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総説
神経膠腫の分子生物学に基づいた治療戦略
著者: 廣瀬雄一1
所属機関: 1藤田保健衛生大学脳神経外科
ページ範囲:P.837 - P.847
文献購入ページに移動Ⅰ.はじめに
神経膠腫は,脳組織の中に浸潤性に成長するため,後遺症を残さずに手術で完全に切除することは困難である.一般的にMRI画像において,病変周辺のT2強調画像で高信号を示す領域は脳浮腫と考えられているが,神経膠腫の場合はこの部分には腫瘍細胞が必ず侵入しているとされており,しかも,さらに外側の画像検査上は正常に写る部分にも,腫瘍細胞が存在すると考えられている.
神経膠腫患者の予後を規定する因子として手術による切除率が注目されており,術中MRIの導入や5-アミノレブリン酸を用いた腫瘍組織の化学標識などにより高い切除率での手術が可能になってきたが,いかなる方法を用いても大半の神経膠腫は外科手術によって根治できないと考えられ,補助療法の併用は不可欠と考えるのが妥当である.しかしその一方で,血液脳関門のために腫瘍への効果的な移行が期待できる薬剤の種類が少ないという問題もあり,治療効果の高い補助療法がなく,神経膠腫は脳神経外科領域においては長年にわたって治療困難な疾患であった.
その中で1つの進歩といえるのが,近年のテモゾロミドの臨床導入である.DNAメチル化剤であるテモゾロミドは,膠芽腫に対する治療効果がさまざまな形で欧米から報告されているが,従来の化学療法剤と比較すると骨髄抑制が弱く,外来診療により治療を維持することも可能で,わが国でも神経膠腫治療の中心的役割をもつ薬剤になっている29).しかしながら,テモゾロミドによる化学療法は患者のquality of lifeを維持しながら延命効果を示すものの,現時点では,決して悪性神経膠腫の根治を約束するものではなく,腫瘍のもつ薬剤抵抗性は依然として大きな問題である.今後この問題を克服するためには,化学療法剤の分子薬理学と神経膠腫細胞の生物学的特徴に関する知見の蓄積が重要である11).
一方,放射線治療は古くから神経膠腫に対する有用な補助療法として認識されてきたが,これのみで神経膠腫の進行を完全に阻止できるものではなく,しかも晩期的副作用としての高次脳機能障害という大きな問題があるため,一般的に行われている分割照射による治療を腫瘍の進行に応じて繰り返し行うことができない.したがって通常1回しか行われない放射線治療について,その施行時期をいつにすべきかは大きな問題であるが,未だ諸家の意見が神経膠腫全般にわたる一致には至っていないと思われる.
このように,極言するなら,治療法の進歩にもかかわらず,悪性神経膠腫は決して高い治療効果が約束された腫瘍ではなく,各種治療法のさらなる発展が必要である事態は従来と比べて大きな変化がないといえる.現時点では神経膠腫に対して単独で根治を誘導できるような治療法はなく,神経膠腫の治療にあたっては各種の治療法をいかに組み合わせて有効性を高めるかを考えなければならない.
最近の試みとしては,有効な治療反応性マーカーを用いて補助療法の進め方を検討する動きがあり,その際のマーカーは腫瘍の遺伝学的解析から得られるものを用いるのが主流になりつつある.また腫瘍生物学の研究から得られた知見を応用した,いわゆる分子標的治療も神経膠腫の治療に導入されつつあり,その効果を予測する上でも分子生物学的な検討が必要であることが既に報告されている.
本稿では神経膠腫に関する遺伝学的解析の発展とその臨床的意義を解説するとともに,神経膠腫の分子生物学的な特徴と分子標的治療との関連性についても解説し,神経膠腫の治療成績向上のための考察を提示する.
神経膠腫は,脳組織の中に浸潤性に成長するため,後遺症を残さずに手術で完全に切除することは困難である.一般的にMRI画像において,病変周辺のT2強調画像で高信号を示す領域は脳浮腫と考えられているが,神経膠腫の場合はこの部分には腫瘍細胞が必ず侵入しているとされており,しかも,さらに外側の画像検査上は正常に写る部分にも,腫瘍細胞が存在すると考えられている.
神経膠腫患者の予後を規定する因子として手術による切除率が注目されており,術中MRIの導入や5-アミノレブリン酸を用いた腫瘍組織の化学標識などにより高い切除率での手術が可能になってきたが,いかなる方法を用いても大半の神経膠腫は外科手術によって根治できないと考えられ,補助療法の併用は不可欠と考えるのが妥当である.しかしその一方で,血液脳関門のために腫瘍への効果的な移行が期待できる薬剤の種類が少ないという問題もあり,治療効果の高い補助療法がなく,神経膠腫は脳神経外科領域においては長年にわたって治療困難な疾患であった.
