Hsp90阻害およびペルツズマブとの共培養により、トラスツズマブの内包化および分解が誘導される。T-DM1の使用を示唆する

Hsp90 inhibition and co-incubation with pertuzumab induce internalization and degradation of trastuzumab: Implications for use of T-DM1.

• Marianne Skeie
• Filip Nikolaysen
• Ylenia Chitano
• Espen Stang

抄録

受容体チロシンキナーゼHER2は多くのヒト悪性腫瘍に関連しており、重要な治療標的である。抗体医薬複合体トラスツズマブ・エムタンシン（T-DM1; Kadcyla ）は、HER2 陽性転移性乳がん患者の第一選択薬として推奨されています。T-DM1は、抗HER2抗体トラスツズマブ（ハーセプチン）の抗体誘導作用と、チューブリン阻害剤メルタンシン（DM1）の細胞毒性作用を組み合わせたものである。DM1の効果を得るためには、T-DM1とHER2の複合体が内包され、T-DM1のトラスツズマブ部分が分解される必要があります。しかし、HER2はエンドサイトーシス抵抗性があると考えられています。その結果、トラスツズマブは非常に限られた範囲でしか内包されず、内包された場合には急速にリサイクルされます。HER2のエンドサイトーシス耐性の正確な理由は明らかではありませんが、HER2はヒートショックプロテイン90（Hsp90）によって安定化されており、Hsp90阻害剤はHER2の内部化と分解を誘導します。また、HER2はプロテインキナーゼCの活性化によっても内包化され、トラスツズマブ単独とは異なり、2種類以上の抗HER2抗体を併用することで効率的に内包化・分解を誘導することが可能である。我々は、T-DM1 の作用を改善する方法を見つけることを意図して、HER2 の内在化を誘導する方法の違いが、トラスツズマブの分解にどのようにつながるかを調べた。その結果、Hsp90 阻害とプロテインキナーゼ C の活性化の両方がトラスツズマブの内包化を誘導するが、Hsp90 阻害のみが分解を誘導することが示された。さらに、臨床的に承認されている抗HER2抗体ペルツズマブ（Perjeta ）とトラスツズマブを併用すると、抗体の内包化と分解が増加することがわかりました。

The receptor tyrosine kinase HER2 is associated with a number of human malignancies and is an important therapeutic target. The antibody-drug conjugate trastuzumab emtansine (T-DM1; Kadcyla ) is recommended as a first-line treatment for patients with HER2-positive metastatic breast cancer. T-DM1 combines the antibody-induced effects of the anti-HER2 antibody trastuzumab (Herceptin ) with the cytotoxic effect of the tubulin inhibitor mertansine (DM1). For DM1 to have effect, the T-DM1-HER2 complex has to be internalized and the trastuzumab part of T-DM1 has to be degraded. HER2 is, however, considered endocytosis-resistant. As a result of this, trastuzumab is only internalized to a highly limited extent, and if internalized, it is rapidly recycled. The exact reasons for the endocytosis resistance of HER2 are not clear, but it is stabilized by heat-shock protein 90 (Hsp90) and Hsp90 inhibitors induce internalization and degradation of HER2. HER2 can also be internalized upon activation of protein kinase C, and contrary to trastuzumab alone, the combination of two or more anti-HER2 antibodies can induce efficient internalization and degradation of HER2. With intention to find ways to improve the action of T-DM1, we investigated how different ways of inducing HER2 internalization leads to degradation of trastuzumab. The results show that although both Hsp90 inhibition and activation of protein kinase C induce internalization of trastuzumab, only Hsp90 inhibition induces degradation. Furthermore, we find that antibody internalization and degradation are increased when trastuzumab is combined with the clinically approved anti-HER2 antibody pertuzumab (Perjeta ).

© 2020 The Authors. Journal of Cellular and Molecular Medicine published by Foundation for Cellular and Molecular Medicine and John Wiley & Sons Ltd.