ベンゾイミダゾール系駆虫薬のリパーポーズによる抗腫瘍効果
The Antitumor Potentials of Benzimidazole Anthelmintics as Repurposing Drugs

ベンゾイミダゾール系駆虫薬の癌細胞に対する抗腫瘍効果

Supplementary 表Table (4,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,35,36,37,38,39,40,41,42,43,44,45,46,47,48,49,50,51,52,53,54,55,56,57,58,59,60,61,62,63,64,65,66,67,68,69,70,71,72,73,74,75,76,77,78,79,80）は、ベンゾイミダゾール系駆虫薬のがん細胞株に対する抗腫瘍原性をまとめている。ベンゾイミダゾール系駆虫薬は様々な機序で癌の進行を阻害する。ベンゾイミダゾール系駆虫薬の最も一般的な抗腫瘍効果としては、細胞生存率、遊走、浸潤の阻害、コロニー形成の減少、チューブリン重合の阻害、アポトーシスおよびオートファジーの誘導、サブG1、G2/M細胞周期停止の増加、分化および老化の誘導、多核化、血管新生の減少、薬剤耐性およびトランスポーターの阻害、グルコース利用障害などが挙げられる。ベンズイミダゾール系駆虫薬は、様々な癌細胞株において細胞生存率を阻害することが示されており、有望な薬剤として注目されている(14)。フルベンダゾールの半量最大阻害濃度（IC50）は、461の癌細胞株でよく報告されている。フェンベンダゾールの5μM以上の細胞増殖阻害は以下の通り：乳がんの肝細胞がん（HCC）70、HCC1143、HCC1937、MCF-7細胞、神経膠腫のLN405、TU132、U138MG、U87MG細胞、肝細胞がんのHUH6 clone5、HUH7、SK-HEP-1細胞;白血病ではP12-ICHIKAWA細胞、肺がんではDMS79、H2228、NCI-H146細胞、髄芽腫ではONS76細胞、横紋筋肉腫ではRh28細胞、尿路上皮がんではT24細胞であった(14)。これらの結果は、一部の癌細胞株はベンズイミダゾール系駆虫薬に対して感受性が低い可能性を示している。同じ細胞株であっても、ベンズイミダゾール系駆虫薬によってIC50に違いがあり、またIC50を評価した研究室にも違いがある（補足表1）。耐性および感受性のがん細胞を同定することは、がん種におけるベンズイミダゾール駆虫薬の治療応用にとって極めて重要である。正常なヒト肺線維芽細胞やヒト臍帯静脈内皮細胞は、肺癌細胞に比べてメベンダゾールに対する感受性が低い(56,57)。メベンダゾールは、副腎皮質がん細胞と比較して、正常線維芽細胞には影響を及ぼさなかった(79)。フルベンダゾールの阻害効果は、大腸がん細胞と比較して、正常ヒト肝細胞と心筋細胞では限定的であった(34)。フェンベンダゾールは、正常ヒト気管支上皮細胞、正常不死化ヒト前立腺細胞、およびマウス初代線維芽細胞では、肺がん細胞と比較してほとんど効果を示さなかった。フェンベンダゾールのIC50値は、がん細胞株と比較して、これらの正常細胞では数倍高かったからである(38)。これらの結果は、ベンズイミダゾール系駆虫薬は正常細胞には比較的無毒であり、がん細胞に対する特異的感受性を高めることを示している。ベンズイミダゾール系駆虫薬は通常、リン酸化(p)HER2/3、PI3K/プロテインキナーゼB（AKT）、急速加速線維肉腫（3つのセリン/スレオニン特異的プロテインキナーゼのファミリー）（RAF）/MEK/ERK、mTOR、Ki-67など、細胞の増殖と生存に関連するシグナル伝達タンパク質を減少させた。興味深いことに、フェンベンダゾールはキルステンラット肉腫ウイルス癌遺伝子相同体（KRAS）変異肺癌細胞においてPI3K/AKTとRAF/MEK/ERKを阻害したが、KRAS野生型H-1650肺癌細胞では細胞生存率は阻害されたものの効果はなかった（53）。フェンベンダゾールはまた、いくつかのp53変異型肺がん細胞では細胞生存率に影響を及ぼさなかった(55)。これらの所見は、癌細胞における突然変異の状態がベンズイミダゾール系駆虫薬の感受性に異なる影響を与える可能性を示している。

