腫瘍の薬剤耐性の分類
腫瘍は様々な方法で薬剤耐性を示し.また異なるカテゴリーに分類することができる。 分類の1つの方法として.腫瘍は薬剤反応性に基づいて.一次耐性と後天性耐性の2つの主要なカテゴリーに分類することができる。 一次抵抗性とは.腫瘍が最初から最後まで薬剤に反応しないことを指し.後天性抵抗性とは.患者が治療開始当初は標的治療に対して良好な反応を示し.後期になると反応が低下することを指す。
別の分類では.標的治療に対する腫瘍抵抗性のメカニズムに基づいて.腫瘍抵抗性を3つの主要なカテゴリーに分類している。 経路の冗長性：標的治療中もシグナル伝達経路は活性化されたままである。 回避経路：標的治療によってシグナル伝達経路が遮断された後.細胞は別のシグナル伝達経路に切り替わることができる。 経路の再活性化：シグナル伝達経路が阻害療法によって遮断された後.細胞は下流の受容体を変異させることによって.シグナル伝達経路を再び活性化させることができる。
生検は唯一の “真実 “のテストである
腫瘍の薬剤耐性を調べる前に.1つの点を強調する必要がある：生検は腫瘍の薬剤耐性管理において重要な役割を果たす。 生検は腫瘍薬剤耐性管理において重要な役割を果たすのである。耐性時の腫瘍サンプルを連続的に組織学的に解析することによってのみ.標的治療に対する後天性耐性の臨床的作用機序をよりよく理解することができるのである。 生検分析によって.進行性病変組織における耐性の機序を明らかにすることができ.患者のための標的治療法をデザインすることができるのです。
乳がんにおける抗HER2療法への耐性
ヒト上皮成長因子受容体2（HER2）は.乳がんにおける標的療法の重要な分子標的である。 HER2は.下流のシグナル伝達経路を活性化し.転写および翻訳レベルを変化させる受容体であり.細胞増殖と転移を促進し.アポトーシスに対する抵抗性を示す。 したがって.HER2は乳がん治療の共通の標的である。
最初に承認された抗HER2薬は.HER2の細胞外構造ドメインに結合するモノクローナル抗体.トラスツズマブである。 その理論的な作用機序に基づき.トラスツズマブは主に転移性HER2陽性乳がんの治療薬として承認されましたが.化学療法との併用も認められています。
NSABP B31およびNCCTG N9831臨床試験のペアワイズ解析では.トラスツズマブと標準化学療法を受けた患者は.標準化学療法を受けた患者に比べて無病生存期間が有意に延長した。 さらに.他のいくつかの試験でもトラスツズマブの臨床的有用性が検証されている。
しかしながら.トラスツズマブ治療後に腫瘍の再発を経験した患者もいた。 そのため.研究者らは抗HER2療法に対する耐性の機序を調べ始めている。 トラスツズマブはHER2/HER2のホモ二量体化を阻害するが.ヘテロ二量体化は阻害しない。
1.HER2シグナル伝達経路の冗長性による耐性
不完全な受容体閉鎖が抗HER2抵抗性のメカニズムである可能性がある。 多くの前臨床試験の結果から.HER2経路の多点阻害が抗HER2療法の有効性を改善することが示されている。
CLEOPATRA試験は.HER2の二重阻害（ホモ/ヘテロ二量化）をHER2陽性転移性乳がん治療の最前線にもたらした。 この試験では.乳がん患者がトラスツズマブ＋ドセタキセル（ペルツズマブ）.トラスツズマブ＋ドセタキセル＋パツキシマブ（ペルツズマブ）に無作為に割り付けられた。
本試験の結果.トラスツズマブ＋パツズマブ療法はトラスツズマブ療法と比較して患者の生存期間を有意に改善し.全生存期間を16カ月延長した。 本試験は.HER2二重阻害療法と化学療法を併用することが転移性がんに対する治療法として選択されるという強力なエビデンスを提供するものである。
