オルガノイド技術に基づく局所進行性または転移性膀胱癌における抗HER2抗体薬物複合体（ADC）の有効性評価

1. 研究背景（国内外研究現状に基づく理論的根拠と重要性）

   膀胱癌は膀胱尿路上皮に由来する悪性腫瘍であり、中国の泌尿生殖器腫瘍における発生率は第1位である。 尿路上皮癌は最も一般的なタイプであり、膀胱癌症例の90％以上を占める[1]。 膀胱癌患者の約5％が転移性疾患と診断され、転移性膀胱癌（MBC）と呼ばれる[2-4]。 研究によると、MBC患者の無増悪生存期間（PFS）中央値は7か月、全生存期間（OS）中央値は15か月である[5,6]。

   切除不能な局所進行性または遠隔転移性膀胱癌患者の場合、白金系併用化学療法（CC）が標準的な一次治療として残っている[7]。 近年、医療技術の継続的な進歩に伴い、新規化学療法薬、分子標的薬、免疫チェックポイント阻害薬の出現により、MBCの一次化学療法後の進行に対する治療選択肢が大幅に増加し、有望な有効性が得られている[8]。 トラスツズマブ療法を代表とする抗HER2抗体薬物複合体（ADC）は、これらの選択肢の一つである。 ヒト上皮成長因子受容体2（HER2）は、細胞増殖、分化、生存を刺激する膜貫通型チロシンキナーゼ受容体である[9]。 HER2の過剰発現は、乳癌、胃癌、尿路上皮癌を含む様々な悪性腫瘍の発症と進行に重要な役割を果たし[10]、生物学的に侵襲性の高い腫瘍表現型、不良な予後、疾患再発リスクの増加、化学療法からの限定的な利益と関連することが多い[9,11-13]。 膀胱尿路上皮癌では、HER2タンパク質過剰発現（免疫組織化学[IHC] 2+および3+）の割合は18.1％から36％の範囲にあり[14-16]、HER2遺伝子増幅は症例の10％から23％で観察される[14,16-17]。 研究によると、抗HER2 ADC薬は、局所進行性切除不能または転移性尿路上皮癌患者の治療において良好な有効性と安全性を示し、この集団に重要な臨床的利益を提供する[18]。 2021年6月、Disitamab Vedotin（RC-48、RemeGen社）は中国でHER2陽性の局所進行性または転移性尿路上皮癌の治療に承認された[10]。 HER2タンパク質発現状態は通常、IHCを使用して評価される[10]。 しかし、現在、尿路上皮癌におけるHER2タンパク質発現状態に関する国際的に標準化された検出プロトコルまたは解釈基準は存在しない。 これにより、異なる臨床センター間でHER2発現評価に大きな不一致が生じ、抗HER2 ADC療法の適格患者の選択と臨床研究の標準化に直接影響を与えている。 さらに、HER2遺伝子増幅状態の蛍光in situハイブリダイゼーション（FISH）検査も、治療ガイダンスに臨床的意義を持つ[10]。 臨床研究によると、HER2 ADC薬は、HER2タンパク質過剰発現（IHC 2+）であるがFISH結果が陰性の尿路上皮癌患者においても有効性を維持し[18,19]、臨床的には、タンパク質検出が陰性であるがFISHが陽性であるにもかかわらず利益を得る患者も存在する。 これらの知見は、IHCまたはFISH結果のいずれか単独では、Disitamab Vedotinの使用を完全にガイドできないことを示している。 臨床評価により患者の投与薬剤に対する感受性がないと判断された時点では、しばしば重篤な毒性副作用が既に発生しており、疾患進行により患者が代替治療の機会を奪われる可能性がある。 したがって、局所進行性または転移性膀胱癌患者の抗HER2抗体薬物複合体に対する反応を評価し、薬剤感受性の高い患者の治療選択をガイドすることにより、正確で個別化された腫瘍治療を実現することは、現在の研究焦点としてますます重要になっている。

   正確ながん治療の実現は、薬剤感受性試験に大きく依存している。 正確で個別化された薬剤スクリーニング実験を通じて、治療開始前に各患者に対して最も効果的で毒性の少ない治療レジメンを特定することができる。 患者固有の治療計画の開発は、膀胱癌における精密治療の実現と薬剤有効性の向上を目指す新しい研究の方向性を表している。 以前は、一般的に使用される前臨床モデルには、従来の腫瘍細胞株と患者由来異種移植（PDX）モデルが含まれていた。 腫瘍細胞株培養は単純であるが、患者体内での腫瘍細胞の増殖状態を模倣するには不十分であり、これらのシステムを使用してスクリーニングされた薬剤は臨床的転換価値が低い。 PDXモデルはin vivo腫瘍特性を模倣し、腫瘍微小環境を保存できるが、比較的低い安定移植率、長いモデリングおよび評価サイクル（6か月から1年）、時間と労力がかかるなどの重大な制限があり、高スループット薬剤スクリーニングのために生成および利用することが困難である[20-23]。 したがって、個人の独自の遺伝的、環境的、生活様式特性に合わせて、より個別化された治療および予防戦略を開発し、リスクを最小限に抑え、医療介入の結果を最適化するためには、膀胱癌の不均一性と複雑性を模倣できる薬剤感受性試験モデルの開発が不可欠である。

