葉酸標的

葉酸ターゲティングは、バイオテクノロジーにおいて薬物送達に利用されている手法です。クリストファー・P・レモン博士とフィリップ・S・ロー博士によって考案されたこのトロイの木馬プロセスは、ビタミンである葉酸（folic acid）を分子／薬物に結合させて「葉酸抱合体」を形成するものです。[1]葉酸は、多くのヒト癌の表面に一般的に発現している葉酸受容体タンパク質（FR） に対して自然に高い親和性を示すため、葉酸薬物抱合体もFRに強く結合し、エンドサイトーシスを介して細胞への取り込みを促進します。小型の放射線診断イメージング剤から大型のDNAプラスミド製剤まで、多様な分子がFR陽性細胞や組織内に送達されることに成功しています。[2] [3]

背景

葉酸（FA、folate、またはビタミンB9 ）は、ヌクレオチド生合成と1炭素経路の適切な代謝維持のためにすべての生細胞に必要な重要な栄養素です。 [4] 細胞内酵素の補因子としての役割とは別に、FAは、細胞外環境からリガンドを捕捉し、非破壊的なリサイクルエンドソーム経路を介して細胞内に輸送するグリコシルホスファチジルイノシトール結合タンパク質である葉酸受容体（FR）に高い親和性を示します。[5] [6] FRは腫瘍抗原/バイオマーカーとしても認識されています。[7] [8] [9]このため、FRの機能を利用する癌の診断および治療法が開発されています。

FRは、癌や慢性炎症性疾患の診断と治療における新たな治療標的です。FRの発現は、特定の悪性細胞[10] および活性化マクロファージ[11]において選択的に亢進しています。これらの細胞におけるFRの過剰発現は、疾患の生理学的症状が最も広範囲に及ぶ領域を示すため、臨床的に重要です。悪性細胞は、卵巣癌、肺癌、乳癌、腎臓癌、脳癌、子宮内膜癌、結腸癌に関連する腫瘍の存在を示しています。[12]マクロファージは、関節リウマチ、クローン病、潰瘍性大腸炎、乾癬、動脈硬化症、糖尿病などの慢性疾患、および他のほとんどの炎症性疾患において活性化されます。[12]

機構的な観点から見ると、FRは外因性リガンド（例えば葉酸や葉酸薬物複合体）をエンドサイトーシスによって細胞質に濃縮する機能を持つ。[6]エンドサイトーシス という用語は、細胞膜 が陥入し、最終的に明確な細胞内区画を形成するプロセスを指す。エンドサイトーシス小胞（エンドソーム）は急速に酸性化され、FRがリガンドを放出できるようにする。[13]その後、空になったFRは細胞表面に戻り、リガンドを介したエンドサイトーシスの次の段階に関与する。[14]

植物におけるビタミンを介した薬物標的化の発見は、葉酸を標的とした治療法が臨床応用できるという仮説につながりました。[12]ビオチンに共有結合したタンパク質が受容体を介したエンドサイトーシスによって植物細胞に輸送されることに成功した後、同様の技術が葉酸と動物細胞を用いて試みられました。[12]標的薬物療法の利点は、疾患治療において最も有効な特定の部位に薬剤を送達できることです。同様に、葉酸を標的としたイメージング療法は、FRが高レベルで発現している領域を可視化するのに役立ちます。外因性薬剤の送達場所をより詳細に制御することで、診断および治療療法の有効性が向上し、副作用も少なくなります。

薬物送達の方法

葉酸抱合体のFRへの特異性は、遊離葉酸との競合試験によって示されています。FRに結合することが知られているこのリガンドを、葉酸抱合体よりも過剰に添加すると、抱合体との競合が打ち消されます。これは、葉酸抱合体が受容体を介したエンドサイトーシスの過程において、他の受容体ではなくFRに特異的に結合することを示しています。葉酸受容体を細胞膜から遊離させる酵素の添加と、FRに対する抗体の添加も、葉酸抱合体の内在化を逆転させ、葉酸抱合体がFRに特異的に結合することをさらに裏付けています。[12]

