肺線維症:YAP阻害としてのスタチンとオーロラキナーゼA阻害剤MK-5108

YAP(yes-associated protein)は、動物において、細胞増殖とアポトーシスの調節を通じて器官のサイズを制御するシグナル伝達経路であるHippoシグナル伝達経路のkey transcription factor(Yes-Associated Protein 1: Role and Treatment Prospects in Orthopedic Degenerative Diseases - PubMed (nih.gov))である。線維芽細胞においても同様で、スタチンをYAP阻害剤として確認した。

正常な細胞増殖には、有糸分裂と減数分裂の過程においてオーロラAが適切に機能することが必要不可欠である。オーロラAは1つまたは複数箇所のリン酸化によって活性化され、その活性は細胞周期のG2期からM期への移行時にピークに達する。そのオーロラキナーゼA(Aurora kinase A)の高選択的阻害剤MK-5108が線維芽細胞においてprofibroticな作用を抑制する・・・というお創薬に繋がる話

Screening for Inhibitors of YAP Nuclear Localization Identifies Aurora Kinase A as a Modulator of Lung Fibrosis

Yang Yang, et al.

https://doi.org/10.1165/rcmb.2021-0428OC       PubMed: 35377835

https://www.atsjournals.org/doi/abs/10.1165/rcmb.2021-0428OC

特発性肺線維症は、病的な線維芽細胞の活性化と瘢痕形成を伴う異常な肺リモデリングを特徴とする、治療選択肢が限られた進行性の肺疾患である。YAP (Yes-associated protein) は、線維芽細胞の活性化を制御する機械的および生化学的シグナルを媒介する転写活性化因子である。ヒト肺線維芽細胞を用いたhigh-throughput small-molecule screenにより、HMG-CoA（3-ヒドロキシ-3-メチルグルタリルコエンザイムA）還元酵素阻害剤（スタチン）をYAP阻害剤として同定している。ここでは、このスクリーニングのトップヒットから、いくつかのオーロラキナーゼ阻害剤も同定されたことを報告する。AURKA (Aurora kinase A) に対する高選択的阻害剤である MK-5108 は、ヒト肺線維芽細胞において YAP のリン酸化とcytoplasmic retentionを誘導し、profibrotic 遺伝子発現を有意に低下させることが確認された。YAPの核移行とプロフィブロシス遺伝子発現の抑制効果は、AURKAの阻害に特異的であり、オーロラキナーゼBやCは阻害せず、Hippo経路キナーゼのLATS1およびLATS2（Large Tumor Suppressor 1 and 2）には依存しなかった。MK-5108の効果をさらに特徴付けると、アクチン重合およびTGFβ（Transforming Growth Factor β）シグナルへの影響を介して間接的にYAPの核局在を阻害することが示された。さらに、MK-5108の投与は、ブレオマイシン肺線維症モデルマウスの肺コラーゲン沈着を減少させた。これらの結果は、線維芽細胞におけるYAPを介したプロフィブロティック活性におけるAURKAの新規な役割を明らかにし、抗線維化活性を有する新規薬剤の同定に向けたYAP阻害剤の低分子スクリーニングの可能性を明らかにするものである

解説：

A Glowing Opportunity to Target YAP in Lung Fibrosis | American Journal of Respiratory Cell and Molecular Biology (atsjournals.org) 

特発性肺線維症（IPF）は、依然として壊滅的な疾患である。現在の治療法は進行を遅らせることができますが、医療上の必要性を十分に満たすことはできません。IPFの根本的な原因は不明ですが、線維化の発生と進行を促進するさまざまなメカニズムが解明されています。線維芽細胞の筋線維芽細胞への活性化は重要な要素であり、トランスフォーミング増殖因子（TGF）-βはこのプロセスの中心的なメディエーターである。リゾホスファチジン酸、エンドセリン、スフィンゴシン-1-リン酸、セロトニン、アンジオテンシンII受容体（AT1 R）など、複数のGタンパク結合受容体も線維化に関与することが示唆されている。重要なことは、組織の硬さ自体が線維化状態において正のフィードバックシグナルを生み出し、インテグリンの活性化がTGF-βシグナル伝達を増強し、細胞内シグナル伝達自体を駆動することである(1)。これらの機構の中心的な特徴は、RhoA/ROCK (Rho-associated protein kinase) シグナル伝達カスケードの活性化である。RhoA/ROCKの下流には、アクチン細胞骨格の再編成、主要な転写共活性化因子であるYAP (yes-associated protein) とMRTF (myocardin-related transcription factor) の活性化と核内移行が存在する。転写因子パートナーであるTEAD (transcriptional enhanced associate domain)と血清反応因子は、CTGF (connective tissue growth factor), ACTA2, およびコラーゲン自身を含む重要なプロフィブロティック遺伝子の発現を促進する (2, 3)。

