乳 癌の 29％に生じていることから［２］， CDK4/6阻害薬によ る治療効果が期待されている。そして， CDK4/6阻害薬の palbociclibと letrozoleの併用は有意に無増悪生存期間を延 長したことから［ 12］，すでに FDAで承認されている。こ のように活性化した分子，あるいは変異の生じている分子 が治療標的として有用と考えられるものの，この点に関し ては臨床検体においての検証が必要であり，治療効果を予 測するバイオマーカーの同定は今後の重要な課題である。 3　HER2陽性乳癌における分子標的薬 1）HER2に対する抗体医薬 このサブタイプの治療標的として最も重要なのは， HER2である。HER2は他のHERファミリー受容体（HER1， HER3， HER4）と違って，リガンドが存在しない。抗 HER2薬としては， HER2のドメインⅣを認識するヒト化 抗体の trastuzumabと，HER2の細胞内チロシンキナーゼ 活性を可逆的に阻害する低分子化合物の lapatinibが用いら れてきた。 HER2は HER2との二量体（ホモダイマー）を 形成するだけでなく，ドメイン Ⅱを介して主として HER3 と二量体（ヘテロダイマー）を形成することが可能である。 そして，HER3のリガンド依存的な HER2-HER3ヘテロダ イマーの形成は trastuzumabに対して耐性となるものの， ドメインⅡに対するヒト化抗体の pertuzumabによってこ のシグナルは阻害される［13］。すでに trastuzumabと per-tuzumabの併用は，臨床の場で用いられている。 2）T︲DM1（trastuzumab emtansine）の作用機序と 効果予測 DM1（メイタンシン誘導体）は，タキサンより百倍強 い抗腫瘍効果を発揮する非常に毒性の強い微小管重合阻害 剤である。このDM1をMCCリンカー（maleimidomethylcy -clohexane-1-carboxylate）で trastuzumabに結合させたの が，T-DM1（trastuzumab emtansine：kadcyla）である。 T-DM1は HER2に結合すると，インターナリゼーション によって細胞質に取り込まれ，リソソームによって加水分 解を受けることで， DM1（Lys-emtansine）が放出される。 そして，遊離した DM1が微小管の重合を阻害することで 抗腫瘍効果を発揮する。このように DM1は trastuzumabと 結合している状態では作用せず，癌細胞内で遊離すること が必要である。興味あることに，培養細胞での検討では同 濃度のフリーの DM1を投与した場合より， T-DM1を投与 した方が増殖抑制効果は強いことが報告されている［ 14］。 この結果は，DM1を trastuzumabに結合させることで，よ り効率的に細胞内に取り込まれていることを示している。 従って， T-DM1の効果に関しては，最終的にどの程度の DM1が細胞内で遊離するか，という点にかかわっている と考えられる。 T-DM1は HER2に結合して初めて細胞内に取り込まれる ことから，HER2陰性乳癌では全く効果は得られない［15］。 また， T-DM1が投与された症例を対象に HER2の発現を 検討した結果， HER2 mRNAが中央値より高い群は，低 い群より無増悪生存期間は良好であった［16］。このように， HER2の発現量は T-DM1の効果に影響すると考えられる。 Gebhartら は trastuzumabを zirconiumで 標 識 し て PET （HER2-PET）を行うことで，HER2の発現をイメージン グした結果を報告している［17］。この報告では治療開始前 に Zr-Trastuzumab PETを行い，T-DM1を３サイクル投 与して RECISTでの効果判定と HER2イメージングの相関 を検討した。その結果，HER2-PET陽性36例中27例（75％） が奏効したのに対し，HER2-PET陰性の17例では２例（12 ％）しか奏効していない。このように HER2の発現量は， T-DM1の効果に強く影響し， HER2のイメージングは， T-DM1の効果予測に有効かもしれない。一方，

HER2-      PET陽性の９例（ 25％）では， HER2が発現しているにも かかわらず奏効していない。 Austinらは，trastuzumabを標識して培養細胞（BT474） で HER2の発現を検討している。その報告によると，細胞 膜に存在する HER2がいったん取り込まれ，その後 30分で 85％は再び細胞膜に出現（リサイクリング）することを明 らかにした［18］。このようにリサイクリングが高率に起こ ると， T-DM1はそのまま HER2に結合した状態で細胞外 に排出される可能性が考えられる。仮に細胞質内に取り込 まれても，リソソームによる分解を受けないと T-DM1は 遊離しないため，治療効果は劣る可能性がある。リソソー ムによる分解には TNF-α，lysosomal vacuolar H +_-ATPase，

Bax inhibitor-1が影響すると言われており［19］，癌細胞ご とに分解効率は異なっているのかもしれない。さらに， DM1は他の抗癌剤と同様に，多剤耐性蛋白（MDR1：mul -tidrug resistance protein 1）によって細胞外に排出される ことから［20］，MDR1が高発現していると，細胞内のDM1 の低下によって効果が劣る可能性も考えられる。 3）その他の分子標的薬 HER2陽性乳癌にもER陽性が含まれ，また他のサブタイ プと同様 PIK3CA， TP53はじめ多くの遺伝子に変異を認 めていることから（表1），エストロゲンシグナルや PI3K/ AKT/mTOR経路の阻害薬も，ER陽性・HER2陰性乳癌と 同様に効果が期待される。 HER2陽性の転移・再発乳癌を 対象として，docetaxel+trastuzumabとpertuzumabあるい は placeboが比較された CLEOPATRA試験において，PIK -3CA遺伝子変異群では，pertuzumab群，placebo群いずれ も正常群に比べて無増悪生存期間は不良であった［21］。こ の結果は，遺伝子変異による PI3K/AKT/mTOR経路の活 性化が予後に影響している可能性を示唆することから，こ の経路の阻害薬も効果が期待される。また， Trastuzum-ab，taxane既治療例の進行乳癌を対象として trastuzumab ＋ vinorelbineに mTOR阻 害 薬（everolimus） と placeboを 比較した BOLERO-3試験において，everolimus群は有意 に無増悪生存期間を延長した［ 22］。しかし， HER2陽性の 進 行 乳 癌 の １ 次 治 療 と し て paclitaxel＋ trastuzumabに everolimusの上乗せ効果を検討した BOLERO-1試験では， 無増悪生存期間の有意な延長は認められなかった［23］。こ の結果から，everolimusは trastuzumabに対して耐性が出 現した後に有効なのかもしれない。現在 HER2陽性の転 移・再発乳癌の１次療法は taxane＋ trastuzumab＋ pertuzumab，２次治療は TDM1が推奨されており［24］，evero -limusは３次治療以降で将来用いられるのかもしれない。 その他， BKM120（PI3-kinase inhibitor）， XL147（ PI3-kinase inhibitor）， MK-2206（ AKT inhibitor）に関して HER2陽性乳 癌を対象とした臨床試験が行われている［25］。 おわりに HER2陽性の転移・再発乳癌の治療選択に関して，以前 は抗癌剤を中心に選択されていた。しかし， pertuzumab と T-DM1の登場により，抗 HER2薬を主体に治療選択が 行われるようになった。将来それぞれのサブタイプに応じ て分子標的薬を中心とした治療選択が行われるかもしれな い。その際，どのような乳癌に効果が得られるのか，感受 性を予測するバイオマーカーの開発は必須である。同時に， それぞれの薬剤に特有の有害事象に対して適切にマネージ メントを行っていくことも極めて重要な課題である。現在 数多くの分子標的薬が開発段階であり，今後臨床応用され ることによって乳癌の予後は確実に改善するであろう。 【文　献】

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