抗がん剤のドキソルビシンの効果を高め副作用を軽減する

今回紹介する論文

 

ジヒドロアルテミシニンと抗がん剤のドキソルビシンを一緒に使うと、がん細胞をより効率的に破壊し副作用を軽減することが期待されるという実験結果を報告した論文です。

 

ジヒドロアルテミシニンはアルテミシア アンヌアから抽出するアルテミシニンから製造される薬品であり、またアルテスネートなどのアルテミシニン類が体内に吸収された際の代謝産物でもあります。

 

 

その研究の内容について

 

研究チームは 2つの薬を組み合わせてがん細胞に試しました。

 

ジヒドロアルテミシニン：もともとはマラリア治療薬の成分で、がん細胞にも効果が期待されます。

 

ドキソルビシン：古くから使われている抗がん剤です。効果は強いものの副作用も多く起こります。

 

実験の方法

 

試験管内のがん細胞（子宮頸がん、卵巣がん、乳がん、肺がん、前立腺がん）に薬を与え、細胞がどのくらい生き残るかを調べました。

 

マウスに移植した腫瘍に対して、薬を投与して実際に腫瘍の大きさが変わるか確認をしました。

 

主な結果

 

ジヒドロアルテミシニンとドキソルビシンを一緒に使うと、単独で使うよりもがん細胞の死滅率が大幅に高いことが確認されました。

 

子宮頸がんの細胞では、細胞の90%以上が死にました。

 

がん細胞が死ぬ仕組み（メカニズム）は「アポトーシス（細胞の自殺プログラム）」で、特に 細胞内部で働くカスパーゼという酵素の経路 が関係していました。

 

マウスの実験でも腫瘍が大きく減り、副作用は少ないことが確認できました。（体重や臓器に大きな影響がありません)。

 

研究の意味

 

ドキソルビシン単独では副作用が強いが、ジヒドロアルテミシニンを併用することで効果を高めつつ副作用を抑えられる可能性 があります。

 

この組み合わせは、将来のがん治療の新しい方法になると期待されます。(20216年９月発表）

 

 

ジヒドロアルテミシニンとドキソルビシンの併用による腫瘍細胞生存能力のin vitroおよびin vivo阻害、および基礎となるメカニズム
In vitro and in vivo inhibition of tumor cell viability by combined dihydroartemisinin and doxorubicin treatment, and the underlying mechanism

 

要旨

 

天然抽出物アルテミシニンとその誘導体は、優れた抗がん活性を持っています。

 

本研究は、さまざまな腫瘍細胞株（HeLa、OVCAR‐3、MCF‐7、PC‐3、A549）に対するジヒドロアルテミシニンとドキソルビシンの併用治療のin vitro阻害効果と基礎となるメカニズムを調査することを目的としました。

 

さらに、ジヒドロアルテミシニンとドキソルビシンのin vivo効果は、マウスHeLa腫瘍モデルを使用して評価されました。

 

HeLa、OVCAR‐3、MCF‐7、PC‐3、A549細胞はジヒドロアルテミシニンとドキソルビシンの組み合わせで処理され、細胞生存率への影響はセルカウンティングキット‐8で検出されました。

 

治療群の細胞がアポトーシスを示したかどうかを判断するために、Hoechst 33258染料で染色した後、細胞を蛍光顕微鏡で観察し、核の形態学的変化を観察しました。

 

細胞のアポトーシスはフローサイトメトリーによってさらに検出され、統計分析が行われました。

 

カスパーゼ-3、-8、-9の特異的阻害剤を使用して、細胞アポトーシスの内因性および外因性経路を決定しました。

 

ジヒドロアルテミシニンとドキソルビシンの組み合わせで治療された子宮頸がんHeLa細胞は、生存率が最大91.5%低下し、ジヒドロアルテミシニンまたはドキソルビシンのみで同じ濃度で治療した同じ細胞よりも高かった（P<0.01）。

 

併用された薬物の最適濃度は、10 µg/mlのジヒドロアルテミシニンと10 µg/mlのドキソルビシンでした。

 

ジヒドロアルテミシニン + ドキソルビシンはまた、卵巣がん（OVCAR-3）、乳がん（MCF-7）、肺がん（A549）、前立腺がん（PC-3）の細胞にも顕著な抑制効果がありました。

 

Hoechst 33258染色後の蛍光顕微鏡で観察された画像は、ジヒドロアルテミシニン + ドキソルビシンで処理された細胞に顕著なピクノシス(核の凝縮)を示し、これはアポトーシスで典型的なジヒドロアルテミシニンまたはドキソルビシンのみで処理された場合と同様です。