一部の薬剤や放射線造影剤は、葉酸抱合体として、葉酸と抱合体の比率が1:1の状態で細胞に送達されますが、葉酸を標的としたリポソームは、より大量の化学療法剤を送達することを可能にします。[12]この技術では、薬剤粒子は細胞膜結合小胞に包まれています。葉酸は、膜リン脂質のリン酸基に結合したポリエチレングリコールに結合しており、これによりリポソームは腫瘍細胞のFRに誘導され、そこで取り込まれます。[12]

FR陽性癌

FRの発現上昇は多くのヒト悪性腫瘍で見られ、特に進行が速い癌と関連している場合に顕著です。[9] [15] [16] [17]最近、この関係が予後予測に利用できる可能性があると提案されました。[17] 非粘液性卵巣癌（卵巣癌の大部分）は、FRの「過剰発現」と関連付けられた最初の腫瘍型であり、[9] [18] [19]その後、この抗原はKB腫瘍細胞および胎盤組織に見られる抗原と同一であることが示されました。[7] [9] いくつかの研究で、卵巣腫瘍の約80～90%がFRを過剰発現していることが確認されました。[15] [20] [21] その他の婦人科癌でもこの受容体が過剰発現しており[21] [22] [23] [ 24 ] [25]、小児上衣脳腫瘍、中皮腫、乳がん、結腸がん、腎臓がん、肺がんでもこの受容体が過剰発現しています。[20] FRは癌とも関連していることがわかっており、特に骨髄性白血病や頭頸部癌に関連していることが示唆されています。[26] [27]総合すると、FRを発現する腫瘍の総数は非常に多く、そのためFRを標的とした戦略はFR陽性疾患と診断された患者の癌治療に大きな影響を与える可能性があります。

診断

FRは様々な種類の悪性組織に大量に発現している。[20] しかし、特定の適応症における全てのヒト癌がFRを発現するわけではない。現在、FRを標的とした新たな治療法が臨床的に試験されているため、[25] [28] [29] [30] [31] [32] [33] 、 FR陽性疾患の患者をスクリーニングする能力があれば、これらの新規薬剤の臨床試験の効率が向上し、期間が短縮される可能性がある。

現在、患者の「FR状態」を評価するために利用されている主な方法は2つあります。侵襲的な組織ベースの免疫組織化学検査と、非侵襲的な放射線診断法です。後者の方法は現在、99m Tc-EC20を用いて臨床的に試験されています。[34] [35] [36]

葉酸標的化学療法

現在までに、4 つの異なる FA 薬物複合体が癌治療の臨床試験に入っています。

ビンタフォリド（EC145）は、強力な微小管不安定化剤であるデスアセチルビンブラスチンモノヒドラジド（DAVLBH; 天然物ビンブラスチンの誘導体）の新しい水溶性FA複合体です。 [37] EC145は、忍容性の高いレジメンを使用した、確立された皮下FR陽性腫瘍異種移植 に対して顕著な抗腫瘍効果を発揮することがわかりました。 [30] EC145は臨床試験で評価された最初のFA薬物複合体でもあり、 [31]現在（2009年）、ペグ化リポソームドキソルビシン（ドキシル）との併用で多国間ランダム化第2b相試験でテストされています。

EC0225は、FAを標的とした、これまでに報告された中で「ファースト・イン・クラス」の多剤併用薬剤です。本分子は単一のFA基から構成され、親水性ペプチドをベースとしたスペーサーによって延長されています。このスペーサーは、 2つの異なるジスルフィド基含有リンカーを介してビンカアルカロイドおよびマイトマイシンと結合しています。[29]十分に定着したヒト腫瘍異種移植片を有する動物は、EC145に必要な投与量の約3分の1の強度でEC0225療法に完全に反応することが確認されました。EC0225の第1相試験が進行中です。

