ヒドロキサム酸およびベンザミド型ヒストン脱アセチル化酵素阻害剤（HDACi）の遺伝毒性のin vitro評価

In Vitro Assessment of the Genotoxic Hazard of Novel Hydroxamic Acid- and Benzamide-Type Histone Deacetylase Inhibitors (HDACi).

• Annabelle Friedrich
• Ann-Sophie Assmann
• Lena Schumacher
• Jana V Stuijvenberg
• Matthias U Kassack
• Wolfgang A Schulz
• Wynand P Roos
• Finn K Hansen
• Marc Pflieger
• Thomas Kurz
• Gerhard Fritz

抄録

ヒストン脱アセチル化酵素阻害剤（HDACi）は、すでに白血病の治療薬として承認されています。また、非悪性疾患の治療薬としても候補に挙がっていることから、治療範囲が広く、ハザードの低いHDACiが望まれている。本研究では、非悪性腫瘍であるV79ハムスター細胞を用いて、12種類の新規なヒドロキサム酸型およびベンズアミド型HDACiを検討した。悪性神経芽細胞腫において非悪性V79細胞に比べて10倍以上の優先的な細胞毒性を示すHDACiを選択し、さらに遺伝毒性ハザード分析を行った。選択されたすべてのHDACi（すなわち、KSK64、TOK77、DDK137およびMPK77）は、小核およびコメットアッセイ、ヒストンH2AX病巣形成解析（γH2AX）、DNA損傷応答（DDR）アッセイ、およびDNA二本鎖切断（DSB）修復不全のVC8ハムスター細胞を用いて実証されたように、非悪性V79細胞では鋳型原性があり、DNA鎖切断を誘発した。ヒドロキサム酸型HDACiによって誘発される遺伝的不安定性は、ヌクレオチド切断修復(NER)欠損変異体の解析から明らかになったように、バルキーDNA付加体の形成とは無関係であると考えられる。その結果、KSK64は最も高い遺伝毒性とDDR刺激性を示したが、TOK77とMPK77は最も低いDNA損傷能を示した。以上のことから、これらの化合物は、今後の前臨床in vivo試験において、最も有望なHDACi候補化合物であることが示唆された。

Histone deacetylase inhibitors (HDACi) are already approved for the therapy of leukemias. Since they are also emerging candidate compounds for the treatment of non-malignant diseases, HDACi with a wide therapeutic window and low hazard potential are desirable. Here, we investigated a panel of 12 novel hydroxamic acid- and benzamide-type HDACi employing non-malignant V79 hamster cells as toxicology guideline-conform in vitro model. HDACi causing a ≥10-fold preferential cytotoxicity in malignant neuroblastoma over non-malignant V79 cells were selected for further genotoxic hazard analysis, including vorinostat and entinostat for control. All HDACi selected, (i.e., KSK64, TOK77, DDK137 and MPK77) were clastogenic and evoked DNA strand breaks in non-malignant V79 cells as demonstrated by micronucleus and comet assays, histone H2AX foci formation analyses (γH2AX), DNA damage response (DDR) assays as well as employing DNA double-strand break (DSB) repair-defective VC8 hamster cells. Genetic instability induced by hydroxamic acid-type HDACi seems to be independent of bulky DNA adduct formation as concluded from the analysis of nucleotide excision repair (NER) deficient mutants. Summarizing, KSK64 revealed the highest genotoxic hazard and DDR stimulating potential, while TOK77 and MPK77 showed the lowest DNA damaging capacity. Therefore, these compounds are suggested as the most promising novel candidate HDACi for subsequent pre-clinical in vivo studies.