前立腺癌遺伝子治療の現状と展望

前立腺 癌遺伝 子治療 の現状 と展望

那須

保 友,公 文

裕 巳

キ ー ワ ー ド:前 立 腺 癌,遺 伝 子 治 療,ア デ ノ ウ イ ル ス ベ ク タ ー は じ め に 現 在,癌 に 対 す る遺 伝 子 治 療 の 基 礎 な ら び に 臨 床 研 究 は,世 界 中 で 精 力 的 に 実 施 さ れ て お り,前 立 腺 癌 も そ の 例 外 で は な い.前 立 腺 癌 は,病 巣 へ の ア ク セ ス が 容 易 で あ る こ と,治 療 効 果 の 判 定 が 腫 瘍 マ ー カ ー で あ る 前 立 腺 特 異 抗 原(Prostate specific antigen: PSA)を 用 い る こ と で 精 度 よ く行 え る 点 よ り遺 伝 子 治 療 研 究 を 実 践 す る の に 最 も適 し た タ ー ゲ ッ トで あ る.前 立 腺 癌 に 対 す る 遺 伝 子 治 療 研 究 の 進 む 方 向 は 癌 の 遺 伝 子 治 療 全 体 の 進 む 方 向 を示 し て い る と い っ て も過 言 で は な い. 前 立 腺 癌 に 対 す る 単 純 ヘ ル ペ ル ウ イ ル ス ー チ ミジ ン キ ナ ー ゼ(Herpes simplex virus-thymidine kinase: HSV-tk)遺 伝 子 と ガ ン シ ク ロ ビ ル(Ganci clovir: GCV)を 用 い た “自 殺 遺 伝 子 治 療 ” の 米 国 で の 第1相 臨 床 試 験 の 結 果 は,前 立 腺 癌 の み な ら ず, 癌 の 遺 伝 子 治 療 そ の も の の 進 展 に お け る 重 要 な 一 里 塚 とな っ た1).岡 山 大 学 泌 尿 器 科 で は こ の 第1相 臨 床 試 験 の 実 施 施 設 で あ る 米 国 ベ イ ラ ー 医 科 大 学 との 共 同研 究 と し て 本 邦 初 の 前 立 腺 癌 遺 伝 子 治 療 臨 床 試 験 を実 施 し た. 本 稿 で は,当 院 で 実 施 さ れ て い る “自 殺 遺 伝 子 治 寮” に つ い て そ の 現 況 と展 望 を概 説 す る こ と で 前 立 腺癌 に 対 す る 遺 伝 子 治 療 に 関 す る 現 況 と 展 望 と し た い. 癌 遺 伝 子 治 療 の 戦 略 癌 の 遺 伝 子 治 療 に お け る 方 法 の 分 類 と世 界 に お け る 前 立 腺 癌 を 対 象 と した プ ロ トコ ー ル の 数 を表1に 示 す と と も に 以 下 に 主 な 遺 伝 子 治 療 の 概 略 に つ い て 述 べ る。 1)  癌 細 胞 へ の 遺 伝 子 導 入 に よ る殺 細 胞 効 果(自 殺 遺 伝 子 治 療) 遺 伝 子 を 導 入 さ れ た 細 胞 が 何 ら か の メ カ ニ ズ ム に よ り死 に 至 る よ う な 方 法 を 自殺 遺 伝 子 治 療(suicide gene therapy)と 呼 ぶ.導 入 さ れ る遺 伝 子 は,本 来 人 間 に は 無 く,ウ イ ル ス や 細 菌 に 存 在 す る遺 伝 子 で, か つ プ ロ ドラ ッ グ の 形 で は 細 胞 毒 性 を 有 し な い 薬 剤 を,細 胞 毒 性 を 有 す る よ う 活 性 化 さ せ る 機 能 を 有 す る も の で あ る.こ の 遺 伝 子 を癌 細 胞 に 導 入 し て,プ ロ ドラ ッ グ を 投 与 す る と ,そ の 遺伝 子 が 発 現 して い る癌 細 胞 に お い て プ ロ ドラ ッ グ は 細 胞 毒 性 を有 す る 活 性 型 に 変 化 し,癌 細 胞 は 死 に 至 る. 代 表 的 な 自殺 遺 伝 子 治 療 は,単 純 ヘ ル ペ ス ウ イ ル ス チ ミ ジ ン キ ナ ー ゼ(Herpes simplex virus thymidine kinase: HSV-tk)遺 伝 子 と抗 ウ イ ル ス 剤 で あ る ガ ン シ ク ロ ビ ル(Ganciclovir: GCV)の 組 み 合 わ せ で あ る.HSV-tk遺 伝 子 は,単 純 ヘ ル ペ ス ウ イ ル ス に 存 在 す る チ ミ ジ ン キ ナ ー ゼ を コー ド し て お り,こ の 酵 素 は 哺 乳 動 物 細 胞 の 有 す る チ ミジ ン キ ナ ー ゼ と は 異 な る基 質 特 異 性 を 有 し て い る .そ の 基 質 特 異 性 の 違 い を利 用 し て 開 発 さ れ た 抗 ウ イ ル ス 薬 で あ るGCVを _{プ ロ ドラ ッ グ と し て 用 い られ る .遺} 伝 子 導 入 さ れ た 細 胞 内 で 発 現 し たHSV-tkはGCV を 特 異 的 に リ ン 酸 化 し,一 リン 酸 化GCVが つ く ら れ る.そ の 後 細 胞 内 の チ ミ ジ ン キ ナ ー ゼ に よ り段 階 岡 山 大 学 大 学 院 医 歯 学 総 合 研 究 科 泌 尿 器 病 態 学 電 話:086-235-7287 FAX: 086-231-3986 E-mail: [email protected]