その中で1つの進歩といえるのが,近年のテモゾロミドの臨床導入である.DNAメチル化剤であるテモゾロミドは,膠芽腫に対する治療効果がさまざまな形で欧米から報告されているが,従来の化学療法剤と比較すると骨髄抑制が弱く,外来診療により治療を維持することも可能で,わが国でも神経膠腫治療の中心的役割をもつ薬剤になっている29).しかしながら,テモゾロミドによる化学療法は患者のquality of lifeを維持しながら延命効果を示すものの,現時点では,決して悪性神経膠腫の根治を約束するものではなく,腫瘍のもつ薬剤抵抗性は依然として大きな問題である.今後この問題を克服するためには,化学療法剤の分子薬理学と神経膠腫細胞の生物学的特徴に関する知見の蓄積が重要である11).
一方,放射線治療は古くから神経膠腫に対する有用な補助療法として認識されてきたが,これのみで神経膠腫の進行を完全に阻止できるものではなく,しかも晩期的副作用としての高次脳機能障害という大きな問題があるため,一般的に行われている分割照射による治療を腫瘍の進行に応じて繰り返し行うことができない.したがって通常1回しか行われない放射線治療について,その施行時期をいつにすべきかは大きな問題であるが,未だ諸家の意見が神経膠腫全般にわたる一致には至っていないと思われる.
このように,極言するなら,治療法の進歩にもかかわらず,悪性神経膠腫は決して高い治療効果が約束された腫瘍ではなく,各種治療法のさらなる発展が必要である事態は従来と比べて大きな変化がないといえる.現時点では神経膠腫に対して単独で根治を誘導できるような治療法はなく,神経膠腫の治療にあたっては各種の治療法をいかに組み合わせて有効性を高めるかを考えなければならない.
最近の試みとしては,有効な治療反応性マーカーを用いて補助療法の進め方を検討する動きがあり,その際のマーカーは腫瘍の遺伝学的解析から得られるものを用いるのが主流になりつつある.また腫瘍生物学の研究から得られた知見を応用した,いわゆる分子標的治療も神経膠腫の治療に導入されつつあり,その効果を予測する上でも分子生物学的な検討が必要であることが既に報告されている.
本稿では神経膠腫に関する遺伝学的解析の発展とその臨床的意義を解説するとともに,神経膠腫の分子生物学的な特徴と分子標的治療との関連性についても解説し,神経膠腫の治療成績向上のための考察を提示する.
参考文献
1)Aldape K, Simmons ML, Davis RL, Miike R, Wiencke J, Barger G, Lee M, Chen P, Wrensch M:Discrepancies in diagnoses of neuroepithelial neoplasms:the San Francisco Bay Area Adult Glioma Study. Cancer 88:2342-2349, 2000
2)Bigner SH, Matthews MR, Rasheed BKA, Wiltshire RN, Friedman HS, Friedman AH, Stenzel TT, Dawes DM, McLendon RE, Bigner DD:Molecular genetic aspects of oligodendrogliomas including analysis by comparative genomic hybridization. Am J Pathol 155:375-386, 1999
3)Burton EC, Lamborn KR, Feuerstein BG, Prados M, Scott J, Forsyth P, Passe S, Jenkins RB, Aldape KD:Genetic aberrations defined by comparative genomic hybridization distinguish long-term from typical survivors of glioblastoma. Cancer Res 62:6205-6210, 2002
4)Cairncross, JG, Ueki K, Zlatescu MC, Lisle DK, Finkelstein DM, Hammond RR, Silver JS, Stark PC, Macdonald DR, Ino Y, Ramsay DA, Louis DN:Specific genetic predictors of chemotherapeutic response and survival in patients with anaplastic oligodendrogliomas. J Natl Cancer Inst 90:1473-1479, 1998
5)Coons SW, Johnson PC, Scheithauer BW, Yates AJ, Pearl DK:Improving diagnostic accuracy and interobserver concordance in the classification and grading of primary gliomas. Cancer 79:1381-1393, 1997
6)Daumas-Duport C, Scheithauer B, O'Fallon J, Kelly P:Grading of astrocytomas. A simple and reproducible method. Cancer 62:2152-2165, 1988
7)Gravendeel LA, Kouwenhoven MC, Gevaert O, de Rooi JJ, Stubbs AP, Duijm JE, Daemen A, Bleeker FE, Bralten LB, Kloosterhof NK, De Moor B, Eilers PH, van der Spek PJ, Kros JM, Sillevis Smitt PA, van den Bent MJ, French PJ:Intrinsic gene expression profiles of gliomas are a better predictor of survival than histology. Cancer Res 69:9065-9072, 2009
8)Hegi ME, Diserens AC, Gorlia T, Hamou MF, de Tribolet N, Weller M, Kros JM, Hainfellner JA, Mason W, Mariani L, Bromberg JEC, Hau P, Mirimanoff RO, Cairncross G, Janzer RC, Stupp R:MGMT gene silencing and benefit from temozolomide in glioblastoma. N Engl J Med 352:997-1003, 2005
9)Hirose Y, Aldape K, Takahashi M, Berger MS, Feuerstein BG:Tissue microdissection and degenerate oligonucleotide-primed polymerase chain reaction (DOP-PCR) is an effective method to analyze genetic aberrations in invasive tumors. J Mol Diag 3:62-67, 2001
