チ ロ シ ン キ ナ ー ゼ 阻 害 剤 ゲ フ ィ チ ニ ブ の ABCG2 阻 害 作 用 と 癌 化 学 療 法 及 び 光 線 力 学 診 断 へ の 応 用
The Inhibition Effect of Gefitinib, EGFR Tyrosin Kinase Inhibitor, on ABCG2 and its Application to Cancer Chemotherapy and Photodynamic Diagnosis
平 成 ２ ３ 年 度 入 学 井 上 裕 貴 （
Inoue, Yutaka）
指 導 教 員 吉 田 久 博
1.
序 論薬 物 ト ラ ン ス ポ ー タ ー や 薬 剤 代 謝 酵 素 は 、 薬 物 の 体 内 動 態 プ ロ フ ァ イ ル
（ 吸 収 ・ 分 布 ・ 代 謝 ・ 排 泄 、 タ ー ゲ ッ ト 部 位 で の 薬 物 実 効 濃 度 ） を 規 定 し 、 ひ い て は 薬 剤 の 全 体 的 な 薬 理 効 果 を も 左 右 す る 。 し た が っ て 、 薬 物 ト ラ ン ス ポ ー タ ー は 、 薬 物 の 体 内 動 態 に お い て 、 極 め て 重 要 な 役 割 を 果 た し て い る 。 イ リ ノ テ カ ン 塩 酸 塩 （
CPT-11
） と プ ロ ト ポ ル フ ィ リ ン Ⅸ は 、 い ず れ もABC
（ATP-binding cassette） ト ラ ン ス ポ ー タ ー と 呼 ば れ る 一 群 の 膜 蛋 白
質 に よ り 輸 送 さ れ る こ と が 明 ら か に な っ て い る 。CPT-11
と そ の 活 性 代 謝 物 で あ るSN-38
及 び プ ロ ト ポ ル フ ィ リ ン Ⅸ の 輸 送 に 関 わ る の は 、 主 にABCB1/MDR1
（ABCB1
） 及 びABCG2/BCRP
（ABCG2
） のABC
ト ラ ン ス ポ ー タ ー で あ る 。1, 2) こ れ ら2
つ のABC
ト ラ ン ス ポ ー タ ー は 、 消 化 管 上 皮 細 胞 、 肝 臓 、 腎 臓 、 血 液 脳 関 門 、 血 液 胎 盤 関 門 な ど で 発 現 し て お り 、 主 な 生 物 学 的 役 割 は 、 低 分 子 性 異 物 や 生 体 内 物 質 の 吸 収 ・ 排 泄 過 程 の 輸 送 を 担 い 、 異 物 か ら 細 胞 や 組 織 を 保 護 す る 機 能 に あ る 。 一 方 、EGFR
チ ロ シ ン キ ナ ー ゼ 阻 害 剤 の ゲ フ ィ チ ニ ブ がABCB1
とABCG2
を 阻 害 す る こ と が 報 告 さ れ て お り 、3 , 4 )こ れ ら の 薬 物 ト ラ ン ス ポ ー タ ー を 阻 害 す る こ と に よ り基 質 薬 剤 の 体 内 動 態 や 有 効 性 の 改 善 が 期 待 で き る 。
CPT-11
は 、 中 国 原 産 の 喜 樹 な ど の 植 物 に 含 有 さ れ て い る 抗 腫 瘍 性 ア ル カ ロ イ ド 、 カ ン プ ト テ シ ン か ら 合 成 さ れ た 水 溶 性 の 誘 導 体 で あ り 、 ト ポ イ ソ メ ラ ー ゼI
を 阻 害 す る こ と に よ りDNA
合 成 を 阻 害 し 、 抗 腫 瘍 効 果 を 示 す 。CPT-11
は カ ル ボ キ シ ル エ ス テ ラ ー ゼ に よ り 代 謝 さ れ 、SN-38
に 変 換 さ れ て 抗 腫 瘍 効 果 を 示 す 。プ ロ ト ポ ル フ ィ リ ン Ⅸ は ヘ ム 合 成 の 中 間 代 謝 物 で あ り 、 赤 い 蛍 光 を 発 す る 。 ア ミ ノ レ ブ リ ン 酸 （
ALA
） が ペ プ チ ド ト ラ ン ス ポ ー タ ー(PEPT)1
及 びPEPT2
に よ り 細 胞 内 に 取 り 込 ま れ る か 、ALA
合 成 酵 素 に よ り 細 胞 内 で グ リ シ ン と ス ク シ ニ ルCoA