抗HER2二重阻害の臨床的有用性は.NEOSPHERE試験でも実証された。 この試験では.HER2陽性乳がん患者を.標準化学療法＋トラスツズマブ.標準化学療法＋パツズマブ.標準化学療法＋トラスツズマブ＋パツズマブ（二重阻害療法群）.トラスツズマブ＋パツズマブの4群に無作為に割り付けた。
その結果.二重阻害治療群の患者の完全寛解率は.単一阻害治療群（標準化学療法＋トラスツズマブまたはパツズマブ）の2倍であった。 トラスツズマブ＋パツツズマブ群の完全寛解率は約17％であり.2つの標的薬が一部の患者でHER2経路を阻害することにより抗腫瘍効果をもたらしたことを示している。
NeoALTTO試験では.乳がん患者をパクリタキセル＋ラパチニブ.パクリタキセル＋トラスツズマブ.パクリタキセル＋パラチニブ＋トラスツズマブの3群に無作為に割り付けた。 本試験でも同様の結果が得られ.二重阻害療法群の患者の完全寛解率は単独療法群の2倍であった。
TBCRC 006試験では.エストロゲン受容体（ER）陽性乳がん患者が登録され.ラパチニブ＋トラスツズマブ＋エストロゲン遮断療法を12週間行った。 その結果.患者の完全寛解率はわずか27％で.NEOSPHERE試験の標的単剤療法群の結果と同様であり.効果的な経路遮断が腫瘍の増殖を完全に抑制できることが示唆された。
もちろん.すべての臨床試験結果が二重阻害療法が単一阻害療法より優れているという結論を支持しているわけではない。 例えば.ALTTO試験では.HER2陽性乳がん患者8000人を化学療法＋トラスツズマブ.トラスツズマブ＋ラパチニブ.化学療法＋トラスツズマブ＋ラパチニブの3群に無作為に割り付けた。
興味深いことに.3つの異なる治療群の患者の完全寛解率に有意差はなかった。
2.ERシグナル伝達経路はHER2抵抗性の回避経路である
HER2陽性乳がんサンプルの50％近くがエストロゲン受容体（ER）発現陽性であり.これは腫瘍抵抗性のもう一つのメカニズムである回避経路である可能性がある。 細胞がER陽性の場合.他のシグナル伝達経路が阻害されてもER経路を通じてシグナルが伝達され.最終的に細胞増殖を促進する転写レベルの変化をもたらす。
ある臨床試験では.ER陽性乳がん患者の完全寛解率はER陰性患者よりも有意に低いことが示されている。
この仮説はTBCRC023試験で検証され.HER2陽性乳がん患者をラパチニブ＋トラスツズマブ＋エストロゲン遮断療法（ER陽性患者）の12週間コースと14週間コースの2群に無作為に割り付けた。 その結果.ER陽性患者の場合.12週間治療群の完全寛解率はわずか9％であったのに対し.24週間治療群の完全寛解率は33％であった。
しかしながら.ER陰性患者では.2つの治療群間に差はなかった。 このことは.長期の標的治療が有効なのはER陽性患者に限られることを示唆している。 エビデンスは乏しいものの.上記の臨床試験結果は.HER2陽性乳癌における薬剤耐性経路においてER経路が重要な役割を果たしていることを示唆している。
3.PI3K分子.HER2変異および再活性化経路
3つ目の耐性機序は経路の再活性化であり.これは細胞増殖制御に関与するシグナル伝達経路から「ブレーキ」が外れることである。 いくつかの研究から.ホスファチジルイノシトール-3-キナーゼ（PI3K）が耐性に関連した再活性化経路の「ブレーキ」であることが示されている。 野生型PIK3CA癌の患者は.PIK3CA変異体と比較して完全寛解率が高い。 このことは.PI3K経路の活性化が抗HER2療法に対する抵抗性をもたらす可能性を示唆している。
同様に.HER2変異もまた.経路の再活性化によって耐性をもたらす可能性がある。 TBCRC003試験では.in situのHER2陽性乳癌の生検を治療した転移性腫瘍病変と比較し.HER2変異の割合が2つの組織間で有意に異なることが判明した。 これらの研究は.薬剤耐性のメカニズムのさらなる理解に貢献している。
