悪性神経膠腫治療の進化は.既存の手術と放射線治療の組み合わせの臨床プロトコルだけでは.患者の質をある程度改善し.生存期間を延長することはできても.治癒を達成することはできないということを教えてくれました。 遺伝子治療.免疫療法.分子標的治療などの生物学的療法は.悪性グリオーマの治療において大きな期待が寄せられており.前臨床試験で有効性が示され.第I相臨床試験で安全性も証明されたものもあるが.第II.III相臨床試験に進むことはほとんどない。 このような背景から.私たちは.悪性神経膠腫の生物学的治療戦略を改善するための手がかりを得ることを目的として.その理由を分析することにしました。
I. 悪性神経膠腫に対する遺伝子治療戦略の解析
自殺遺伝子療法.腫瘍溶解ウイルス療法.免疫調節療法は.悪性神経膠腫に対する最も一般的な遺伝子治療戦略であり.まず.それらの利点と残された限界を分析することにする。
単純ヘルペスウイルスのチミジンキナーゼ遺伝子とプロポキシフェン（herpessimplexvirusthymidinekinase/gancyclovir.HSVtk/GCV）とシトシンデアミナーゼ/5-フルオロシトシン（cytosine deaminase/5-fluorocytosine） を併用した場合。 シトシンデアミナーゼ/5-フルオロシトシン.CD/5-FC）は.最も頻繁に使用される自殺遺伝子治療システムである[1]。 自殺遺伝子治療の利点としては.自殺遺伝子を導入した腫瘍細胞だけでなく.導入していない周囲の腫瘍細胞も殺すことができる（すなわち「バイスタンダー効果」）こと.自殺遺伝子の発現は短期間で済むこと.これらの治療システムは増殖中の細胞に優先的に作用するので腫瘍細胞を標的とすること.自殺遺伝子治療は通常の放射線治療を受けていない腫瘍細胞にも適用可能であること.などがあげられる。 また.遺伝子治療は.従来の放射線治療と相乗効果を発揮し.従来の治療に対する感受性を高めることができます。 制限としては.満足できる遺伝子導入ベクターがなく.in vivoでの腫瘍細胞のトランスフェクション効率が制限されること.自殺遺伝子導入に陽性の腫瘍細胞の空間分布が限られること.移動して遠くに分散してしまった腫瘍細胞を追跡できないこと.などがある。
腫瘍溶解性ウイルス治療の基本的な考え方は.ウイルスゲノムを遺伝的に改変し.ウイルスが神経膠腫細胞内でのみ選択的に複製されるようにして.腫瘍細胞に対する殺腫瘍効果を実現することである。 腫瘍溶解性ウイルスの代表的なものとして.腫瘍溶解性HSV.条件複製アデノウイルス（CRAds）.麻疹ウイルス.エウテリオウイルスなどがある。 腫瘍溶解性ウイルス治療の利点は.高いウイルス力価.腫瘍細胞への効率的なトランスフェクション.腫瘍内での良好な分布です。腫瘍溶解性ウイルスゲノムに他の治療遺伝子を挿入することで.さらなる治療効果を生み出すことも可能です。 制限事項としては.宿主によるウイルスの免疫拒絶の可能性.腫瘍溶解ウイルスの複製能力による安全性の懸念.手術中に腫瘍溶解ウイルスを局所投与する必要性などが挙げられる。
免疫調節遺伝子治療の基本的な目的は.悪性神経膠腫細胞を殺すために抗腫瘍免疫反応を誘導することであり.サイトカインを介した.免疫細胞の動員や抗体指向性細胞キャリアの適用が最も基本的な戦略である。 免疫調節遺伝子治療の利点は.受動的または能動的な抗腫瘍免疫によって術後に残存する腫瘍細胞を死滅させ.さらに腫瘍の微小環境を調節することである。 腫瘍による免疫抑制の可能性.脳組織には抗原提示樹状細胞が存在しないこと.免疫抑制制御性T細胞による免疫抑制サイトカインの分泌などが制限される。
以下の戦略は.悪性グリオーマに対する遺伝子治療の限界を克服し.改善するのに役立つと思われます。
(i) 遺伝子治療のための細胞キャリアとしての幹細胞の選択：幹細胞は腫瘍に向いた細胞であり.治療用遺伝子を運ぶために幹細胞を使用すると.治療用遺伝子のより良い空間分布を可能にし.さらに遠方に播種されたグリオーマ病巣に追跡できるかもしれない [2,3]; 幹細胞キャリアは宿主免疫系によるクリアランスから免れていて.運ぶ治療遺伝子に対するシールドとして働くかもしれません。