MAPKシグナルのうち、ベンズイミダゾール系駆虫薬はERKの活性化を抑制したが(14,51)、p38とc-Jun N末端キナーゼ(JNK)の活性化を増加させた(38,55)。ベンズイミダゾール系駆虫薬はELK1/血清反応因子(SRF)を増加させてFosファミリーを活性化したため、AP-1も活性化されたが、これは活性化されたFosファミリーによってpJNKが増加し、Junファミリーが活性化されたためと考えられる(45)。

ベンズイミダゾール系駆虫薬は、上皮間葉転換（EMT）に関連する細胞の遊走と浸潤を阻害した。ベンズイミダゾール系駆虫薬は、N-カドヘリン、ビメンチン、FAK、マトリックスメタロプロテアーゼ（MMP）2を減少させ、間葉期の阻害に続いて転移の抑制につながった。ベンズイミダゾール系駆虫薬はがん細胞のβ-チューブリンを減少させた。寄生虫のチューブリンは哺乳類のチューブリンに比べて250-400倍阻害されるが(2)、ベンズイミダゾール系駆虫薬はがん細胞で広くチューブリン重合を阻害し、急速に分裂する細胞で致死的効果をもたらした。チューブリンの重合阻害は、がん細胞に多核化と分裂の破局をもたらす。興味深いことに、アルベンダゾールはHCT116結腸直腸癌細胞において、細胞生存率が阻害されたにもかかわらず、チューブリン重合阻害作用を示さなかった(36,37)。

ベンゾイミダゾール系駆虫薬は、微小管関連タンパク質1軽鎖3（LC3）やベクリン-1などのオートファジータンパク質を増加させるため、オートファジーを誘導する。メベンダゾールは内皮細胞でオートファジーを誘導し(81)、Wnt/β-カテニン軸とVEGFR-2レベルの減少を介して血管新生活性を損なう可能性が高い(82)。オートファジーは腫瘍形成制御において二重の役割を担っている(83)。オートファジーは腫瘍形成初期には細胞の生存を促進するが、腫瘍形成後にはmTORとROSのダウンレギュレーションを通じて腫瘍の促進を抑制する(83,84)。オートファジーは、TGF-1β依存性の上皮間葉転換を通じて、がん幹細胞の浸潤を促進する(85)。しかしながら、オートファジー阻害剤は、臨床試験において生存率の改善を示していない(86)。ベンゾイミダゾール系駆虫薬がオートファジーを誘導するメカニズムを明らかにするためには、さらなる研究が必要である。

とりわけ、ベンズイミダゾール系駆虫薬は、サブG1期、カスパーゼ-3/7/8/9活性および切断ポリ（ADP-リボース）ポリメラーゼ（PARP）、B細胞リンパ腫2（Bcl-2）関連Xタンパク質（Bax;プロアポトーシス）、シトクロムc、p53 upregulated modulator of apoptosis（PUMA）、γH2AXを減少させ、Bcl-2（抗アポトーシス）、切断型Bid（プロアポトーシス）、pBAD（抗アポトーシス）、骨髄細胞因子-1（Mcl-1）、X-linked inhibitor of apoptosis protein（XIAP）、サバイビンを減少させた(14,46)。

