・ヒトの大腸がんで約40%、膵臓がんで約90%にRAS1)遺伝子の変異がみられます。RAS阻害剤は世界中で開発されているが構造上ポケットが無いため創出は難航しています。近年、RASの一つの変異にのみ有効な化合物が医薬品として使われるようになりましたが、そのRAS阻害剤も高頻度で薬剤耐性が獲得され一時的な効果しか見込めません。・RASによる増殖シグナルはネットワークを形成しており、RASのみを阻害してもRASネットワークを抑えられません。従って、複数の遺伝子の機能を抑制するマイクロRNA2)が効果的です。・我々が開発した化学修飾マイクロRNA143は、マウス血液中でも分解されにくく安定に存在し、RASネットワークを構成する複数の重要な遺伝子の発現を抑えて、RASネットワークを不能にしてがん細胞に細胞死を誘導しました。その効果は、それら遺伝子単独の発現抑制よりも強力でした。・マウスモデルの検証においても、RASネットワークを抑制し腫瘍の増殖を抑制しました。特任教授らの研究グループは、大腸がん・膵臓がんで高頻度に変異しているRASネットワークについて詳細にその機構を明らかにしました。そのネットワークを阻害するマイクロRNA核酸医薬3)シーズの開発に世界で初めて成功しました。これまでに6報の国際科学論文にて報告していた化学修飾マイクロRNA143の抗がんメカニズムの有用性について、RAS変異がんを対象に明らかにしました。RAS変異がんに対するマイクロRNA核酸医薬シーズとして期待されます。Acids誌(インパクトファクター:10.183)のオンライン版で正式発表されました。miR-143#12のRASネットワーク抑制メカニズムRAS経路は、上流(EGFR)からの刺激をRASを介してAKTとERKへシグナルを伝えて細胞の増殖・生存に寄与します。RAS変異がんでは、常にRASが活性化型を維持し、AKT、ERKへのシグナルをオンにして、がん細胞の増殖・生存を促進しています。RASを抑制してもAKT、ERKへ他経路からシグナルが伝わるため、効果は一時的で、また、AKTまたはERKだけ抑制しても一方の経路が使えるため効果は弱いです。miR-143#12でRASネットワーク(RAS、AKT、ERK、SOS1)を抑制することにより、がん細胞の増殖を抑制することができます。【研究背景】RAS変異は最上位のドライバー癌遺伝子4)であり、これまでのがんゲノム解析からヒトのがんの約30%にRAS遺伝子の変異が観察されています。ヒトの大腸がんで約40%、膵臓がんで約90%に観察され、悪性度に寄与しています。RASは10をこえる下流のシグナルを制御することで膨大なネットワークを形成しています。PI3K/AKTとMAPK/ERKシグナルは細胞の増殖・生存に関する遺伝子の転写を誘導する重要なシグナル伝達経路となっています(図1)。そこで、RAS阻害剤の開発が世界規模で30年以上にわたり行われてきました。近年、ようやくRASの一つの変異にのみ有効な化合物が医薬品として使われるようになりましたが、そのRAS阻害剤も高頻度で薬剤耐性が獲得されることが報告され、一時的な効果しか見込めません。RASのみ阻害しても増殖抑制は一時的であり、RASネットワークにより代償性シグナル5)が活性化され、即時にその阻害はキャンセルされます。特任教授はRAS及びRASネットワークを包括的に抑制するmicroRNA(miRNA)の研究を2006年から開始しました。その結果、RASシステムを破綻させる主要なmiRNAがmiR-143であることを明らかにしました。miR-143は、多くのがんにおいてその発現が正常組織と比較して低下しているがん抑制miRNAです。miR-143はRASのみならずその下流の増殖を誘導するシグナル系(エフェクターシグナル)PI3K/AKTとMAPK/ERKのAKT及びERKを標的にし、相乗的にこれらのシグナルを抑制することが分かりました。特任教授らは化学修飾を施したmiR-143#12の開発に成功しました。100をこえるmiR-143誘導体から最もヌクレアーゼ耐性で、抗がん活性はヒト大腸癌細胞株DLD-1において市販のmiR-143の数十倍でした。miR-143#12はガイド鎖6)に様々な化学修飾をしており、多くのmiR-143誘導体の中で卓越した活性を有していました(図2)。化学修飾miR-143#12の配列(上段)は、片方のRNAにのみ化学修飾を施しています。miR-143#12はウシ血清中(下段左)及びマウス血液中(下段右)において、分解されにくく安定に存在しました。強力な抗がん活性をもつmiR-143#12を用いることで不活性型RAS/ADPから活性型RAS/ATPに変換するSOS1も標的にしていること、さらにRASエフェクターシグナルの標的遺伝子がRAS自身であること、つまりRAS正の制御回路の存在が明らかになりました。RAS変異大腸癌ではEGFRやAKT、MAPKに対する分子標的薬の効果は代償性のカスケードが働くため一過性であり期待出来ません。カスケードを明らかにしました(図3)。mRNAを発現させて上流のRASを補充する、RASの正の制御回路が存在することが明らかになりました。RASの正の制御回路が存在することで、RASを阻害しても一時的に阻害されるだけでエフェクターシグナルのAKT、ERKから新しいRASを供給されてしまいます。ヒト大腸がん細胞を皮下に移植したヌードマウスにmiR-143#12を局所投与した結果、低用量で顕著な腫瘍増殖抑制が示されました。投与されたマウス腫瘍サンプルにおけるタンパク発現では、RASネットワーク(RAS、AKT、ERK、SOS1)の発現が低下していました。vitro(試験管内)実験でのmiR-143#12の効果は動物実験でも実証されました。新たな知見として、血管のマーカーであるCD31で腫瘍サンプルを染色すると、miR-143#12の浸透したであろう部位で顕著に染色が確認されました。miR-143#12は正常な血管新生を誘導し、自身の効果を増強した可能性が示唆されました(図4)。マウスモデルにおけるmiR-143#12の抗腫瘍効果(左上)miR-143#12投与における腫瘍サイズの経時的変化を確認し、コントロールに比べmiR-143#12投与群でサイズの増大を抑制しています。(左下)腫瘍サンプルにおいて、RASネットワークに関わるタンパクの量を確認したところ、miR-143#12投与で発現が抑制されていました。(右)CD31染色により、miR-143#12投与群で、血管新生を確認しました。【今後の展開】がん化に最も重要な役割を果たしているドライバー遺伝子であるRASの変異を有するがんの根治には、RAS、AKT、ERKそれぞれを単独阻害しても不十分であり、我々が開発した化学修飾miR-143#12による複合的なRASネットワークの抑制が最適であることが明らかになりました。マウスモデルにおいて血管新生が観察され、それに伴った低濃度での抗腫瘍効果が示されました。今後、miR-143#12の効果が全身投与で反映される薬剤送達システムの開発が望まれます。10.3390/cancers12113312.【用語解説】1)RAS:がんの中で最も頻度が高く異常を示すがんドライバー遺伝子、その異常は多岐にわたる。2)マイクロRNA:21−25塩基の2本鎖RNAで複数のメッセンジャーRNA(遺伝子)に結合してその翻訳を負に調節している。AMEDのP-CREATE(JP21cm0106202)の支援を受けました。