的 に リン 酸 化 さ れ 最 終 的 に は3リ ン 酸 化GCVと な り,細 胞 の 持 つDNAポ リ メ ラ ー ゼ を 阻 害 し た り, DNAに 取 り込 ま れDNAの 伸 張 を 阻 害 し,細 胞 を ア ポ トー シ ス に 導 く(図1).遺 伝 子 非 導 入 細 胞 で は, こ の リ ン 酸 化 反 応 の 律 速 段 階 で あ る最 初 の リン 酸 化 反 応 が 起 こ ら な い た め,GCVは 活 性 化 さ れ ず 細 胞 毒 性 を示 す こ とは な い. 表1  癌 に対 す る遺伝 子 治療 の 方法 と前 立腺 癌 遺伝 子治 療 のプ ロ トコー ル数 プ ロ トコー ル数 1.  癌 細 胞 へ の 遺 伝 子 導 入 に よ る殺 細 胞 効 果(自 殺 遺 伝 子 治 療) HSV-TK遺 伝 子/ganciclovir  6 ＊ Cytosine diaminase/5-Fluorouracil  0 2.  癌 細 胞 へ の 遺 伝 子 導 入 に よ る脱 癌 化 ア ン チ セ ン スc-myc遺 伝 子  1 癌 抑 制 遺 伝 子(p53)  2 3.  抗 腫 瘍 免 疫 能 の 増 強(免 疫 遺 伝 子 治 療) サ イ トカ イ ン腫 瘍 内 投 与  2 遺 伝 子 導 入 樹 状 細 胞 投 与  2 腫 瘍 ワ ク チ ン  12 *岡 山 大 学 の プ ロ ト コー ル を含 む  計25 図1  HSV-tk and GCVに よ る 自殺 遺 伝 子 治 療