経路の再活性化に関しては.PI3Kは非常に魅力的な治療標的である。 したがって.HER2陽性乳癌の治療は期待されるほど単純ではなく.HER2陽性乳癌を異なるサブタイプに分類し.異なるタイプに適切な治療レジメンを与える必要がある。
肺がんのチロシンキナーゼ阻害薬に対する耐性
肺がんの標的治療に対する耐性は.上皮成長因子受容体（EGFR）チロシンキナーゼ阻害薬（TKI）に対する耐性と間葉系リンパ腫キナーゼ（ALK）チロシンキナーゼ阻害薬（TKI）に対する耐性の2つに大別される。
1.EGFRチロシンキナーゼ阻害薬
エルロチニブ.ゲフィチニブ.アファチニブは.肺がんの臨床治療に参入した最初のEGFRチロシンキナーゼ阻害薬であり.EGFR変異型表現型の肺がん患者はこれらの薬剤に良好な反応を示している。 しかしながら.EGFRチロシンキナーゼ阻害薬にとって後天性耐性は大きな課題であり.この耐性を遅らせる.あるいは克服するためにどのような対策を講じることができるだろうか。EGFRチロシンキナーゼ阻害薬に対する耐性の原因の一つは.EGFRチロシンキナーゼの構造ドメインにおける2点変異（T790M）であるEGFR標的修飾である。 この変異は.エルロチニブ.ゲフィチニブ.アファチニブ耐性の肺がん患者からのサンプルの60％近くに存在し.第一世代および第二世代のEGFRチロシンキナーゼ阻害剤に対する耐性の主な原因となっている。
変異特異的EGFRチロシンキナーゼ阻害剤は.EGFR変異を標的とする新しいクラスの不可逆的阻害剤である。 エロチニブ.ゲフィチニブ.アファチニブは主に野生型EGFRを標的とするが.変異特異的EGFRチロシンキナーゼ阻害薬は主にT790M変異のような活性化変異を標的とする。 現在.CO-1686（ロシレチニブ）とAZD9291という2つの変異特異的阻害薬が臨床導入間近である。
最近.エルロチニブ.ゲフィチニブ.アファチニブ耐性の肺がん患者46人を臨床試験に登録した研究がNew England Journal of Medicine誌に発表された。 この試験の結果.T790M陽性患者においてロシレチニブの奏効率は59％であった。 興味深いことに.T790Mを標的とする薬剤による2次治療では.1次治療を受けた肺癌患者において.奏効率は60％に近づき.病勢コントロール率は90％に達した。 対照的に.肺癌患者が一次治療中にT790M変異を発症しなかった場合.奏効率は非常に低い。
AZD9291も第3世代の不可逆的変異特異的EGFR阻害剤である。 ある研究報告では.T790M陽性がん患者におけるAZD9291の奏効率は60％近くであったが.T790M陰性がん患者におけるAZD9291の奏効率は非常に低く.前述のロシレチニブの効果と同じであった。
2014年には.ある研究チームが肺がん患者を対象に.アファチニブ（野生型EGFR標的阻害薬）とセツキシマブ（EGFRモノクローナル抗体）を併用した不可逆的第2世代阻害薬の有効性を評価した。 対象は.第一世代のEGFR阻害剤に後天的に耐性を獲得した後にアファチニブとセツキシマブによる治療を開始した.すべてのEGFR変異型肺がん患者であった。
その結果.T790M陽性および陰性患者を含む肺癌患者の全奏効率は29％であった。 本研究は.変異特異的EGFR阻害剤がEGFR変異肺癌患者の一次治療として有望であることを示唆しているが.進行性のT790M陰性患者には有効ではない。 しかし.変異特異的EGFR阻害剤とアファチニブおよびセツキシマブを併用することは.このジレンマに対する1つの解決策になるかもしれない。
