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NCI-H1975-Luc and PC-9-Luc: two models for evaluating brain metastases from non-small cell lung cancer

Author: Erin Trachet, BS | Associate Director, Scientific Development
Date: March 2021

肺癌は高い頻度で体内の他の部位に転移します。転移先で最も危険な領域の 1 つは脳で、転移すると平均余命が大幅に短くなります。不運にも、こうした転移は一般的に見られます。非小細胞肺がん(NSCLC)と最初に診断された時点で、最大 7% の人がすでに癌細胞を脳に持っており、NSCLC 患者様の 20%~40% が疾患の進行中にこの合併症を発症します。脳転移は 4 期の肺癌で発生します。4 期の肺癌は予後が悪く、平均余命は通常 1 年未満です1

現在のところ脳転移に特定の標的療法はなく、血液脳関門が多くの細胞毒性薬や抗体ベースの療法に対する生理学的障害となる可能性があります。外科的腫瘍切除や放射線療法が最も利用される治療法ですが、生存率の全体的な増加は小さく(4~6か月程度)、治療後の生活の質が非常に乏しくなる恐れがあります2。明らかに、この重度の疾病にはより効果的な治療が必要です。これまでの研究文献は、原発腫瘍の存在下での転移性脳疾患の評価を容易にする前臨床オンコロジーモデルをほとんど明らかにしていません。 In recognition of this need, Preclinical Oncology (PCO) has developed two xenograft models to not only address metastatic brain disease via a direct intra-cranial implant, but also couples this with a subcutaneous “primary” tumor to effectively allow the evaluation of the response to treatment at both locations.   

さらに、両方の移植部位での標的療法の薬物動態や薬理(PK/PD)を同時に評価できることが重要です。標的療法による治療は、浸透率と吸収率が大幅に異なる可能性があり、どちらの組織でも PK/PD 評価が変化します。脳内特有の環境と血液脳関門の存在が障壁になることを考えると、2 つの部位を比較できることは、発生した転移性疾患と原発腫瘍に対する治療の影響を評価するための強力な手段になり得ます。

PCO は、2 つのヒト非小細胞肺癌細胞株 NCI-H 1975-luc および PC-9-luc の二重疾患誘発パラメータを最適化しました。両方の細胞株はルシフェラーゼでトランスフェクションされており、生物発光画像法(BLI)により、頭蓋内に移植された細胞の疾患の進行を監視できます。皮下の「原発」腫瘍は、信号の重複を防ぐために保護されます。動物が関わるすべての研究は、IACUC プロトコルの審査と承認が得られた AAALAC 認証取得済み施設で、動物倫理規制に従って実施されました。

NCI-H1975-Luc

NCI-H1975-Luc は女性の非喫煙者から取得されました。この細胞株は、EGFR-L858R/T790M の突然変異状態から、研究者らの関心を集めています。T790M が獲得した突然変異は、承認を受けた EGFR 阻害物質への耐性を持つ NSCLC 患者様の 50~60% に見られます。したがって、このモデルは、発生した変異の変化や、不可逆的に結合する化合物に関係なく EGFR に結合する化合物などの次世代 EGFR 阻害物質の評価に適しています。NCI-H1975-luc の EGFR 発現プロフィールは、EGFR を標的とした低分子の血液脳関門浸透の評価を可能にするため、二重移植法の注目のモデルになっています。この評価は複数の方法で行うことができます。たとえば、転移性脳疾患の BLI モニタリングに基づく従来の有効性を皮下腫瘍のキャリパー測定と組み合わせたり、または原発腫瘍と比較した転移性病変の薬力学的分析および PK 分析によって薬物濃度が異なるかどうかを評価することもできます。どちらのシナリオでも、転移性脳疾患の反応を「原発」の皮下腫瘍反応と比較できます。

このモデルの過去の腫瘍増殖と同様に、皮下腫瘍体積の倍加時間は約 7 日、通常は移植後約 25 日で評価サイズ(〜900mm3)に達します(図 2)。予想通り、モデルは頭蓋内に移植された場合も同様に信頼性が高く、BLI で計算された腫瘍体積の倍加時間は 1.6 日です(図 1 および画像 1)。

図 1A:転移性疾患の進行に対する NCI-H1975-Luc 平均 BLI 信号
図 2A:NCI-H1975-Luc 平均原発(SC)腫瘍増殖

図 1A:転移性疾患の進行に対する NCI-H1975-Luc 平均 BLI 信号

図 2A:NCI-H1975-Luc 平均原発(SC)腫瘍増殖

画像 1:転移性脳疾患の進行における NCI-H1975-Luc の代表的な画像

画像 1:転移性脳疾患の進行における NCI-H1975-Luc の代表的な画像

PC-9-Luc

PC-9-Luc は1989年に男性の肺腺癌の患者様から分離されました。PC-9-Luc は、ゲフィチニブおよび他の EGFR チロシンキナーゼ阻害剤に非常に敏感であると報告されています。しかし、PC-9-Luc 細胞を EGFR 阻害剤に長期にわたって曝露すると、T790M 変異と耐性細胞株の獲得に至る可能性が示されています。PC-9-Luc モデルは、T790M 変異の進展、変異を予防するための潜在的な治療、または耐性細胞株定着後の治療を評価する際に有益です。 Similar to the NCI-H1975-Luc cell line, we have developed the dual implant parameters that allow for the evaluation of both the primary tumor and metastatic brain disease.

このモデルの過去の腫瘍増殖と同様に、皮下腫瘍体積の倍加時間は約 4 日、通常は移植後約 20 日で評価サイズ(〜1000mm3)に達します(図 4)。予想通り、モデルは頭蓋内に移植された場合も同様に信頼性が高く、BLI で計算された腫瘍体積の倍加時間は 2.6 日です(図 3 および画像 2)。

図 3:転移性疾患の進行に対する PC-9-Luc 平均 BLI 信号、図 4:PC-9-Luc 平均原発(SC)腫瘍増殖

図 3:転移性疾患の進行に対する PC-9-Luc 平均 BLI 信号

図 4:PC-9-Luc 平均原発(SC)腫瘍増殖

画像 2:転移性脳疾患の進行における PC-9-Luc の代表的な画像

画像 2:転移性脳疾患の進行における PC-9-Luc の代表的な画像

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参照

1 Ho Jeong Lee,† Masaki Hanibuchi,† Sun-Jin Kim,† Hyunkyung Yu, Mark Seungwook Kim, Junqin He, Robert R. Langley, François Lehembre, Urs Regenass, and Isaiah J. Fidler. Treatment of experimental human breast cancer and lung cancer brain metastases in mice by macitentan, a dual antagonist of endothelin receptors, combined with paclitaxel(パクリタキセルと組み合わせたエンドセリン受容体の二重拮抗薬であるマシテンタンによる、マウスにおける実験的ヒト乳癌および肺癌脳転移の治療)。Neuro Oncol. 2016年4月 18(4): 486-496。

2Cairncross JG, Kim JH, Posner JB. Radiation therapy for brain metastases(脳転移に対する放射線療法)。Ann Neurol. 1980年 7(6):529-541。

注:すべての動物管理および使用は、AAALAC 認定を取得した施設にて IACUC 手順の審査および承認を経て動物倫理規制に従い行われました。

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