GCV: ganciclovir, tk: thymidine kinase, P: phos phate 遺 伝 子 導 入 され た 細 胞 内 で 発 現 し たHSV-tkはGCV を特 異 的 に リ ン酸 化 し,ー リ ン酸 化GCVが つ く られ る.そ の 後 細 胞 内 の チ ミジ ン キ ナ ー ゼ に よ り段 階 的 に リ ン酸 化 さ れ 最 終 的 に は3リ ン酸 化GCVと な り,細 胞 の 持 つDNAポ リ メ ラー ゼ を阻 害 した り,DNAに 取 り込 ま れDNAの 伸 張 を 阻 害 し,細 胞 を ア ポ トー シ ス に 導 く.遺 伝 子 非 導 入 細 胞 で は,こ の リ ン酸 化 反 応 の 律 速 段 階 で あ る 最 初 の リン 酸 化 反 応 が 起 こ ら な い た め,GCVは 活 性 化 さ れ ず 細 胞 毒 性 を示 す こ と は な い. 方,本 治 療 法 に お い て 最 も興 味 深 い 点 は,自 殺 遺 伝 子 が 導 入 さ れ て い な い 周 りの 腫 瘍 細 胞 も死 滅 す る現 象(bystander effect:バ イ ス タ ン ダ ー 効 果)が 認 め ら れ る こ と で あ る2).こ の バ イ ス タ ン ダ ー 効 果 の メ カ ニ ズ ム は,い ま だ 充 分 に は 解 明 され て い な い部 分 も あ る が,遺 伝 子 導 入 細 胞 で 産 生 され る 細 胞 障 害 性 物 質 が,gap junctionを 介 し て 周 囲 の 遺 伝 子 非 導 入 細 胞 に 伝 播 さ れ る こ と に よ り,こ れ ら の 細 胞 も死 滅 す る と考 え ら れ て い る2).こ の こ と は,か な ら ず し も す べ て の 癌 細 胞 に 遺 伝 子 が 導 入 さ れ な く と も治 療 効 果 が 得 ら れ る と い う こ と を 意 味 し て い る.さ ら に, 腫 瘍 特 異 的 免 疫 の 活 性 化 もin vivoに お け る バ イ ス タ ン ダ ー 効 果 の 発 現 に 関 与 し て い る と考 え られ て い る.特 に,局 所 へ の ベ ク タ ー 投 与 後,局 所 に お け る 抗 腫 瘍 効 果 の み な らず,全 身 に 対 す る治 療 効 果 が 誘 導 さ れ る こ と が 実 験 的 に 確 認 さ れ て お り,局 所 に お け るバ イ ス タ ン ダ ー 効 果 に 対 応 し て 遠 隔 部 位 に お け るバ イ ス タ ン ダ ー 効 果(Distant bystandar effect) と称 さ れ,細 胞 性 免 疫 を含 め た 種 々 の 免 疫 機 構 の 賦 活 化 が 関 与 し て い る こ とが 明 らか に な っ て い る3)4). 2)  遺 伝 子 の 導 入 に よ る脱 癌 化 や ア ポ トー シ ス の 誘 導 P53やRbな ど の 癌 抑 制 遺 伝 子 に 変 異,欠 損 が 存 在 し て い る腫 瘍 に 正 常 の 癌 抑 制 遺 伝 子 を 導 入 し癌 細 胞 を正 常 細 胞 に 戻 し た り,ア ポ トー シ ス に 誘 導 し よ う とす る方 法 で あ る.本 院,第1外 科 で 実 施 さ れ て い る肺 癌 遺 伝 子 治 療 はP53遺 伝 子 を 組 み こ ん だ ア デ

ノ ウ イ ル ス ベ ク タ ー を病 巣 に 注 入 す る 手 法 を 採 用 し て い る.癌 遺 伝 子 に 対 す る ア ン チ セ ン ス 配 列 を 有 す る遺 伝 子 を 導 入 し こ れ ら の 遺 伝 子 か ら の タ ン パ ク の 発 現 を 抑 制 し よ う とす る 方 法 も あ る. 3)  抗 腫 瘍 免 疫 能 の 増 強(免 疫 遺 伝 子 治 療) 癌 細 胞 の 免 疫 原 性 を 高 め,宿 主 の 抗 腫 瘍 免 疫(主 に 細 胞 性 免 疫)を 増 強 す る こ と を 目的 と し た 治 療 法 で あ る.い わ ゆ る 腫 瘍 ワ ク チ ン 療 法 の ひ とつ で あ り, 患 者 の 癌 細 胞 を手 術 等 に て 分 離 し,免 疫 応 答 を 増 強 させ る 作 用 を 有 す る種 々 の サ イ ト カ イ ン 遺 伝 子 を導 入 し,増 殖 能 を 失 わ せ る た め に 放 射 線 照 射 を行 っ た 後 に 再 び 患 者 に 接 種 す る 方 法 で あ る(ex vivo法). 腫 瘍 組 織 に 直 接 遺 伝 子 ベ ク タ ー を 注 入 す る 手 法 も用