 

フローサイトメトリーで決定されたように、最適な濃度でジヒドロアルテミシニン + ドキソルビシンで処理された細胞のアポトーシス率は最大90%であり、同じ濃度でジヒドロアルテミシニンまたはドキソルビシンのみで処理された細胞のアポトーシス率よりも有意に高値でした。

 

カスパーゼ-9および-3阻害剤は、ジヒドロアルテミシニン + ドキソルビシンで治療された細胞の生存率を有意に増加させました。

 

ジヒドロアルテミシニン + ドキソルビシンの腫瘍内注射後6日で、腫瘍容積が著しく減少した。生体内毒性の結果、薬物の組み合わせは基本的にマウスの体重に影響を与えず、動物の肝臓、脾臓、腎臓、心臓に有意な毒性がなかったことが明らかになりました。

 

全体として、ジヒドロアルテミシニンとドキソルビシンの組み合わせは、HeLa、OVCAR-3、MCF-7、PC-3、A549細胞の生存能力を著しく阻害し、カスパーゼ-9とカスパーゼ-3によって媒介される固有のアポトーシス経路を介してHeLa細胞に作用しました。

 

結果

 

ジヒドロアルテミシニン + ドキソルビシンも生体内で有意な治療効果があった。この研究は、いくつかの種類の癌に対する臨床薬の開発のための新しいアイデアを提供します。

 

 

異なる濃度でのジヒドロアルテミシニンとドキソルビシンの組み合わせが細胞の生存率に及ぼす影響

 

CCK-8は、細胞の生存率を検出するために一般的に使用されます。

 

HeLa細胞の生存能力は、ジヒドロアルテミシニンとドキソルビシンの濃度が増加するにつれて低下しました。

 

細胞を0.5〜20 μg/mlの範囲で24時間ジヒドロアルテミシニン単独またはドキソルビシン単独で処理した後、生存率はそれぞれ45〜95%、42〜94%でした。

 

ジヒドロアルテミシニン + ドキソルビシンの併用処理では、生存率は最大90%低下しました。

 

最適な濃度は 10 µg/mlジヒドロアルテミシニン + 10 µg/mlドキソルビシン でした。さらにこの組み合わせは、OVCAR-3、MCF-7、PC-3、A549細胞に対しても有意な抑制効果を示しました。

 

Hoechst 33258染色による観察では、ジヒドロアルテミシニン + ドキソルビシン処理群で顕著なクロマチン凝集や核の縮小が確認され、アポトーシスが示唆されました。

 

アネキシンV/PI染色による解析では、アポトーシス率が対照の3%から90%に上昇し、壊死の増加は軽度でした。単独処理に比べ併用処理のアポトーシス率は有意に高かった。

 

カスパーゼ-3阻害剤および-9阻害剤の処理は、ジヒドロアルテミシニン + ドキソルビシン群の細胞生存率を有意に増加させました。

 

一方カスパーゼ-8阻害剤は影響を与えず、内因性アポトーシス経路（カスパーゼ-3/-9） が主に関与していました。

 

HeLa移植腫瘍マウスにジヒドロアルテミシニン + ドキソルビシンを腫瘍内注射すると、腫瘍の大きさは単独群や対照群に比べ有意に縮小しました。

 

毒性評価では、体重や主要臓器に有害な変化はみられませんでした。

 

ディスカッション

 

ジヒドロアルテミシニンは抗マラリア薬として開発されたが、正常細胞に低毒性でがん細胞に強い毒性を示します。

 

ドキソルビシンは強力ではあるが副作用が問題となります。

 

両者を組み合わせると、HeLa細胞で相乗的に細胞死が増加し、他のがん細胞株でも抑制効果が確認されました。

 

細胞死のメカニズムは主に 内因性アポトーシス経路（カスパーゼ-3/-9） によります。

 

in vivoでも抗腫瘍効果が確認され、副作用は大きくなりませんでした。

 

結果として、ジヒドロアルテミシニンの併用はドキソルビシンの治療効果を高め、副作用を軽減する戦略になり得ます。

 

結論

 

ジヒドロアルテミシニンとドキソルビシンの併用は、複数の腫瘍細胞株において強い相乗的抑制効果を示し、特にHeLa細胞ではカスパーゼ-3/-9を介した内因性アポトーシスが誘導されました。

 

動物実験でも治療効果が確認され、副作用は限定的でした。

 

本研究は、臨床化学療法における新たな組み合わせ戦略として有望であります。