ベンズイミダゾール系駆虫薬は、細胞周期において、ホスホ-ヒストンH3（pH3）、サイクリンB1、p27Kip1を増加させ、サイクリンA、サイクリンD1、サイクリンE、CDC25c、プロテインホスファターゼ2A（PP2A）cαを減少させることにより、G2/M期を特異的に停止させた(68)。パルベンダゾールはG2/M期を停止させたが、膵がん細胞ではサイクリンB1を減少させた(68)。ベンズイミダゾール系駆虫薬は、低酸素誘導性因子（HIF）-1αやVEGFなどの血管新生関連タンパク質を減少させた（54）。ベンズイミダゾール系駆虫薬は分化と老化を誘導し、ケラチン18とp53癌抑制因子を増加させた。p53野生型癌細胞はp53変異細胞と比較して、ベンズイミダゾール駆虫薬に対して高い感受性を示す(38)。ベンズイミダゾール系駆虫薬はpp53、p53、p21を増加させたが、変異型p53、マウス二重分2ホモログ（Mdm2;時に増加）、マウス二重分4（MdmX）、CDK4、CDK6、pRBを減少させた(22,23,58,59)。

ベンズイミダゾール系駆虫薬は、小胞体ストレスマーカーとして、ユビキチン化タンパク質の蓄積や活性酸素レベルの上昇、C/EBP相同タンパク質（CHOP）、活性化転写因子（ATF）4、カスパーゼ-4/12を介した細胞ストレスを誘導する(72)。

また、ウイルス遺伝子v-myc（c-MYC）とのヒト相同性、OCT4、SRY（性決定領域Y）-box 2（SOX2）、NANOG、アルデヒド脱水素酵素1（ALDH1）活性、幹様細胞としてのCD24low/CD44highおよびCD24high/CD49high亜集団、幹細胞マーカーとしてのCD44の減少に起因して、がん細胞のコロニー形成を減少させ、幹細胞性を阻害した(20)。

ベンズイミダゾール系駆虫薬はグルコース利用を阻害し、グルコーストランスポーター（GLUT）-1、ATP産生、低酸素誘導解糖、GLUT-4、ヘキソキナーゼIIを減少させた。これらの減少は、ベンズイミダゾール系駆虫薬が癌におけるワールブルグ効果を阻害する可能性を示している。さらに、ベンズイミダゾール系駆虫薬は、ワールブルグ効果を負に制御するAMP活性化プロテインキナーゼ（AMPK）の活性化を増加させた（15）。しかしながら、フェンベンダゾールはOCI-AML2白血病細胞のグルコース取り込みに変化を示さなかったことから(30)、グルコース代謝に対するベンズイミダゾール系駆虫薬の作用は細胞型特異的であることが示された。ベンズイミダゾール系駆虫薬は、MDR1、ABCB1、ABCC1、SLC47A1、p62などの薬剤耐性やトランスポーターに関連する遺伝子を阻害した(41,42,43)。

ベンゾイミダゾール系駆虫薬は、NF-κBのphospho-p65と核内移行を減少させ、Nuclear factor of kappa light polypeptide gene enhancer in B-cells inhibitor, alpha (IκBα)の半減期を増加させることにより、NF-κBシグナルを阻害した。しかしながら、アルベンダゾールによって誘導されたサーチュイン3（SIRT3）の分解は、活性酸素を介したp38 MAPKの活性化を引き起こし、ピルビン酸キナーゼM2を介したトリステトラプロリン（TTP）の分解を引き起こし、続いてヒト白血病細胞におけるTNF-αのアップレギュレーションを引き起こした(46)。ベンズイミダゾール系駆虫薬はヘッジホッグシグナル伝達を阻害し、転移の減少、血管新生の阻害、アポトーシスの増加につながったと考えられる。ベンズイミダゾール系駆虫薬は、pSTAT3とSTAT3の核内移行を阻害し、その結果、増殖の減少、アポトーシスの増加、血管新生の減少、幹細胞性のダウンレギュレーション、化学感受性の増加、免疫監視をもたらした(34,38)。一方、STAT1/2を増加させ、細胞死を誘導する。ベンズイミダゾール系駆虫薬はc-Srcの活性化を阻害し、腫瘍の増殖と転移を抑制した。フルベンダゾールはメラノーマ細胞のPD-1を減少させ(76)、腫瘍の増殖を抑制したと考えられる。