よ り 合 成 さ れ る と 、 多 段 階 の 代 謝 を 受 け プ ロ ト ポ ル フ ィ リ ン Ⅸ に 代 謝 さ れ る 。 プ ロ ト ポ ル フ ィ リ ン Ⅸ は 腫 瘍 蓄 積 性 が あ り 、 青 色 光 線 の 照 射 に よ り 赤 色 蛍 光 を 発 す る 。 こ れ を 用 い 腫 瘍 部 位 を 特 定 す る 方 法 を 光 線 力 学 診 断 と 呼 ぶ 。そ こ で 本 研 究 で は 、
ABCB1
及 びABCG2
の 阻 害 剤 と し て ゲ フ ィ チ ニ ブ を 用 い 、 そ の 基 質 薬 剤 で あ るCPT-11
、ALA
と の 併 用 効 果 に つ い てin vitro、
in vito
で 検 討 を 行 っ た 。2. CPT-11
と ゲ フ ィ チ ニ ブ の 併 用 効 果 5 )CPT-11
はABCB1
に 、SN-38
はABCG2
に よ り 輸 送 さ れ る 。 本 研 究 で は 、 ま ず ゲ フ ィ チ ニ ブ に よ るABCB1
及 びABCG2
に 対 す る 阻 害 効 果 に つ い て 検 討 を 行 っ た 。 蛍 光 基 質 と し てABCB1
は ロ ー ダ ミ ン123
を 、ABCG2
は ヘ キ ス ト33342
を 用 い 、 フ ロ ー サ イ ト メ ト リ ー に よ り 基 質 薬 剤 の 細 胞 内 蓄 積 を 測 定 し た 。 そ の 結 果 、 ゲ フ ィ チ ニ ブ はABCG2
を 阻 害 す る が 、ABCB1
は 殆 ど 阻 害 し な い こ と を 明 ら か に し た （ 図1
）。 ま た 、 薬 剤 感 受 性 試 験 の 結 果 、 ゲ フ ィ チ ニ ブ はABCG2
に よ るSN-38
の 輸 送 を 阻 害 し 、SN-38
の 細 胞 障 害 性 を 増 強 し た が 、ABCB1
に よ るCPT-11
の 輸 送 は 阻 害 し な か っ た 。こ れ ら の 結 果 よ り ゲ フ ィ チ ニ ブ は
ABCG2
に 対 し て 特 異 性 の 高 い 阻 害 剤 で あ る こ と が 明 ら か と な っ た 。次 に 、 ヒ ト 小 細 胞 肺 癌 細 胞 株 を 移 植 し た 担 癌 マ ウ ス を 用 い 、
CPT-11
と ゲ フ ィ チ ニ ブ の 併 用 投 与 に よ る 体 内 動 態 及 び 抗 腫 瘍 効 果 に 及 ぼ す 影 響 に つ い て 検 討 を 行 っ た 。 そ の 結 果 、SN-38
の 血 中 濃 度 及 び 腫 瘍 内 濃 度 の 増 加 が 認 め ら れ た が 、CPT-11
で は 有 意 な 増 加 は 認 め ら れ な か っ た 。 ま た 、 ゲ フ ィ チ ニ ブ 併 用 に よ るCPT-11
の 抗 腫 瘍 効 果 へ の 影 響 に つ い て 検 討 を 行 っ た と こ ろ 、 ゲ フ ィ チ ニ ブ 併 用 に よ り 抗 腫 瘍 効 果 の 増 強 が 認 め ら れ た （ 図2
）。 以 上 の 結 果 か ら 、 ゲフ ィ チ ニ ブ が 腸 管 や 肝 臓 に 存 在 す る
ABCG2
を 主 に 阻 害 す る こ と に よ り そ の 体 内 動 態 が 変 化 し 、SN-38
の 抗 腫 瘍 効 果 が 増 強 し た も の と 推 察 さ れ る 。 ま た 、CPT-11
は バ イ オ ア ベ イ ラ ビ リ テ ィ が 低 い た め 臨 床 で は 静 脈 内 投 与 で 用 い ら れ て い る が 、 今 回 経 口 投 与 で 用 い た と こ ろ 、 ゲ フ ィ チ ニ ブ と の 併 用 投 与 で 十 分 な 抗 腫 瘍 効 果 が 観 察 さ れ た 。 ま た 、 副 作 用 に 関 し て はCPT-
11
単 独 時 に 比 べ ゲ フ ィ チ ニ ブ 併 用 時 で は 呼 吸 抑 制 に よ る チ ア ノ ー ゼ や 肺 障 害 、 体 重 減 少 な ど の 副 作 用 が 減 少 す る 傾 向 が 認 め ら れ た 。 本 研 究 は 、 ゲ フ ィ チ ニ ブ の 併 用 に よ り 、CPT-11
の 経 口 投 与 に よ るQOL
の 向 上 と 副 作 用の 軽 減 及 び 抗 腫 瘍 効 果 の 向 上 が 期 待 で き る こ と を 示 唆 す る も の で あ る 。
3.