第3世代のEGFRチロシンキナーゼ阻害薬が失敗したらどうするか？ 標的療法は一般的に有効であると考えられているが.第3世代のEGFRチロシンキナーゼ阻害薬であっても耐性の問題を考慮しなければならない。
最近の試験では.ロシレチニブの有効性を評価するためにT790M陽性がん患者12人が登録された。 その結果.6人の患者でロシレチニブ治療中に有意な臨床効果が認められたが.奏効率は低下し.治療経過の後半にはT790Mが消失した。 言い換えれば.患者の腫瘍内のT790M変異の対立遺伝子は治療中に消失し.この変異が第一世代のEGFRチロシンキナーゼ阻害薬に対する耐性の主な原因であった。
同様に.2015年に行われた別の試験では.AZD9291に対する後天性耐性が検討された。 この試験には.AZD9291による治療後に耐性を獲得したT790M陽性EGFR変異肺がん患者15人が含まれていた。 耐性の機序により.患者は3つのカテゴリーに分類された：C797S変異（EGFRキナーゼの構造ドメインの別の変異）を有する患者6人.T790M変異を有するがC797S変異は陰性である患者5人.T790M対立遺伝子が消失した患者4人。
この研究から.変異特異的EGFRチロシンキナーゼ阻害薬は.EGFR変異肺がん患者に対する治療の第一選択薬となる可能性があるものの.耐性出現への対応に注意する必要があることが示唆された。
2.ALKチロシンキナーゼ阻害薬
肺がんに対する標的薬のもう1つのクラスは.間葉系リンパ腫キナーゼチロシンキナーゼ阻害薬（ALK TKI）である。 クリゾチニブはFDAに承認されたALK阻害剤で.主に転移性ALK再配列肺癌患者の治療に使用される。 肺がん患者はクリゾチニブによく反応するが.特にEGFR変異肺がん患者では獲得耐性が生じることがある。
EGFR変異肺がん患者では.50～60％近くがT790Mを介した耐性を示す。 しかし.ALK再配列肺がん患者の30％未満は.ALKキナーゼの構造ドメインに2点変異を発症し.最終的にクリゾチニブ耐性をもたらす。 さらに.ALKチロシンキナーゼ阻害剤に対する耐性を引き起こす変異には多くの種類があり.ALK構造ドメインのどの部位も変異する可能性がある。
現在.クリゾチニブ耐性への対処法としては.第二世代ALK阻害薬.ALK阻害薬とHSP-90阻害薬の併用.ALKチロシンキナーゼ阻害薬と化学療法の併用など.さまざまな戦略がある。 現在.LDK378（セリチニブ）とアレクチニブという2つの第2世代ALK阻害薬が使用可能である。
最近の研究では.ALK再配列肺がん患者におけるセリチニブの有効性が評価された。 セリチニブに対する奏効率は.クリゾチニブ治療を受けた肺癌患者で56％.クリゾチニブ未治療の肺癌患者で58％であった。 クリゾチニブ抵抗性の肺がん患者は第2世代のALK阻害薬に対して良好な反応を示すことがわかる。
アレクチニブは第二世代のALK阻害剤であり.肺がんにおける臨床的なALK再配列療法に近いものである。 最近の研究では.クリゾチニブで治療された47人のALK陽性肺がん患者が登録され.アレクチニブに対する全奏効率はほぼ55％で.これは上記の研究におけるクリゾチニブの奏効率と同じであった。
第二世代ALK阻害剤に加えて.ALK融合タンパク質やEGFRなどのがん原性タンパク質を安定化させるタンパク質である熱刺激タンパク質90（HSP90）も.クリゾチニブ耐性に対抗する治療戦略として使用されている。 In vitroの研究で.クリゾチニブ耐性細胞はHSP90阻害剤治療に非常に感受性が高いことが判明しており.HSP90がクリゾチニブ耐性に対処する突破口になる可能性が示唆されている。
さらに研究チームは.ALK再配列肺がんのクリゾチニブ耐性患者が.HSP90阻害剤（Ganetespib）治療の1サイクル後に良好な臨床効果を示すことを発見した。 現在.肺がん患者を対象に.ALK阻害剤とHSP90阻害剤の併用による治療効果を評価する研究がいくつか行われており.クリゾチニブ耐性を緩和するHSP90阻害剤の作用機序の解明に役立つと考えられる。