ベンズイミダゾール系駆虫薬はβ-カテニンを減少させ、Wnt-off状態を維持する。メベンダゾールは新規のTRAF2およびNCK相互作用キナーゼ（TNIK）阻害剤である(87)。TNIKはT細胞因子-4（TCF4）とβ-カテニン転写複合体の活性化キナーゼであることから(88)、ベンズイミダゾール系駆虫薬はTNIKを阻害することでWntシグナル伝達を阻害すると考えられる。ベンズイミダゾール系駆虫薬はAMPKの活性化を増加させ、その結果mTORが阻害され、サイクリンD1が減少し、p53とp21が増加したと考えられる。オキシベンダゾールは、前立腺ガン細胞においてマイクロRNA（miR）-24aとmiR-204を増加させた（71）。miR-24aは発達中の神経網膜においてアポトーシスを抑制したが(89)、miR-204は食道癌の浸潤とEMTを阻害した(90)。癌におけるmiRNAシグネチャーに対するベンズイミダゾール系駆虫薬の効果は、まだ未熟である。フェンベンダゾールは、シスプラチンやタキソール（IC50濃度）と比べてより効果的な細胞毒性剤であり、食品医薬品局（FDA）認可のプロテアソーム阻害剤ボルテゾミブとも同様の効果を示した(38)。ベンズイミダゾール系駆虫薬はプロテアソーム活性を低下させ、プロテアソーム阻害剤として作用した。

メベンダゾールは、非活性化PBMCではクラスター形成とサイトカイン放出にほとんど影響を与えなかったが、CD3/IL-2活性化PBMCではクラスター形成を増加させ、TNF-α、IL-1β、IFN-γ、IL-6などの炎症性サイトカインを放出し、腫瘍細胞の減少とアポトーシスを促進した(91)。メベンダゾールは、ERK1/2およびTLR8依存性のインフラマソーム活性化を介して、単球細胞（THP-1）の炎症性（M1）表現型を誘導した（48）。分化したTHP-1マクロファージは、白血病細胞におけるメベンダゾールの抑制効果を増強した。これらの結果は、ベンズイミダゾール系駆虫薬の抗がん作用を説明するのに関連するかもしれない。

ベンゾイミダゾール系駆虫薬は、化学療法や放射線療法などの従来療法に対して癌細胞を感作し、併用することで抗腫瘍効果を増強する。ベンゾイミダゾール系駆虫薬は、テモゾロミド、ビンブラスチン、フルオロウラシル、ドキソルビシン、ドセタキセル、ゲムシタビン、パクリタキセル、シスプラチン、トラメチニブとの併用で相乗的な抗腫瘍効果を示す。

エポチロン-パクリタキセル耐性の白血病細胞はアルベンダゾールに感受性である(49)。これらの事実は、ベンズイミダゾール系駆虫薬が従来の化学療法に抵抗性のがん細胞に対する補助的治療薬となる可能性を示している。しかしながら、フェンベンダゾールはEMT6マウス乳腺腫瘍細胞においてドセタキセルと併用しても細胞毒性に変化はなかった(29)。アルベンダゾールは、HCT-116結腸直腸癌細胞およびDU145前立腺癌細胞において、パクリタキセルおよびビンブラスチンとの併用で拮抗作用を示した(36)。メベンダゾールは、STU（BRAFV600K/NRASWT）メラノーマ細胞において、トラメチニブとの併用で用量依存的に拮抗的・相加的な細胞毒性を示した（75）。これらの事実は、ベンゾイミダゾール系駆虫薬の感受性のがん細胞型特異的な違いを示しており、ベンゾイミダゾール系駆虫薬と従来の化学療法との併用には注意が必要である。