   オルガノイド、特に患者由来オルガノイド（PDO）は、幹細胞のin vitro自己集合によって形成される3次元器官様構造である。 それらは複数の臓器特異的細胞型に分化し、細胞間相互作用、細胞-細胞外マトリックス相互作用、空間的組織化を示すことができ、安定した表現型および遺伝的特性を維持しながら、実際のヒト臓器の主要な機能と構造をin vitroで再現する。 2次元腫瘍細胞株およびPDXモデルと比較して、腫瘍オルガノイドは患者自身の組織から直接培養することができる。 これらのオルガノイドは、原発腫瘍の主要な特性を効果的に複製し、患者組織の病理学的形態および生物学的メカニズムを保存し、腫瘍不均一性およびより真正な腫瘍微小環境を保持し、短い増殖サイクルの利点を持つ[24]。 これは、臨床がん患者における化学療法薬、分子標的薬、抗腫瘍抗体の感受性試験に使用し、患者の薬剤に対する反応を予測することを容易にし、臨床治療意思決定の支援に潜在的可能性を持つ。

   2018年、Science誌に掲載された研究は、転移性消化器がんオルガノイドを使用した薬剤感受性試験を報告した[25]。 この研究は、21人の臨床患者とそれに対応するPDOの間で、一連の分子標的薬および化学療法薬に対する感受性の違いを比較分析し、両者の間に強い一貫性があることを示した。 患者の実際の治療結果と比較して、PDOの予測は強固であった（感度100％、特異度93％、陽性的中率88％、陰性的中率100％）。 2020年、Yao Yら[26]は、局所進行性直腸癌112例の生検組織を使用して、96の直腸癌オルガノイドを構築した。 このうち80例を選択し、化学放射線療法に対する反応を試験した結果、直腸癌オルガノイドの化学放射線療法に対する感受性は、患者の臨床反応と高い一貫性を示した（感度78％、特異度92％、精度84％）。 その後、胃癌、乳癌、およびその他の腫瘍においても、PDO薬剤反応と患者臨床反応の間の一貫性が観察されている。 Yan HHNら[27]は、胃癌患者34例の腫瘍組織、隣接正常組織、リンパ節転移サンプルを使用して、胃癌オルガノイドバイオバンクを確立した。 このうち2例は転移を発症し、シスプラチンと5-FUの術後併用療法を受け、両方とも良好な反応を示した。 別の1例は術前化学療法を受け、術後のカペシタビンに対する反応はなかった。 これら3例のPDOの対応する化合物に対する感受性を調査した結果、PDOの薬剤感受性は、それぞれの患者の臨床反応と完全に一致した。 Guillen KPら[28]は、内分泌療法抵抗性、再発、転移を有する乳癌患者の腫瘍サンプルからPDXおよびPDOモデルを生成し、これらのサンプルに対して組織形態学的、ゲノム的、および薬剤感受性分析を実施した。 結果は、乳癌PDXおよびPDOモデルの両方が、その由来腫瘍の組織生物学およびゲノミクスを高度に再現し、抗腫瘍薬に対する反応が一致することを示した。 この研究では、IIA期トリプルネガティブ乳癌の患者が、術前化学療法および手術の約1年後に肝転移を発症した。 研究者らは、構築されたPDOおよびPDXモデルに対してin vitroおよびin vivo薬剤感受性試験を実施し、微小管阻害剤エリブリンが最良の治療効果を持つことを発見した。 この知見に基づき、患者はエリブリン治療を受けるようにガイドされ、肝転移の完全寛解が約5か月間持続した。 これらの研究は、がん患者の臨床薬剤使用をガイドするPDOの潜在的可能性についての予備的証拠を提供する。 追加の研究は、正常オルガノイドとPDOの間の薬剤反応の違いを比較することにより、高度に選択的な薬剤を特定できることを示しており、臨床患者の毒性副作用を軽減するのに役立つ可能性がある。 したがって、PDOを介して薬剤感受性試験を実施し、最も適切な薬剤治療計画を発見することは、がん患者の臨床的有効性の向上、毒性副作用の軽減、薬剤耐性のリスク、腫瘍進行の可能性の低減に役立ち、患者利益を最大化する。

   したがって、患者由来膀胱癌オルガノイドモデルを活用して、局所進行性または転移性膀胱癌に対する抗HER2抗体薬物複合体感受性試験を実施し、標準化された膀胱癌オルガノイド薬剤感受性試験システムを確立し、膀胱癌オルガノイド薬剤感受性試験のスクリーニング基準を策定することにより、これらの患者における抗HER2 ADC療法の臨床的有効性を評価することが可能になる。 このアプローチは、臨床応用のための新規個別化治療計画の開発を支援し、多施設臨床検証を受けることができ、最終的に真の「アバター薬剤試験」を実現する。

2. 研究課題と目的（科学的課題と研究目標）

研究課題：本研究は、オルガノイド薬剤感受性試験に基づいてガイドされた介入を受ける患者群と、IHCによって決定されたHER2タンパク質発現レベルに基づいて治療選択が行われる患者群の間で、1年、2年、および3年の全生存率を比較する臨床対照試験デザインを採用する。 単変量カプラン・マイヤー生存分析を使用して、両群間の全生存期間の違いを比較する。 この研究は、膀胱癌に対する抗HER2 ADC療法をガイドする際の腫瘍オルガノイド薬剤感受性実験の応用価値を評価することを目的とする。

研究目的：腫瘍オルガノイド薬剤感受性法に基づいてガイドされた抗HER2 ADC療法の膀胱癌患者における臨床的有効性を観察することにより、膀胱癌に対する抗HER2 ADC薬の個別化治療をガイドする際の腫瘍オルガノイド薬剤感受性実験の応用価値を評価することを目的とする。