BMS-753493は、Endocyte Inc.とブリストル・マイヤーズ スクイブ（BMS）の科学者による共同研究から生まれた分子です。これは、エポチロンAの半合成類似体を用いて構築されたFAコンジュゲートです。[32] BMS-753493は現在、BMSがスポンサーとなっている第2相臨床試験で安全性と有効性の評価が行われています。

EC0489は、エンドサイト社がスポンサーとなって臨床試験に入った最新の葉酸標的化学療法薬です。この分子は実際にはEC145（上記参照）の誘導体であり、肝臓における非特異的なクリアランス特性を制限するように設計されました。肝クリアランスを低下させることで、胆汁排泄経路を通過する薬剤が減少し、結果として、前臨床試験から予測されるオフターゲット毒性の低減が期待されます。

活性化マクロファージ標的

マクロファージは、侵入する病原体に対する人体の第一防衛線です。通常、マクロファージは休眠状態で血流中を循環していますが、外傷や自己免疫疾患による炎症部位では活性化し、形状を変化させ、異なる細胞表面マーカーを発現します。[11] FRの発現亢進により、活性化マクロファージは葉酸標的療法において有用なツールとなります。活性化されたTNF-α産生マクロファージはFRのβアイソフォームを発現し、生体内で葉酸抱合体による標的化が可能です。例えば、99m Tc-EC20は、アジュバント誘発性関節炎ラットの肝臓、脾臓、関節炎四肢に葉酸依存性メカニズムを介して濃縮することが報告されています。[38] 炎症治療のための葉酸薬物抱合体の開発が進行中です。[39]活性化マクロファージを伴う疾患（関節炎、乾癬、炎症性腸疾患など）は将来的には葉酸を標的とした薬剤で治療できるようになることが期待されている。