新規の腫瘍溶解ウイルスの開発は.第一に腫瘍溶解ウイルスベクターの伝送と伝達を改善すること.第二に.腫瘍壊死因子の発現などの遺伝子改変による新しい腫瘍溶解治療戦略を実現することが期待されます。
(2) 腫瘍壊死因子α（TNFα）.血管内皮増殖因子（VEGF）特異的ショートヘアピンRNA（shorthairpin RNA）.インターロイキン4（IL4）などの遺伝子組み換えの発現など.新規腫瘍溶解ウィルスの開発。 interleukin4,IL-4) [4].第三に.神経膠腫細胞.特に神経膠腫幹細胞を特異的に標的とする新しい腫瘍溶解ウィルスの開発です。
(iii) 免疫遺伝子治療用ワクチンによる腫瘍微小環境の調節と宿主の抗腫瘍免疫応答の抑制。
(iv) リポソームやナノ粒子などの合成ベクターと対流促進送達を組み合わせて.治療用遺伝子ベクターの送達を最適化すること [5] 。
II.悪性神経膠腫の免疫療法戦略の解析
悪性神経膠腫の免疫療法には.免疫編集.抗原デリバリーの低下.免疫細胞の活性化の低下という3つの主要な課題があります[6]。 免疫編集は.「クリアランス」「ホメオスタシス」「エスケープ」の3つの段階からなる。 「クリアランス」には.腫瘍に対する獲得免疫機能と自然免疫機能の両方が含まれます。 クリアランスプロセスが完了すれば.腫瘍細胞は完全に排除され.免疫編集プロセスは終了します。 腫瘍細胞の一部が突然変異による「クリアランス」を免れると.免疫系との関係で「平衡」状態になる。 この時点では.腫瘍細胞は抗原性が低いため.免疫系に認識されて除去されにくいが.常に除去のプレッシャーを受け.過剰に増殖することはない。 この均衡を保つための主なメカニズムは獲得免疫であり.自然免疫機構はこのプロセスに関与していないと一般に考えられている。 「エスケープ」とは.腫瘍細胞が免疫監視から逃れ.抗腫瘍免疫に対して耐性を持つようになることで.通常はゲノムの不安定性や主要抗原の発現量のダウンレギュレーションが原因である。 例えば.EGFRvIII（EpidermalgrowthfactorreceptorvarianttypeIII）抗原に対する樹状細胞ワクチン接種では.再発腫瘍患者の82％がEGFRvIII発現の欠失を示しました [7 ]. 神経膠腫の微小環境における免疫抑制は.抗原認識の低下と免疫細胞の活性化の抑制につながり.マクロファージとミクログリアは抗原提示の可能性も低下させる。 In vitroの実験では.単球が神経膠腫細胞にさらされると貪食活性を失うことが示されています。また.In vitroの研究データでは.神経膠腫組織から分離したミクログリアと食細胞において.MHCII様分子の活性が正常脳組織と比較して著しく減少することが示されています[8]。 また.免疫細胞の活性低下は.グリオーマに関連する免疫抑制の一因ともなっています。 神経膠腫組織と患者の末梢血の両方から分離されたCD4+細胞は.細胞機能.増殖活性.インターロイキン2（IL-2）合成能の抑制を示しました。 CD8+浸潤リンパ球の増加が患者の生存期間の延長と関連することを見出した研究もあるが.ほとんどの腫瘍浸潤CD8+細胞は活性化していないと報告する研究もある [9] 。 免疫抑制分子の発現や免疫抑制サイトカインの放出も.同様に免疫細胞活性の低下と関連している。
また.悪性神経膠腫の免疫療法の課題を解決する方法は.抗原の送達を強化し.腫瘍による免疫寛容を効果的に破り.腫瘍特異的キラー細胞の活性化を高めることである。 免疫反応を高めることは有効な手段ですが.二次的な脳浮腫や自己免疫疾患につながる深刻な有害事象の範囲を考慮する必要があります。 樹状細胞生物免疫療法は.抗原提示細胞が効果的かつ耐久性のある抗腫瘍T細胞応答を開発する能力を高めることにより.臨床応用が可能である。 しかし.強力な活性化樹状細胞を培養して得る方法論は.まだまだ成熟が必要です。 動物実験や臨床研究により.樹状細胞生物療法には関節内注入が最も効果的な経路であることが示されていますが[10].脳腫瘍の治療に樹状細胞を使用する最適な方法はまだ確立されていないのです。 しかし.神経膠腫患者の免疫状態では.ワクチン療法は免疫系の反応を制限する受動的な「ブレーキ」になっているようです。 制御性T細胞の枯渇は.この「ブレーキ」を回避するための一つの戦略かもしれない[11]。
