膵がん微小環境を標的としたホウ素中性子捕捉療法の開発

• Project/Area Number: 22K08803
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 55020:Digestive surgery-related
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 寺石 文則 岡山大学, 大学病院, 講師 (40432661)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 野間 和広 岡山大学, 大学病院, 講師 (10534761) ; 道上 宏之 岡山大学, 中性子医療研究センター, 准教授 (20572499)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2024: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: ホウ素中性子捕捉療法 / 膵がん / 微小環境

Outline of Research at the Start

本研究では、「第5のがん治療」といわれる次世代粒子線治療であるホウ素中性子捕捉療法（Boron Neutron Capture Therapy; BNCT）の膵がんへの臨床応用（プレシジョンBNCT）に向けた基礎研究を行う。BNCTに必要なホウ素薬剤に関して、膵がんと膵がんの微小環境の両方を標的とした新規ホウ素薬剤の開発を行い、BNCTの抗腫瘍効果をin vitro, in vivoモデルで実証する。

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、膵がんにおける微小環境を標的とした新規ホウ素薬剤の開発およびBNCTの抗腫瘍効果をin vitro, in vivoモデルで実証し、BNCTの膵がんへの臨床応用（プレシジョンBNCT）を目的としている。
今年度は原子炉施設での中性子照射実験を中心にin vitroおよびin vivo実験を行い、
in vitroでは、ヒト消化器がん細胞株へ従来のホウ素薬剤（BPA）および新規ホウ素薬剤を取り込ませ、細胞種および条件設定よる取り込みの評価を行なった。
またin vivoでは、異所性（皮下）および同所性モデルマウスを作成し、がん細胞株の移植の可否を確認した。モデルマウスに新規ホウ素薬剤を実際に投与し、腫瘍内への取込を確認した。また、ホウ素取込がん細胞株を作成し、原子炉施設にて中性子照射を行なった。照射後に細胞増殖アッセイおよびコロニーフォーメーションアッセイを行い、殺細胞効果を確認した。
今年度は各種がん細胞株の新規ホウ素薬剤の取込評価を濃度別・経時的に行うと共に、ホウ素薬剤の毒性評価や薬剤動態評価を行った。さらに、条件別でのホウ素（BPAおよび新規ホウ素薬剤）取込がん細胞株およびモデルマウスへの中性子照射を行い、抗腫瘍効果（増殖抑制、細胞死誘導の増強の有無）を評価し、in vitroの実験結果との相関を検討した。

Current Status of Research Progress

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

Reason

1. 新規ホウ素薬剤の合成手法の確立、NMR, MSによる物性評価 （寺石、道上）。研究協力者と薬剤合成の確認とMS等による異性体等物性を評価ずみ。
2. ホウ素薬剤の膵がん細胞内への取り込み、分布および毒性評価（寺石、野間）。膵がん細胞株を用い、細胞内ホウ素濃度をICP-MS（誘導結合プラズマ質量分析装置）にて測定、薬剤毒性をWST-8 assayにて評価、使用可能なホウ素濃度を決定済み。
3. 腫瘍微小環境の変化での薬剤取り込み評価（寺石、道上）。腫瘍微小環境を想定し、低グルコース環境での糖-ホウ素剤の取り込み評価をICPにて行った。また、GLUT阻害剤（WZB117）による阻害により導入経路の評価を行った。
4. マウス担がんモデルに対する薬物動態評価（腫瘍、血液、各臓器）およびBNCTの抗腫瘍効果の検討（寺石、野間）。膵がん細胞移植によるモデルマウスを作製し、ホウ素薬剤抗体免疫染色にて導入を評価中である。薬剤投与後に、各臓器のホウ素濃度をICP-MSにて測定した。膵がんをはじめとするLAT1低発現・GLUT高発現の腫瘍における、既存のホウ素薬剤BPAと糖-ホウ素薬剤の取込みを比較する。ホウ素薬剤投与後に、細胞レベルで中性子照射し、殺細胞効果をコロニーフォーメーションアッセイにて評価する。また、皮下腫瘍モデルでの治療効果の評価予定である。
5. バックアッププランの遂行。BNCTがうまくいかなかったときに備え、予後不良膵がんのRNA-seqおよび公開データベースを用い、膵がん遺伝子解析による標的遺伝子探索（bioinformatics創薬）で予後不良因子遺伝子の同定と糖関連の発現遺伝子について検証中である（寺石）。

Strategy for Future Research Activity

今後は各種がん細胞株の新規ホウ素薬剤の取込評価を濃度別・経時的に行うと共に、ホウ素薬剤の毒性評価や薬剤動態評価を行う。さらに、条件別でのホウ素（BPAおよび新規ホウ素薬剤）取込がん細胞株およびモデルマウスへの中性子照射を行い、抗腫瘍効果（増殖抑制、細胞死誘導の増強の有無）を評価し、in vitroの実験結果との相関を検討する。
これまでの実験結果より至適条件でのモデルマウスに対して原子炉施設にて中性子照射を行い、遺伝子背景に合わせた、従来および新規ホウ素薬剤の併用によるBNCTを用いたプレシジョンメディシンついて模索を行う。さらに中性子照射によるアブスコパル効果についても評価を行う。
遺伝子解析において、予後別および腫瘍マーカーに関連した特異的発現遺伝子の発現を比較する。またGO解析やパスウェイ解析を用いて、遺伝子背景に合わせた特異的亢進代謝経路の同定を行い、膵癌プレシジョンBNCTの前臨床研究データの収集を行う。