ALKチロシンキナーゼ阻害剤と化学療法の併用は.クリゾチニブ耐性に対処するもう一つの治療選択肢である。 あるレトロスペクティブ研究では.ペメトレキセド治療が他のサブタイプの転移性肺がん患者と比較して.ALK再配列肺がん患者の無増悪生存期間を有意に改善することが明らかになった。 しかし.この臨床効果の分子作用機序は明らかではない。
要約すると.標的治療薬の開発は肺癌患者の治療に革命をもたらした。 現在.これらの薬剤は主に転移性肺がんの治療に使用されており.乳がん分野の研究は大きく遅れている。
大腸癌における抗EGFR療法への耐性
本セクションでは.転移性大腸癌におけるEGFR阻害剤に対する一次耐性および後天性耐性のメカニズムと.EGFR阻害剤に対する耐性に対抗するために現在開発されている薬剤について述べる。 大腸がんにおけるEGFR下流の複数の変異は.モノクローナル抗体やチロシンキナーゼ阻害薬によるシグナル活性化を阻害することが判明している
転移性大腸がんに対するEGFR阻害薬の開発は.EGFR経路の変異が治療標的であることを示している。 例えば.2013年にFDAは大腸癌患者に対するRAS検査を承認した。 抗EGFR阻害剤研究のデータをレビューすると.RAS野生型大腸癌患者に対して.EGFR阻害剤（例えば.Panitumumabパニツムマブ）＋従来の化学療法（例えば.Oxaliplatinオキサリプラチン）は.患者の全生存期間と無増悪生存期間を有意に改善することが明らかになった。 セツキシマブで代用すれば.さらに良好な結果が得られる可能性がある。
全生存期間のリスク比は.KRASエクソン2野生型で0.75.KRASエクソン2野生型＋RAS遺伝子変異で0.69であった。
KRAS遺伝子変異やNRAS遺伝子変異のある患者には抗EGFR療法が有効でないことは明らかである。
1.遺伝性変異と抗EGFR抵抗性
複数の変異は抗EGFR療法に対する抵抗性のドライバーであり.同様に.生得的抵抗性と獲得的抵抗性のメカニズムの重複の重要な部分である。 まず.初回治療患者における自然抵抗性に関して.最も一般的な単一遺伝子変異はKRAS（30％）.NRAS（7％）.BRAF（7％）である。 ほぼ10-15％の患者にKRAS+PIK3CAまたはBRAF+PIK3CAの二重変異があり.10％にPIK3CAまたはPTENの変異があった。
同様に.先天性抵抗性を有する患者の12％近くは非遺伝的メカニズムに起因する。 抗EGFR療法の場合.患者の15％近くが生得的な反応を示す。 理論的には.患者がEGFR阻害剤で治療された場合.薬剤に反応する患者は15％に過ぎない。 当然ながら.化学療法と併用すれば.この奏効率はさらに高くなる。
後天性耐性とは何か？ 以前は抗EGFR阻害剤に奏効した患者が.現在は奏効しないことである。 この耐性の主な機序はRAS変異（KRAS.NRASなど）であり.BRAF変異も後天性耐性の原因（7％）であり.さらにRAS経路とPIK3経路の二重変異も後天性耐性の原因（12％）である。
興味深いことに.HER2またはMETの過剰発現を伴う後天性耐性患者の割合は.セツキシマブまたはパニツムマブ治療後に有意に高くなり.10～12％に近づいた。 先天性抵抗性と同様に.後天性抵抗性患者の12％近くが非遺伝的機序により発症している。 抗EGFR阻害薬に対する生得的耐性を有する患者は.KRASエクソン2に変異を有することが多い。
同様に.EGFR阻害剤に対する後天性耐性を有する患者は.KRASエクソン2に変異を有しており.その頻度はEGFR阻害剤に対する生得的耐性を有する患者よりもはるかに高い。