参考文献

  1. ^ Leamon CP, Low PS (1991年7月). 「生細胞への高分子の送達：葉酸受容体エンドサイトーシスを利用する方法」Proc. Natl. Acad. Sci. USA . 88 (13): 5572–6 . doi : 10.1073/pnas.88.13.5572 . PMC  51919 . PMID  2062838.
  2. ^ Leamon CP (2008年12月). 「がん治療における葉酸標的薬戦略」. Curr Opin Investig Drugs . 9 (12): 1277–86 . PMID  19037834.
  3. ^ Low PS, Kularatne SA (2009年6月). 「葉酸を標的としたがん治療薬およびイメージング剤」. Curr Opin Chem Biol . 13 (3): 256– 62. doi :10.1016/j.cbpa.2009.03.022. PMID  19419901.
  4. ^ Clifford AJ, Arjomand A, Dueker SR, Schneider PD, Buchholz BA, Vogel JS (1998). 「少量の14C葉酸トレーサー投与を受けた成人における葉酸代謝のダイナミクス」.実験栄養学における数理モデリング. 実験医学生物学の進歩. 第445巻. pp.  239– 51. doi :10.1007/978-1-4899-1959-5_15. ISBN 978-1-4899-1961-8. PMID  9781393。
  5. ^ Luhrs CA, Slomiany BL (1989年12月). 「ヒト膜関連葉酸結合タンパク質はグリコシルホスファチジルイノシトール末端によって固定されている」. J. Biol. Chem . 264 (36): 21446–9 . doi : 10.1016/S0021-9258(20)88200-3 . PMID  2557328.
  6. ^ ab Kamen BA, Capdevila A (1986年8月). 「受容体を介した葉酸蓄積は細胞内葉酸含量によって制御される」Proc. Natl. Acad. Sci. USA . 83 (16): 5983–7 . doi : 10.1073/pnas.83.16.5983 . PMC 386421 . PMID  3461471. 
  7. ^ ab Coney LR, Tomassetti A, Carayannopoulos L, et al. (1991年11月). 「腫瘍関連抗原のクローニング：MOv18およびMOv19抗体は葉酸結合タンパク質を認識する」Cancer Res . 51 (22): 6125–32 . PMID  1840502.
  8. ^ Weitman SD, Frazier KM, Kamen BA (1994). 「小児期の中枢神経系悪性腫瘍における葉酸受容体」. J. Neurooncol . 21 (2): 107–12 . doi :10.1007/BF01052894. PMID  7861186. S2CID  20917087.
  9. ^ abcd Campbell IG, Jones TA, Foulkes WD, Trowsdale J (1991年10月). 「葉酸結合タンパク質は卵巣癌のマーカーである」. Cancer Res . 51 (19): 5329–38 . PMID  1717147.
  10. ^ ウェイトマン、スティーブン、リチャード・ラーク、レスリー・コニー、ダニエル・フォート、ヴァーナ・フラスカ、ヴィンセント・ズラウスキー、バートン・ケイメン（1992年6月15日）「正常および悪性細胞株および組織における葉酸受容体GP38の分布」、Cancer Research、52 (12): 3396–3401、PMID  1596899。
  11. ^ ab Wei, Xia; Andrew Hilgenbrink; Eric Matteson; Michael Lockwood; Ji-Xin Cheng; Philip Low (2008年10月24日). 「マクロファージの活性化時に機能的な葉酸受容体が誘導され、活性化マクロファージへの薬剤標的化に利用できる」Blood . 113 (2): 438– 446. doi : 10.1182/blood-2008-04-150789 . PMID  18952896. S2CID  34195872.
  12. ^ abcdefg Low, Philip; Walter Henne; Derek Doorneweerd (2007年4月3日). 「がんおよび炎症性疾患の画像診断と治療のための葉酸受容体標的の発見と開発」. Accounts of Chemical Research . 41 (1): 120– 129. doi :10.1021/ar7000815. PMID  17655275.
  13. ^ Lee RJ, Wang S, Low PS (1996年7月). 「葉酸受容体を介したエンドサイトーシス後のエンドソームpH測定」. Biochim. Biophys. Acta . 1312 (3): 237–42 . doi : 10.1016/0167-4889(96)00041-9 . PMID  8703993.
  14. ^ Kamen BA, Wang MT, Streckfuss AJ, Peryea X, Anderson RG (1988年9月). 「MA104細胞への葉酸の細胞質への送達は、リサイクルを行う表面膜受容体を介して行われる」. J. Biol. Chem . 263 (27): 13602–9 . doi : 10.1016/S0021-9258(18)68284-5 . PMID  3417674.