高悪性度グリオーマは増殖が激しいため.再発しやすく.有望な治療法には手術や補助療法後に残った腫瘍細胞を追い詰めて殺す能力が必要です。T細胞を介した抗腫瘍免疫は.正常な組織を傷つけずに播種した腫瘍細胞を特異的に追跡して殺します [12]． しかし.中枢神経系で有効な抗腫瘍T細胞免疫反応を生み出す細胞は他の場所とは異なり.神経膠腫の抗原提示を担う細胞の種類やそのメカニズムについて正確に調べる必要があり.特定の腫瘍抗原はまだ同定されていないのが現状です。 今後は.異なるタイプのグリオーマにおける特異的抗原と特異的免疫機構の特定.信頼性の高い免疫療法経路と免疫反応の評価方法の確立.免疫療法の臨床試験デザインの改善と改良に焦点を当てた研究が必要である。
III.悪性グリオーマの分子標的治療法の解析
腫瘍の発生・発達.増殖・アポトーシス.血管新生.浸潤・移動などのシグナル伝達経路の研究は.標的医薬品の開発を促進しました。 腫瘍標的薬は大きく分けて.モノクローナル抗体（単クローン抗体）クラスの薬剤と低分子薬剤に分類されます。 治療用モノクローナル抗体は.細胞表面の膜貫通型受容体や細胞外増殖因子を標的とし.また放射性核種や毒素と結合して特異的な誘導作用を発揮することができる。 低分子薬剤は.細胞内に入り標的分子と相互作用し.標的プロテアーゼの活性を阻害することができます。 残念ながら.分子標的薬の大半は.悪性グリオーマにほとんど効果がありません。 現在までに.ベバシズマブとシレンギタイドのみが.悪性神経膠腫を対象とした第III相臨床試験に入っています[13]。 標的抗血管新生剤であるベバシズマブは.膠芽腫患者の無増悪生存期間を延長するが.全生存期間を延長しないことが示されており.浸潤性腫瘍細胞の移動を促進する傾向がある [14]。 標的抗侵襲薬であるインテグリン阻害剤Cilengitideは.放射線併用療法を受けた悪性神経膠腫患者において追加の生存利益をもたらさなかった[15]。
悪性神経膠腫における標的薬の効果に対する重要な制約として.使用する標的薬の投与量の決定の難しさ.中枢神経系への到達能力.腫瘍内での薬剤の生物学的活性が挙げられます。 従来の細胞障害性抗悪性腫瘍剤では.患者さんに重大な副作用を引き起こさない耐容量の上限を至適投与量と定めています。 この基準を.細胞のシグナル伝達経路に作用する標的薬に単純に拡大することは明らかに適切ではありません。 標的薬の脳組織への侵入に関するデータは.一般に間接的な評価方法から得られており.新鮮な神経膠腫組織中の標的薬濃度の直接測定はあまり行われていない。 今後の臨床試験では.腫瘍を摘出し.術前に標的薬を服用する患者群をデザインし.摘出した腫瘍組織における薬剤の分布と薬物動態を直接解析して.シグナル伝達経路の阻害レベルと達成すべき標的薬の濃度を決定することができるかもしれません。
また.悪性グリオーマの受益者候補を事前に特定し.「標的」を定めることができないことも重要な課題である。 将来的には.腫瘍マーカーやシグナル伝達経路の活性を調べるために.外科手術や生検による腫瘍サンプルの収集と保存に重点を置くべきである。 これらの患者が新しい標的治療薬の第I相臨床試験に登録された場合.これらの患者の組織検体の分子プロファイルを.治療に対する個々の反応に関連して分析することができる。第I相臨床試験において分子マーカーと実験的治療反応が確立された場合.組織検体プールを見直し.その後の第II相臨床試験により適した被験者集団を提供することができる。
悪性グリオーマは遺伝的不安定性と不均一性が顕著であり.関連するシグナル伝達経路の役割や相互調節機構が十分に理解されていないため.治療標的の選択と薬剤開発のプロセスを決定しています[16]。 また.複数の標的を複合的に阻害することは.標的薬開発において重要な考え方であり.マルチターゲット阻害を有する単剤に加えて.複数の標的薬を複合的に応用することも重要な試みである。 しかし.開発された標的薬のうち2種類を組み合わせても試験数は非常に多く.そのため薬の前臨床プレスクリーニングは非常に重要である。 標的薬の標的部位への作用.下流のシグナル伝達経路を阻害する効果.潜在的な毒性は.すべて標的療法の安全性と有効性に関係するため.これらの問題に深く対処する必要がある。