ゲ フ ィ チ ニ ブ の 光 線 力 学 診 断 お よ び 治 療 へ の 応 用 6 )プ ロ ト ポ ル フ ィ リ ン Ⅸ は 光 線 力 学 診 断 及 び 光 線 力 学 治 療 に お け る 活 性 本 体 で あ る が 、
ABCG2
の 基 質 と な り 細 胞 外 へ 排 出 さ れ 、 光 線 力 学 診 断 や 光 線 力 学 治 療 の 効 果 を 低 下 さ せ る こ と が 報 告 さ れ て い る 。 そ こ で 本 研 究 で は 、ABCG2
阻 害 に よ る 細 胞 内 プ ロ ト ポ ル フ ィ リ ン Ⅸ の 蓄 積 へ の 影 響 に つ い て 検 討 す る 目 的 で 、 ヒ ト グ リ オ ブ ラ ス ト ー マ 細 胞 株U87MG
とABCG2
阻 害 剤 と し て ゲ フ ィ チ ニ ブ を 用 いin vitro
お よ びin vivo
で 検 討 を 行 っ た 。U87MG
細 胞 を 用 い 、ALA
由 来 の 細 胞 内 蛍 光 強 度 の 測 定 を フ ロ ー サ イ ト メ ト リ ー に よ り 行 っ た 。 ゲ フ ィ チ ニ ブ 併 用 に よ り 細 胞 内 蛍 光 強 度 の 増 強 が 認 め ら れ 、 ゲ フ ィ チ ニ ブ 濃度 依 存 的 に 蛍 光 強 度 が 強 く な っ て い く こ と が 確 認 さ れ た （ 図
3
）。 ま た 、 新 た に 開 発 し たHPLC
法 を 用 い 細 胞 内 プ ト ロ ポ ル フ ィ リ ン Ⅸ 濃 度 の 測 定 を 行 っ た と こ ろ 、 ゲ フ ィ チ ニ ブ 併 用 に よ り 細 胞 内 濃 度 の 増 加 が 認 め ら れ た （ 図4
）。 次 に 、U87MG
細 胞 を 皮 下 移 植 し た ヌ ー ド マ ウ ス を 用 い 、in vivo
に お け る 腫 瘍 内 プ ロ ト ポ ル フ ィ リ ン Ⅸ 濃 度 の 測 定 を 行 っ た 。 そ の 結 果 、 ゲ フ ィ チ ニブ 併 用 に よ り 、 顕 著 な 腫 瘍 内 増 加 の 増 加 が 認 め ら れ た （ 図
5）。 こ れ ら の 結 果 か ら 、 ゲ フ
ィ チ ニ ブ 併 用 に よ りU87MG
細 胞 に 発 現 し て い るABCG2
が 阻 害 さ れ 、 そ の 結 果 細 胞 内 プ ロ ト ポ ル フ ィ リ ン Ⅸ 濃 度 が 増 加 し 、 細 胞 内 の 蛍 光 強 度 が 増 加 し た と 考 え ら れ る 。ま た 、 プ ロ ト ポ ル フ ィ リ ン
Ⅸ な ど の 光 感 受 性 物 質 は 、 光 照 射 に よ り 光 化 学 反 応 を 引 き 起 こ し 、 活 性 酸 素 を 発 生 さ せ る （ 図
6）。 こ れ を 利 用 し た 治 療 法 を 光 線 力
学 治 療 と 呼 ぶ 。 本 研 究 で は 、 ゲ フ ィ チ ニ ブ の 併 用 に よ るALA
光 線 力 学 治 療 へ の 併 用 効 果 に つ い て 検 討 を 行 っ た 。 そ の 結 果 、ALA
単 独 時 に 比 べ 、 ゲ フ ィ チ ニ ブ 併 用 に よ り 殺 細 胞 効 果 の 増 強 が 認 め ら れ た （ 図7
）。 ゲ フ ィ チ ニ ブ の 光 線 力 学 診 断 へ の 応 用 に よ り 、 特 に 脳 腫 瘍 の よ う な 周 囲 の 正 常 組 織 を 取 り 除 く こ と な く 癌 細 胞 の み を 切 除 す る 難 易 度 の 高 い 癌 治 療 に お い て 、 よ り 正 確 に 腫 瘍の み を 取 り 除 く こ と が 可 能 と な り 、 治 療 成 績 の 向 上 だ け で な く 患 者 の
QOL
の 向 上 に も 寄 与 でき る と 考 え ら れ る 。 ま た 、 ゲ フ ィ チ ニ ブ の 併 用 に よ り 光 線 力 学 治 療 の 有 効 性 の 向 上 に 繋 が る も の と 期 待 で き る 。
4.
総 括本 研 究 で は 、