い られ る(in vivo法,In situ gene therapy).導 入 す るサ イ トカ イ ン と して はIL-2(lnterleukin-2), IL-12(Interleukin-12),GM-CSF(Granulocyte

Macrophage Colony Stimulating Factor),co stimulatory factorな どが 用 い ら れ る. 前 立 腺 癌 に 対 す る遺 伝 子 治 療 臨 床 研 究 の 現 状 と展 望 米 国,日 本 に お い て 実 施 さ れ て い る 前 立 腺 癌 に 対 す る 遺 伝 子 治 療 臨 床 プ ロ ト コー ル は25登 録 さ れ て い る5)6).自 殺 遺 伝 子 治 療 と免 疫 遺 伝 子 治 療 が 多 くの プ ロ ト コー ル を 占 め て い る.と り わ け 米 国 ベ イ ラ ー 医 科 大 学 で 実 施 さ れ て い る 自殺 遺 伝 子 治 療 の 良 好 な 結 果 は 世 界 的 に 注 目 さ れ て お り,本 邦 で は 岡 山 大 学 に お い て 同 様 の 臨 床 研 究 が 開 始 さ れ て い る.神 戸 大 学 に お い て も近 々 実 施 承 認 が な さ れ る予 定 で あ る. ベ イ ラ ー 医 科 大 学 で は 内 分 泌 未 治 療 か つ 放 射 線 治 療 後 の 遠 隔 転 移 を 有 し な い 局 所 再 発 前 立 腺 癌 患 者 を 対 象 と し,HSV-tk遺 伝 子 発 現 ア デ ノ ウ イ ル ス ベ ク タ ー とGCVを 用 い た 第1相 臨 床 試 験 が 実 施 さ れ た (18例)1).ま た 試 験 終 了 後,引 き続 き 症 例 の 集 積 が 行 わ れ た(合 計36例).そ の 結 果,試 験 の 主 な 目的 で あ る ア デ ノ ウ イ ル ス ベ ク タ ー を 前 立 腺 癌 患 者 に 局 所 投 与 す る こ と な ら び にGCVを 投 与 す る こ との 安 全 性 が 確 認 さ れ た.さ ら に 腫 瘍 マ ー カ ー で あ るPSAの 低 下 を 示 す 症 例 を 認 め,臨 床 的 有 効 性 が 確 認 さ れ る と と もに,複 数 回 投 与 の 安 全 性 と有 効 性 さ ら に は ベ ク タ ー の 局 所 投 与(in situ gene therapy)に よ りT 細 胞 を 中 心 と し た 全 身 の 免 疫 担 当 細 胞 が 活 性 化 さ れ

