パーキンソン病の病態解明に資する変異型LRRK2を標的としたPETプローブの開発

• Project/Area Number: 21K07632
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 52040:Radiological sciences-related
• Research Institution: National Institutes for Quantum Science and Technology
• Principal Investigator: 森 若菜 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 量子医科学研究所 先進核医学基盤研究部, 研究員 (30835442)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 藤永 雅之 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 量子医科学研究所 先進核医学基盤研究部, 主任研究員 (70623726) ; 山崎 友照 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 量子医科学研究所 先進核医学基盤研究部, 主任研究員 (80627563)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: LRRK2 / パーキンソン病 / PETプローブ

Outline of Research at the Start

家族性パーキンソン病(PD)において、最も高頻度で認められている病因遺伝子としてLeucine-Rich Repeat Kinase 2(LRRK2)遺伝子の突然変異が報告されている。この突然変異により、タウタンパクの過剰なリン酸化が生じ、パーキンソン病が引き起こされることが示唆されている。
本研究では、変異型LRRK2に対して高い親和性を有する既存化合物をリード化合物とし、計算化学的手法を用いて候補化合物を複数デザインし、優れた特性を示した化合物を短寿命核種(11Cや18Fなど)で標識することで、PDの根本的な病態解明に資する変異型LRRK2を標的とした新しいPETプローブの開発を目指す。

Outline of Annual Research Achievements

家族性パーキンソン病(PD)において、最も高頻度で発現する病因遺伝子であるLeucine rich-repeat kinase 2(LRRK2)遺伝子をターゲット分子として、家族性のみならずPDの根本的な病態解明に資するG2019S変異型LRRK2を標的とした新しいPETプローブの開発し、パーキンソン病治療薬の薬効の評価を行うことを目的とする。
既に報告されているLRRK2に対して強い活性を持ち、さらに標識合成されている化合物をリード化合物とし、置換基の種類を変更した候補化合物（分子量：300～500程度）をいくつか選定した。その候補化合物の中から、申請者らの所属研究部で製造および使用可能な放射性合成中間体を用いて合成可能な候補化合物を選び、実際に合成を行った。
容易に入手可能な市販試薬を用いて、標識合成に使用する原料ならびに標品をそれぞれ4～5工程で合成した。各々の化合物はNMRやMSにより構造決定し、純度に関してはHPLCによって測定した。標識合成は一般的な11CH3化や18F化を行うこととし、原料にはそれぞれBpin体やOH体を用いた。
直接F化に関してはＮＨにシリル基の保護基を挿入して標識合成を行ったほうが、無保護の原料を使用するときよりも収率良く得られることが判明した。
さらに、それぞれの標識合成によって得られた放射薬剤を用いて、in vitroやin vivoでの動物実験を行い、比較した。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

LRRK2に対して活性があり、リード化合物であるPF-06447475と同様の位置に置換基がある化合物を目的物とし、合成を行った。
前年度までは標識合成に用いる原料と標品は１種類合成していたが、今年度はさらに原料を１種類、標品を２種類合成した。それぞれの化合物はMSやNMRによって構造決定した。
構造決定後、標識合成に取り掛かった。標識中間体には、[11C]CH3Iや[18F]TEAFを用いて３種類の標識化合物を得ることに成功した。これらを用いて、動物評価を進めている。

Strategy for Future Research Activity

標識合成に成功した化合物の動物実験を進め、それぞれ比較していく。
標識合成法は既存の合成法のみならず、申請者らの所属研究部で製造および使用可能な放射性合成中間体を用いて、合成検討を行う。得られた標識薬剤は動物実験(in vivoでの評価およびパーキンソン病モデルラットを用いた実験など)を行い、構造活性相間研究を行う。
その結果を踏まえて、リード化合物と同位置で標識分子が異なる数種類の位置異性体をさらに合成し、in vivoでの評価などを進めていく。