10)Hirose Y, Aldape KD, Chang S, Lamborn K, Berger MS, Feuerstein BG:Grade II astrocytomas are subgrouped by chromosome aberrations. Cancer Genet Cytogenet 142:1-7, 2003
11)Hirose Y, Katayama M, Mirzoeba OK, Berger MS, Pieper RO:Akt activation suppresses Chk2-mediated, methylating agent-induced G2 arrest and protects from temozolomide-induced mitotic catastrophe and cellular senescence. Cancer Res 65:4861-4869, 2005
12)Hirose Y, Sasaki H, Miwa T, Ohba S, Ikeda E, Abe M, Ikeda S, Kobayashi M, Kawase T, Hasegawa M, Yoshida K:Whole genome analysis from microdissected tissue revealed adult supratentorial grade Ⅱ-Ⅲ gliomas are divided into clinically relevant subgroups by genetic profile. Neurosurgery 69:376-390, 2011
13)Jenkins RB, Blair H, Ballman KV, Giannini C, Arusell RM, Law M, Flynn H, Passe S, Felten S, Brown PD, Shaw EG, Buckner JC:A t(1;19)(q10;p10) mediates the combined deletions of 1p and 19q and predicts a better prognosis of patients with oligodendroglioma. Cancer Res 66:9852-9861, 2006
14)Jeuken JW, Sprenger SH, Vermeer H, Kappelle AC, Boerman RH, Wesseling P:Chromosomal imbalances in primary oligodendroglial tumors and their recurrences:clues about malignant progression detected using comparative genomic hybridization. J Neurosurg 96:559-564, 2002
15)Kallioniemi A, Kallioniemi OP, Sudar D, Rutovitz D, Gray JW, Waldman F, Pinkel D:Comparative genomic hybridization for molecular cytogenetic analysis of solid tumors. Science 258:818-821, 1992
16)Kunwar S, Mohapatra G, Bollen A, Lamborn KR, Prados M, Feuerstein BG:Genetic subgroups of anaplastic astrocytomas correlate with patient age and survival. Cancer Res 61:7683-7688, 2001
17)Louis DN, Ohgaki H, Wiestler OD (ed):WHO Classificatopn of tumours of the central nervous system. IARC Press, Lyon, France, 2007
18)Lucio-Eterovic AK, Piao Y, de Groot JF:Mediators of glioblastoma resistance and invasion during antivascular endothelial growth factor therapy. Clin Cancer Res 15:4589-4599, 2009
19)Mellinghoff IK, Wang MY, Vivanco I, Haas-Kogan DA, Zhu S, Dia EQ, Lu KV, Yoshimoto K, Huang JH, Chute DJ, Riggs BL, Horvath S, Liau LM, Cavenee WK, Rao PN, Beroukhim R, Peck TC, Lee JC, Sellers WR, Stokoe D, Prados M, Cloughesy TF, Sawyers CL, Mischel PS:Molecular determinants of the response of glioblastomas to EGFR kinase inhibitors. N Engl J Med 353:2012-2024, 2005
20)Miwa T, Hirose Y, Sasaki H, Ikeda E, Yoshida K, Kawase T:Genetic characterization of adult infratentorial gliomas. J Neurooncol 91:251-255, 2009
21)Miwa T, Hirose Y, Sasaki H, Ezaki T, Yoshida K, Kawase T:Single-copy gain of chromosome 1q is a negative prognostic marker in pediatric nonependymal, nonpilocytic gliomas. Neurosurgery 68:206-212, 2011
22)Mohapatra G, Bollen AW, Kim DH, Lamborn K, Moore DH, Prados MD, Feuerstein BG:Genetic analysis of glioblastoma multiforme provides evidence for subgroup within the grade. Genes Chromosomes Cancer 21:195-206, 1998
23)Noushmehr H, Weisenberger DJ, Diefes K, Phillips HS, Pujara K, Berman BP, Pan F, Pelloski CE, Sulman EP, Bhat KP, Verhaak RG, Hoadley KA, Hayes DN, Perou CM, Schmidt HK, Ding L, Wilson RK, Van Den Berg D, Shen H, Bengtsson H, Neuvial P, Cope LM, Buckley J, Herman JG, Baylin SB, Laird PW, Aldape K;Cancer Genome Atlas Research Network:Identification of a CpG island methylator phenotype that defines a distinct subgroup of glioma. Cancer Cell 17:510-522, 2010