  15. ^ ab Toffoli G, Cernigoi C, Russo A, Gallo A, Bagnoli M, Boiocchi M (1997年4月). 「卵巣癌における葉酸結合タンパク質の過剰発現」. Int. J. Cancer . 74 (2): 193–8 . doi : 10.1002/(SICI)1097-0215(19970422)74:2<193::AID-IJC10>3.0.CO;2-F . PMID  9133455.
  16. ^ Toffoli G, Russo A, Gallo A, et al. (1998年4月). 「ヒト卵巣癌におけるプラチナ製剤含有化学療法への反応および生存率の予後因子としての葉酸結合タンパク質の発現」. Int. J. Cancer . 79 (2): 121–6 . doi : 10.1002/(SICI)1097-0215(19980417)79:2<121::AID-IJC4>3.0.CO;2-V . PMID  9583724.
  17. ^ ab Hartmann, LC, Keeney, GL, Lingle, WL, Christianson, TJ, Varghese, B., Hillman, D., Oberg, AL, and Low, PS (2007)「葉酸受容体の過剰発現は乳がんの予後不良と関連する」International journal of cancer 121, 938-942.
  18. ^ Miotti, S., Canevari, S., Menard, S., Mezzanzanica, D., Porro, G., Pupa, SM, Regazzoni, M., Tagliabue, E., Colnaghi, MI (1987) 腫瘍特異的特異性を有する新規モノクローナル抗体によるヒト卵巣癌関連抗原の解析 International journal of cancer 39, 297-303.
  19. ^ Veggian R, Fasolato S, Ménard S, et al. (1989年10月). 「ヒト卵巣癌に対して調製したモノクローナル抗体の正常および病理学的女性生殖器組織に対する免疫組織化学的反応性」. Tumori . 75 (5): 510–3 . doi :10.1177/030089168907500524. PMID  2481353. S2CID  21203982.
  20. ^ abc Parker N, Turk MJ, Westrick E, Lewis JD, Low PS, Leamon CP (2005年3月). 「定量的放射性リガンド結合アッセイによる癌腫および正常組織における葉酸受容体発現の測定」. Anal. Biochem . 338 (2): 284–93 . doi :10.1016/j.ab.2004.12.026. PMID  15745749.
  21. ^ ab Wu M.; Gunning W.; Ratnam M. (1999). 「卵巣、子宮、子宮頸部における細胞型、悪性度、分化と葉酸受容体A型の発現の関係」. Cancer Epidemiology, Biomarkers & Prevention . 8 : 775–783 .
  22. ^ Maziarz KM, Monaco HL, Shen F, Ratnam M (1999年4月). 「葉酸受容体αおよびβの異なるリガンド結合に関与する多様なアミノ酸の完全マッピング」. J. Biol. Chem . 274 (16): 11086–91 . doi : 10.1074/jbc.274.16.11086 . PMID  10196192.
  23. ^ Allard JE, Risinger JI, Morrison C, et al. (2007年10月). 「葉酸結合タンパク質の過剰発現は子宮腺癌における無増悪生存期間の短縮と関連する」. Gynecol. Oncol . 107 (1): 52–7 . doi :10.1016/j.ygyno.2007.05.018. PMID  17582475.
  24. ^ Dainty LA, Risinger JI, Morrison C, et al. (2007年6月). 「葉酸結合タンパク質およびメソテリンの過剰発現は子宮漿液性癌と関連する」. Gynecol. Oncol . 105 (3): 563–70 . doi :10.1016/j.ygyno.2006.10.063. PMID  17400285.
  25. ^ ab 21
  26. ^ Ross JF, Chaudhuri PK, Ratnam M (1994年5月). 「生体内および樹立細胞株における正常組織と悪性組織における葉酸受容体アイソフォームの異なる制御。生理学的および臨床的意義」. Cancer . 73 (9): 2432–43 . doi : 10.1002/1097-0142(19940501)73:9<2432::AID-CNCR2820730929>3.0.CO;2-S . PMID  7513252.
  27. ^ Ross JF, Wang H, Behm FG, et al. (1999年1月). 「葉酸受容体β型は好中球系マーカーであり、骨髄性白血病において特異的に発現する」. Cancer . 85 (2): 348–57 . doi : 10.1002/(SICI)1097-0142(19990115)85:2<348::AID-CNCR12>3.0.CO;2-4 . PMID  10023702.
  28. ^ Konner JA, Ahmed S, Gerst S, Vander Els N, Pezzuli S, Sabbatini P, Hensley M, Dupont J, Tew W, Aghajanian C (2006年6月20日). 「ヒト化抗葉酸受容体αモノクローナル抗体MORAb-003のプラチナ耐性卵巣がんに対する第I相試験」 J Clin Oncol . 24 (18S): 5027. doi :10.1200/jco.2006.24.18_suppl.5027.