ジョンズ・ホプキンス大学の研究チームは.抗EGFR阻害剤治療前.治療中.治療後のRASおよびPIK3シグナル伝達経路における変異を調べ.下流エフェクターであるKRASおよびBRAFが変異していること.KRASが変異していること.BRAFが変異していることを示した。 その結果.下流のエフェクターであるKRASとBRAFが変異しており.KRASのいくつかのエクソンも変異していることが示された。
別の研究チームは.セツキシマブ治療中にいくつかの遺伝子の変異頻度が増加することを発見した。 この研究は37人の患者を対象としており.進行した患者の生検のほぼ81％に変異が認められた。 興味深いことに.患者の33％近くが生検で複数の変異（2-5個）を有しており.獲得耐性の発現には複数の遺伝子が関与していることが示唆された。 <最も多く変異していた遺伝子は.RAS遺伝子.PIK3CA遺伝子.BRAF遺伝子.EGFR遺伝子であった。 治療前の患者の生検を調べたところ.24％に様々な程度の変異が認められた。 変異対立遺伝子を有する患者の割合が治療期間中に有意に増加したことも重要である。 抗EGFR療法が中止されると.突然変異の頻度は検出可能なレベル以下に低下した。
2.腫瘍微小環境と抗EGFR抵抗性
先に述べた遺伝子変異に加え.腫瘍微小環境におけるリガンドの過剰発現も抵抗性の原因である。例えば.アンフィレグリン(2調節蛋白).エピレグリン(上皮調節蛋白).ヘレグリン(調節蛋白).トランスフォーミング増殖因子α( TGF-α)である。 これらの分子の発現を測定することで.治療に対する患者の反応を予測することができる。
Khambata-Fordチームは.上皮制御タンパク質とジストロフィンが過剰発現している大腸癌患者は.他の患者に比べてセツキシマブに対する反応が良好であることを発見し.Taberneroチームは.上皮制御タンパク質が過剰発現している患者はセツキシマブ治療に対する反応が良好であり.TGF-αのアップレギュレーションはセツキシマブ治療に対する抵抗性と関連していることを発見した。 別の研究チームは.細胞をTGFαにさらすと細胞抵抗性が有意に高くなることを発見した。
変異やリガンドに加えて.EGFR阻害剤に対する治療反応は内在する分子サブタイプにも影響される。
De Sousa氏のチームは.上皮性大腸癌と間葉性大腸癌の比較研究を行った。 上皮性大腸癌と間葉性大腸癌を比較し.上皮性大腸癌の患者のみが野生型RAS腫瘍においてセツキシマブによく反応したのに対し.間葉性腫瘍の患者はセツキシマブに反応しなかった。
3.抗EGFR抵抗性に対する反応オプション
これらの情報に基づき.新規モノクローナル抗体によるEGFR阻害.モノクローナル抗体とキナーゼ阻害薬の併用.HER受容体ファミリーと他のシグナル伝達経路阻害薬の併用など.大腸がんに対するさまざまな有効な治療レジメンを開発することができる。
受容体の二重阻害は.キナーゼの細胞外ドメインと細胞内ドメインの両方を標的とすることで達成できる。 オーストラリアの研究チームは.EGFR陰性で化学療法抵抗性の患者を対象に.セツキシマブとエルロチニブの治療効果を評価した。 HERACLES試験では.セツキシマブまたはパニツムマブに抵抗性の患者におけるHER2過剰発現が同定された。 この患者群では.トラスツズマブとラパチニブによる治療で全奏効率が34％と高かった。
EGFR阻害剤治療の過程で.細胞はいくつかの耐性変異を起こし始める。 治療後期になると.腫瘍は完全に薬剤耐性の表現型になっている。 したがって.EGFR阻害剤治療を中止すると.腫瘍は治療開始時の状態に戻る可能性がある。 これは腫瘍活性化療法の理論的根拠となり.現在2つの臨床試験ががん患者におけるEGFR阻害剤活性化療法の効果を評価している