るこ と も確 認 され た(表2)7).自 殺 遺 伝 子 治療 の 臨

床 的有 効 性 を示 した報 告 として 注 目に値 す る.特 に,

in situ gene therapyに よ る全 身の 免 疫 賦 活 作 用 の

存在 は,全 身投 与 可 能 か つ安 全 なベ ク ター が い ま だ に 臨床 上 使 用 で き ない 現状 に お い て は,転 移 を有 す る進行 癌 が そ の 治療 対 象 とな り得 る こ と を示 唆 して い る. 岡 山大 学 泌 尿 器 科 で は 米 国 ベ イ ラー 医科 大 学 との 共 同 研 究 と して 同 様 の 試 験 を実 施 して い る.そ の 対 象 は,日 本 にお け る前 立 腺 癌 患 者 と治 療 法 の 特 性 を 反 映 して,内 分 泌 療 法(抗 ア ン ドロゲ ン療 法)抵 抗 性 局 所 再 燃 前 立 腺 癌 で あ る8).手技 的 に は超 音 波 ガ イ ド下 に ア デ ノウ イ ル スベ クター を癌 病 巣 に 注 入 した 後,プ ロ ドラ ッグ で あ るGCVを 投 与 す る こ とで治 療 効 果 を得 る こ とが可 能 で あ り,き わ め て 簡 便 で あ る(図2).ま た考 え られ る副 作 用 も他 の 治 療 法 と比 較 して 軽微 で あ る こ とが 予 想 され,患 者 のQOLを 損 な う可能 性 は極 め て低 い 治療 法 で あ る可 能 性 が 高 い.本 遺伝 子 治療 臨 床研 究 は,平 成11年1月 学 内 の 遺 伝 子 治療 臨 床研 究 審査 委 員 会 に提 出 さ れ7月 に 実 施 承 認 を得 た後,国 へ の 申請 が 行 われ,平 成12年6 月実 施 承 認 を受 け た.そ の 後 第 一 例 目が 本 邦 初 の 前 立腺 癌 遺 伝 子 治 療 と して平 成13年3月 に実 施 され た (表3,図3).現 在 まで に3例 実 施 され その 安 全 性 と臨床 効 果 が確 認 さ れ て い る.当 院 で は さ らに高 用 量 で の 投 与 を実 施 しそ の安 全 性 と臨 床 効 果 を確 認 す る事 で 試 験 を終 了 す る予 定 で あ り,そ の 後 は以 下 に 述 べ る次 の ス テ ップ に移 る予 定 で あ る. 表2  前立 腺癌 自殺遺 伝 子治 療 米 国 ベ イ ラ ー 医 科 大 学 に お け る36例 の 結 果-1)  低 い 毒 性 2)  低 い 抗 ア デ ノ ウ イ ル ス 抗 体 価 3)  28例(78%)に お い てPSAの 低 下 を認 め る (平均28%のPSA減 少 率5∼84%)

4)  PSADT (doubling time)の 有 意 な延 長(P<0.001) (治 療 前9.8ヶ 月 治 療 後13.3ヶ 月)

5)  反 復 投 与 に て も"PSA response"あ り 6)  末 梢 血 に お け るCD8+Tcellの 活 性 化

7)  前 立 腺 局 所 に お け る 殺 細 胞 効 果 と炎 症 反 応 の 存 在 (文 献7)

図2  前 立 腺 癌 に 対 す る 自殺 遺 伝 子 治 療 の 実 際 経 直 腸 的 超 音 波 ガ イ ド下 にHSV-tk遺 伝 子 発 現 ア デ ノ ウ イ ル スベ ク タ-を 病 巣 内 に 注 入 致 し,翌 日 よ りガ ン シ ク ロ ビ ル の 点 滴 を2週 間 行 う.経 直 腸 的 超 音 波 ガ イ ド下 に 前 立 腺 を 穿 刺 す る こ とは,前 立 腺 生 検 に 際 し通 常 一 般 診 療 に お い て 施 行 され て お り,簡 便 で,極 め て 侵 襲 の低 い 手 技 で あ る. 表3  申請 よ り実 施 までの経過 1) 学 内 委 員 会 に お け る 審 査: 平 成11年1月27日  申 請 平 成11年7月16日  実 施 承 認 2)  国 に お け る審 査 平 成11年9月16日  申 請 平 成12年6月29日  実 施 承 認 3)  一 例 目実 施 ま で の 経 過 平 成12年8月 ∼ 患 者 の 選 定 平 成13年2月  ベ ク タ ー の 輸 入 と受 け 入 れ 試 験 平 成13年3月1日  適 応 判 定 部 会 へ の 申請 と承 認 平 成13年3月27日  一 例 目の 実 施 強 力 な 抗 腫 瘍 効 果 を 有 す る サ イ ト カ イ ン で あ る Interleukin-12(IL-12)の 遺 伝 子 を組 み こ ん だ ア デ ノ ウ イ ル ス ベ ク ター を前 立 腺 癌 病 巣 に 直 接 注 入 す る in situ gene therapyも 同 様 に 全 身 免 疫 賦 活 効 果 を 有 す る こ とが 動 物 実 験 に て 確 認 さ れ て お り9),近々 米 国 に て 臨 床 試 験 が 開 始 さ れ る予 定 で あ り,当 院 に お い て も実 施 申 請 の 準 備 中 で あ る.さ ら に は,自 殺 遺 伝 子 治 療 とIL-12遺 伝 子 治 療 との 併 用 効 果 も動 物 実 験 に お い て 確 認 さ れ て お り,臨 床 試 験 へ の 発 展 が 期