悪性神経膠腫の生物学的治療には.現在の技術力や知識の限界に起因するものもあり.まだ多くの課題や問題がありますが.悪性神経膠腫の生物学的治療に対してできることがないわけではありません。 生物学的製剤を設計する際に遵守すべき基本原則はまだいくつかあり.前臨床試験を強化し.臨床試験を最適化し.均一な患者の組み入れ.投与量.投与経路.効果評価.個別プロトコルの実施などの面で革新する必要があるのは間違いない。 私たちは.悪性神経膠腫における生物学的製剤治療の展望に伴う共通の問題点を解決するために.以下の戦略を提案することを試みました。
まず.前臨床試験における生物学的治療の臨床的価値をより確実に判断するためには.強固で厳密な前臨床生物学的治療研究が必要であるが.そのような神経膠腫の動物モデルは現在不足している。 ヒトグリオーマの腫瘍微小環境.不均一性.成長パターン.組織学.抗腫瘍免疫反応を模倣した動物モデルの確立は.生物学的療法の薬物動態と薬力学をよりよく決定することになります。
第二に.悪性グリオーマに対する生物学的製剤による治療は.手術や放射線治療と組み合わせた従来の治療法を補完するものとして.今後も長期にわたって継続されるでしょう。 生物学的製剤の多くは.少なくとも現段階では腫瘍を抑制することのみを目的としているため.従来の治療法を併用することは.生物学的製剤を単独で適用するよりも倫理的に優れ.治療成績も向上します。 遺伝子治療.免疫療法.標的療法は.それぞれの長所を生かし.治療シナジーを発揮するために.プロトコルの適用において互いに掛け合わせることができるが.複数の生物学的治療間の相乗効果には.科学的評価体系が必要である
第三に.悪性神経膠腫を対象とした生物学的製剤の試験では.一般的に患者の組み入れ基準としてグレードIII/IVの神経膠腫の組織学的診断が必要とされています。 今後.臨床試験に患者を組み入れる際には.一般的な組織型分類から生じる予後因子の存在を排除するために.組織型分類の基準をより詳細にする必要があるかもしれない。 膠芽腫の分子型分類は文書化されており.古典型.間葉型.原神経型.神経型の4種類があり.型分類の違いにより.従来の治療に対する反応や生存率の利点は同じではない[17]。 このように.組織型分類に基づく悪性グリオーマの分子型分類の考え方は.生物学的療法の研究において参考に値するものであり.生物学的療法の臨床試験において.より均質でバランスのとれた患者の組み入れやグループ分けにつながるだけでなく.将来的には各グループにおける重要な分子標的を特定し.適切な治療介入や最善の標的治療法を立案することにつながると思われます。
第四に.悪性神経膠腫の臨床管理においては.同じ組織学的診断の神経膠腫患者でも.臨床経過.予後.腫瘍反応と治療耐性.再発のリスク.治療の長期合併症が大きく異なることが以前から判明しています。 ヒト腫瘍の生物学における不均一性と個人のゲノム変異は.より個別化された腫瘍治療の選択肢を必要としています。 悪性グリオーマの生物学的治療も.個々人の生物学的情報を重視し.それに応じて生物学的治療レジメンをリアルタイムに調整できるようにする必要があります。 個々の腫瘍は.腫瘍病理学の個々の組織学的特徴に加えて.腫瘍の分子遺伝学（DNA.mRNA.マイクロRNA）およびエピジェネティクスにおける変異のユニークなプロファイルを持っています。 悪性グリオーマの生物学的治療の高次戦略として.患者の分子病理学に基づいた「カクテル」的に作用する遺伝子治療.免疫療法.標的治療レジメンを開発することである。 今後.神経膠腫の根治が不可能でも.腫瘍を残したまま生存することや.悪性神経膠腫の患者さんの生存期間を大幅に延長することは可能です。
第五に.生物学的治療法が悪性神経膠腫に有効であるためには.まず血液脳関門を通過して腫瘍本体に高濃度で作用する必要があるが.生物学的因子は高い標的性を持たないため.生物学的薬剤の送達システムの改良が必要であることだ。 対流促進型デリバリーと放出制御型デリバリーシステムは重要な戦略である。
結論として.悪性グリオーマの生物学的治療のブレークスルーには.基礎研究の進歩.生物学的治療技術とプロトコルの改善.診断と治療のための個別化プロトコルが必要である。