背景

HER2陽性乳がんでは、腫瘍内のヒト上皮成長因子受容体2（HER2）の不均一性が、HER2標的治療に対する耐性の一因となる。同じ腫瘍内にHER2発現の高い細胞と低い細胞が共存するが、この違いを再現する前臨床モデルは限られていた。本研究は、2つの細胞集団からなるヒト乳がんモデルで抗体薬物複合体（ADC）への耐性を解析し、耐性を抑える併用標的候補を示した。

主な発見

研究者らは、21NT、21PT、HCC1954乳がん細胞株から、HER2発現の高いHER2hi細胞集団と低いHER2lo細胞集団を分離した。各細胞株の2集団は同じ腫瘍に由来する。蛍光in situハイブリダイゼーション（FISH）により、HER2hiではERBB2遺伝子の増幅が、HER2loでは増幅がないことが確認された。HER2loは本研究モデルでの細胞表記であり、臨床で用いられるHER2-low分類とそのまま同一視できない。

このモデルと細胞系譜を追跡するデオキシリボ核酸（DNA）バーコードを用いた実験では、2つの細胞集団の協調が観察された。どちらの集団も、単独培養より共培養で速く増殖する傾向を示した。HER2lo細胞はトラスツズマブ デルクステカン（T-DXd）などのHER2標的ADCへの感受性が低かった一方、HER2キナーゼ阻害薬には感受性を示した。ただし、薬剤反応はモデルによって異なり、患者由来オルガノイドではT-DXdまたはネラチニブ処理後にHER2loの割合が増えることも報告された。

マウス移植腫瘍でも、HER2の不均一性は治療結果に影響した。T-DXd治療後に残った混合腫瘍は主にHER2lo細胞で構成され、治療中止後、HER2hi細胞からなる均一な腫瘍より早く再発する傾向を示した。混合腫瘍はすべて92日以内に再発した一方、均一な腫瘍を持つマウス5匹のうち2匹では、治療中止後140日を超えても再発がなかった。再発した混合腫瘍ではHER2hi細胞が再び優勢となり、残存腫瘍と再増殖時では細胞構成が異なることが示された。

研究者らは不均一な共培養系でCRISPR遺伝子ノックアウトスクリーニングを行い、併用標的候補としてABCC1とUSP9Xを選んだ。これは、遺伝子自体が感受性を高めるという意味ではない。これらの遺伝学的欠損または薬理学的阻害により、HER2lo細胞のT-DXd感受性が高まったという結果である。ABCC1阻害は、T-DXdに搭載された細胞傷害性薬剤DXdの増殖抑制効果を強めた。USP9X阻害は、T-DXd処理時のHER2のユビキチン化とリソソーム移行を増加させた。研究者らは、これをADCからの薬剤放出を促す機序と解釈した。マウスでは、各阻害薬とT-DXdの併用により、T-DXd単独より腫瘍抑制が強まり、無再発期間が延長した。

意義と今後の展望

本研究はHER2不均一性の機能的な意味を説明し、耐性細胞の弱点を狙う治療戦略を提案する。ただし、主要な治療効果は細胞およびマウスモデルで確認された前臨床結果である。細胞株モデルはヒト腫瘍の複雑さや微小環境を十分に再現できず、患者の生存改善や併用療法の安全性を証明した研究とは解釈できない。USP9X阻害薬の開発と正常組織への毒性評価が残されており、臨床応用の可能性は今後の研究で評価する必要がある。

出典：Cancer Discovery論文全文