待 さ れ て い る10).In situ gene therapyを べ ー ス と して 局 所 に お け る殺 細 胞 効 果 と そ れ に 引 き続 く全 身 の 免 疫 賦 活 作 用 を誘 導 し,さ ら に ペ プ チ ド療 法 な ど 他 の 免 疫 賦 活 治 療 法 等 を有 効 に 併 用 す る こ とに よ り, 担 癌 宿 主 に お け る特 異 的 腫 瘍 免 疫 を よ り確 実 か つ 強 力 に 誘 導 す る こ と を企 図 し た 治 療 法 を開 発 す る こ と は,全 身 投 与 可 能 か つ 安 全 な ベ ク タ ー が い まだ に 臨 床 上 使 用 で き な い 現 状 に お い て は,数 年 先 に 実 現 可 能 な 最 も現 実 的 な 手 法 と考 え られ て い る.特 に こ の こ と は 局 所 進 展 癌 の み な らず 転 移 を 有 す る 進 行 癌 も そ の 治 療 対 象 と な り得 る こ と を 示 唆 し て お り,近 い 将 来 進 行 前 立 腺 癌 に 対 す る 新 た な 治 療 法 が 確 立 さ れ る も の と期 待 さ れ る11). 文 献

1) Herman JR, Adler HL, Aguilar-Cordova E,Rojas

-Martinez A, Woo S, Timme TL, Wheeler TM,

Thompson TC and Scardino PT: In situ gene therapy for adenocarcinoma of the prostate: a phase I clini cal trial, Human Gene Therapy (1999) 10, 1239-49. 2) Freeman SM, Abboud CN, Whartenby KA, Pack

-man CH, Koeplin DS, Moolten FL and Abraham GN: The "bystander effect": tumor regression when

図3  第一 例 目の遺伝 子治 療実 施(山 陽新 聞 よ り)

a fraction of the tumor mass is genetically modified. Cancer Research (1993) 53, 5274-5283.

3) Yamamoto S, Suzuki S, Hoshino A, Akimoto M and Shimada T: Herpes simplex virus thymidine kinase/

ganciclovir-mediated killing of tumor cell induces

tumor-specific cytotoxic T cells in mice. Cancer Gene Therapy (1997) 4, 91-96.

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5) Ferrer FA and Rodriguez R: Prostate cancer gene

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6) Gingrich JR, Chauhan RD and Steiner MS: Gene

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7) Miles BJ, Shalev M, Aguilar-Cordova E, Timme TL, Lee HM, Yang G, Adler HL, Kernen K, Pramudji CK, Satoh and T Thompson TC: Prostate-specific antigen response and systemic T cell activation after in situ gene therapy in prostate cancer patients failing

radiotherapy. Human Gene Therapy. (2001) 12,

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8)  那 須 保 友,公 文 裕 巳:前 立 腺 癌 に 対 す る 遺 伝 子 治 療-HSV-tk遺 伝 子 を 用 い た 自殺 遺 伝 子 治 療-,医 学 の あ ゆ み.(1999) 192, 184-185.

9) Nasu Y, Bangma CH, Hull GW, Lee HM, Hu J, Wang J, McCurdy MA, Shimura S, Yang G, Timme

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10) NasuY, Bangma CH, Hull GW, Yang G, Wang J, Shimura S, McCurdy MA, Ebara S, Lee H-M , Timme TL, and Thompson TC: Combination gene

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11) Thompson TC, Timme TL, Ebara S, Satoh T , Yang G, Wang J, Miles BJ, Ayala G, Wheeler TM and Kadmon D: In situ gene therapy for prostate can

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