転写因子は、薬剤のターゲットとして難しいものであり、その機能を間接的に調節することが、しばしば最も有望なアプローチとなる。実際、YAPを直接阻害するとされるツール化合物（verteporfinなど）は非常に不溶性で、非特異的な作用があるため、実験的にも治療薬としても使用が複雑である。本号では、Yangら（36-49頁）が、初代ヒト肺線維芽細胞におけるYAP核局在阻害に基づく表現型化学スクリーニングを用いて、オーロラキナーゼAをYAP介在シグナルの主要な活性化因子として同定した（4）。このスクリーニングのトップヒットのうち2つは、汎オーロラキナーゼ阻害剤であった。サブタイプの特異性を評価したところ、オーロラキナーゼA阻害剤（AURKAi）であるMK-5108は完全な活性を示したが、オーロラキナーゼB阻害剤は不活性であった。MK-5108は、YAPの核局在を阻害することに加え、TGF-βによって誘導されるCTGF、ACTA2、コラーゲンの発現を阻害することができた（基礎発現も若干減少した）。IPF患者および健常者の初代線維芽細胞においても、YAPの核局在化が減少したが、遺伝子発現の評価は報告されていない。

MLN-5108の効果は、Hippo経路の制御因子であるLATS（large tumor suppressor）およびMST1（mammalian STE20-like protein kinase 1）に依存せず、オーロラキナーゼ阻害剤でよく知られている細胞周期調節に依存しないことが分かった。しかし、MLN-5108は、アクチン応力繊維のファロイジン染色で検出されるように、TGF-β誘発の細胞骨格の再配列を減少させた。このことは、YAPの核局在化に対する効果を容易に説明できる。もう一つのRho/アクチン制御転写因子MRTF-Aの核局在もMLN-5108によって阻害された。

最後に、AURKAiであるMLN-5108は、ブレオマイシン肺線維症モデルにおいて有効であることが示された。肺の組織像を改善し、この前臨床モデルで他の薬剤で見られる典型的な量であるヒドロキシプロリンレベルの上昇を約50％減少させた。また、MLN-5108投与によるマウスの体重減少の悪化は見られず、試験終盤に若干の改善が見られた可能性があります。

オーロラキナーゼは、抗がん剤としての開発が活発なターゲットであることから、今回発表されたデータは、IPFの新たな治療薬としてAURKAiの可能性を示唆しています。実際、キナーゼ阻害剤であるニンテダニブは、IPFに有効な2つの承認薬のうちの1つです。しかし、重要な問題は、副作用に関するものです。ニンテダニブはIPFの肺疾患の進行を著しく遅らせ、生存期間を延ばす可能性がありますが、ニンテダニブの大きな限界はその副作用、主に胃腸への影響です。AURKAiもまた、第I相臨床試験で重大な副作用を生じました(5)。薬剤や用量にもよるが、粘膜炎、下痢、血液学的異常が25〜50％の患者に見られたので、今回の知見を臨床応用する際の課題となりそうだ。

AURKAiの副作用プロファイルを考慮すると、スタチン系薬剤との併用の可能性を検討することは興味深い。最近、スタチンがYAP核局在を減少させること、（同じスクリーニング方法を用いて）スタチンがIPFの転帰を改善する可能性があることを示した(6)。もし、AURKAiとスタチンの効果が相加的または相乗的であれば、それぞれの用量を少なくすることで、有害事象を減らすことができるかもしれない。

この研究にはいくつかの限界がある。まず、オーロラキナーゼ阻害がYAPの核局在とYAPを介した遺伝子転写を抑制する実際のメカニズムは明らかでない。アクチン細胞骨格への影響がそのメディエーターと考えられるが、AURKAiがどのようにアクチン重合を抑制しているのかは不明である。また、MRTFの核内局在はAURKAiによって抑制された。これはYAPと同じ遺伝子の多く（CTGF、ACTA2、COL1A1 [collagen, type I, α1]）を制御しており、MRTFは線維化に関与していることが知られている（2）。そのため、YAPとMRTFがそれぞれどの程度、見られる効果に関与しているかは不明である。実際、YAPとMRTFをつなぐ相互調節機構が存在するため（8）、両者が関与している可能性もある。

この報告により、著者らはIPF治療薬に新たなアプローチを加える可能性が出てきました。AURKAisが癌で活発に臨床開発されているという事実は、迅速な翻訳への扉を開くものです。ニンテダニブと同様の副作用を示すかもしれませんが、この困難な疾患において新しい選択肢は常に歓迎されます。