24)Parsons DW, Jones S, Zhang X, Lin JC, Leary RJ, Angenendt P, Mankoo P, Carter H, Siu IM, Gallia GL, Olivi A, McLendon R, Rasheed BA, Keir S, Nikolskaya T, Nikolsky Y, Busam DA, Tekleab H, Diaz LA Jr, Hartigan J, Smith DR, Strausberg RL, Marie SK, Shinjo SM, Yan H, Riggins GJ, Bigner DD, Karchin R, Papadopoulos N, Parmigiani G, Vogelstein B, Velculescu VE, Kinzler KW:An integrated genomic analysis of human glioblastoma multiforme. Science 321:1807-1812, 2008
25)Phillips HS, Kharbanda S, Chen R, Forrest WF, Soriano RH, Wu TD, Misra A, Nigro JM, Colman H, Soroceanu L, Williams PM, Modrusan Z, Feuerstein BG, Aldape K:Molecular subclasses of high-grade glioma predict prognosis, delineate a pattern of disease progression, and resemble stages in neurogenesis. Cancer Cell 9:157-173, 2006
26)Piper J, Rutovitz D, Sudar D, Kallioniemi A, Kallioniemi OP, Waldman FM, Gray JW, Pinkel D:Computer image analysis of comparative genomic hybridization. Cytometry 19:10-26, 1995
-benzylguanine in adults with recurrent, temozolomide-resistant malignant glioma. J Clin Oncol 27:1262-1267, 2009
28)Rivera AL, Pelloski CE, Gilbert MR, Colman H, De La Cruz C, Sulman EP, Bekele BN, Aldape KD:MGMT promoter methylation is predictive of response to radiotherapy and prognostic in the absence of adjuvant alkylating chemotherapy for glioblastoma. Neuro Oncol 12:116-221, 2010
29)Stupp R, Hegi ME, Mason WP, van den Bent MJ, Taphoorn MJ, Janzer RC, Ludwin SK, Allgeier A, Fisher B, Belanger K, Hau P, Brandes AA, Gijtenbeek J, Marosi C, Vecht CJ, Mokhtari K, Wesseling P, Villa S, Eisenhauer E, Gorlia T, Weller M, Lacombe D, Cairncross JG, Mirimanoff RO;European Organisation for Research and Treatment of Cancer Brain Tumour and Radiation Oncology Groups;National Cancer Institute of Canada Clinical Trials Group:Effects of radiotherapy with concomitant and adjuvant temozolomide versus radiotherapy alone on survival in glioblastoma in a randomised phase III study:5-year analysis of the EORTC-NCIC trial. Lancet Oncol 10:459-666, 2009
30)van den Bent MJ:Interobserver variation of the histopathological diagnosis in clinical trials on glioma:a clinician's perspective. Acta Neuropathol 120:297-304, 2010
31)Weller M, Berger H, Hartmann C, Schramm J, Westphal M, Simon M, Goldbrunner R, Krex D, Steinbach JP, Ostertag CB, Loeffler M, Pietsch T, von Deimling A;German Glioma Network:Combined 1p/19q loss in oligodendroglial tumors:predictive or prognostic biomarker? Clin Cancer Res 13:6933-6937, 2007
32)Wick W, Hartmann C, Engel C, Stoffels M, Felsberg J, Stockhammer F, Sabel MC, Koeppen S, Ketter R, Meyermann R, Rapp M, Meisner C, Kortmann RD, Pietsch T, Wiestler OD, Ernemann U, Bamberg M, Reifenberger G, von Deimling A, Weller M:NOA-04 randomized phase III trial of sequential radiochemotherapy of anaplastic glioma with procarbazine, lomustine, and vincristine or temozolomide. J Clin Oncol 27:5874-5880, 2009
33)Yan H, Parsons DW, Jin G, McLendon R, Rasheed BA, Yuan W, Kos I, Batinic-Haberle I, Jones S, Riggins GJ, Friedman H, Friedman A, Reardon D, Herndon J, Kinzler KW, Velculescu VE, Vogelstein B, Bigner DD:IDH1 and IDH2 mutations in gliomas. N Engl J Med 360:765-773, 2009
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