  29. ^ ab Leamon CP, Reddy JA, Vlahov IR, et al. (2007). 「新規葉酸標的デュアルドラッグコンジュゲートの前臨床抗腫瘍活性」Mol. Pharm . 4 (5): 659– 67. doi :10.1021/mp070049c. PMID  17874843.
  30. ^ ab Reddy JA, Dorton R, Westrick E, et al. (2007年5月). 「葉酸-ビンカアルカロイド複合体EC145の前臨床評価」. Cancer Res . 67 (9): 4434–42 . doi : 10.1158/0008-5472.CAN-07-0033 . PMID  17483358.
  31. ^ ab Sausville E, LoRusso P, Quinn M, Forman K, Leamon C, Morganstern D, Bever S, Messmann R (2007年6月20日). 「難治性固形腫瘍患者を対象とした、4週間サイクルの1週目と3週目にEC145を投与する第I相試験」 J Clin Oncol . 25 (18S): 2577. doi :10.1200/jco.2007.25.18_suppl.2577.
  32. ^ ab Covello KL, Flefleh C, Menard K, Wiebesiek A, Mcglinchey K, Wen ML, Westhouse R, Reddy JA, Vlahov IR, Hunt J, et al. (2008年4月12日～16日). 「臨床開発に選定された腫瘍標的薬、エポチロン葉酸抱合体BMS-753493の前臨床薬理学」.第99回AACR年次総会議事録. サンディエゴ、カリフォルニア州. 抄録番号2326.
  33. ^ Messmann R, Amato R, Hernandez-McClain J, Conley B, Rogers H, Lu J, Low P, Bever S, Morgenstern D (2007年6月20日). 「難治性または転移性癌患者におけるFolateImmune（EC90、GP1-0100アジュバント併用、続いてEC17）と低用量サイトカインであるインターロイキン-2（IL-2）およびインターフェロン-α（IFN-α）の併用に関する第II相試験」 J Clin Oncol . 25 (18S) 13516. doi :10.1200/jco.2007.25.18_suppl.13516.
  34. ^ Leamon CP, Parker MA, Vlahov IR, et al. (2002). 「EC20の合成と生物学的評価：新規葉酸由来、(99m)Tcベースの放射性医薬品」Bioconjug. Chem . 13 (6): 1200–10 . doi :10.1021/bc0200430. PMID  12440854.
  35. ^ Reddy JA, Xu LC, Parker N, Vetzel M, Leamon CP (2004年5月). 「葉酸受容体陽性腫瘍の画像診断における(99m)Tc-EC20の前臨床評価」. J. Nucl. Med . 45 (5): 857–66 . PMID  15136637.
  36. ^ Fisher RE, Siegel BA, Edell SL, et al. (2008年6月). 「葉酸受容体陽性固形腫瘍患者同定のための99mTc-EC20イメージングの探索的研究」. J. Nucl. Med . 49 (6): 899– 906. doi : 10.2967/jnumed.107.049478 . PMID  18483093.
  37. ^ Leamon CP, Reddy JA, Vlahov IR, et al. (2007年10月). 「葉酸標的ビンカアルカロイド複合体EC140およびEC145の前臨床活性の比較」. Int. J. Cancer . 121 (7): 1585–92 . doi : 10.1002/ijc.22853 . PMID  17551919. S2CID  43354945.
  38. ^ Turk MJ, Breur GJ, Widmer WR, et al. (2002年7月). 「アジュバント誘発性関節炎ラットにおける活性化マクロファージの葉酸標的イメージング」Arthritis Rheum . 46 (7): 1947–55 . doi : 10.1002/art.10405 . PMID  12124880.
  39. ^ Yi YS, Ayala-López W, Kularatne SA, Low PS (2009年7月). 「アジュバント誘発性関節炎に対する葉酸標的ハプテン免疫療法：ハプテン効力の比較」Mol. Pharm . 6 (4): 1228–36 . doi :10.1021/mp900070b. PMID  19374407.
  • Amato, RJ, Fagbeyiro, B., Messmann, R., Low, PS (2005) 転移性腎細胞癌（MRCC）患者を対象とした、EC90（キーホールリンペットヘモシアニン・フルオレセインイソチオシアネート複合体）とGPI-0100アジュバント、続いてEC17（葉酸・フルオレセインイソチオシアネート複合体）の第I相試験。Journal of Clinical Oncology 23, 2590.
「https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=葉酸ターゲット&oldid=1322624641」より取得