分子シャペロンHSP90を標的とする新規脳PETイメージングの開発

• Project/Area Number: 22K15874
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 52040:Radiological sciences-related
• Research Institution: National Center for Geriatrics and Gerontology
• Principal Investigator: 境 崇行 国立研究開発法人国立長寿医療研究センター, 研究所 認知症先進医療開発センター, 研究員 (40881925)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2024-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2022: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
• Keywords: 脳PETイメージング / HSP90 / 神経変性疾患 / 脳 / PETイメージング / アルツハイマー病 / レビー小体病

Outline of Research at the Start

生体内でタンパクの品質管理を行っているヒートショックプロテイン90（HSP90）を標的とする脳PETイメージングを開発し、神経変性疾患の創薬や病態評価に役立てることを目指す。アルツハイマー病やレビー小体病のような神経変性疾患では、タウタンパクやアミロイドβタンパク、αシヌクレインなどの異常凝集・沈着が起こり、神経が障害される。HSP90は、アルツハイマー病におけるタウ凝集やレビー小体病におけるαシヌクレイン凝集に影響を及ぼしている。本研究では、HSP90を標的とする新たなPETリガンドを設計・合成し、脳内におけるHSP90密度を病態モデルの生体内で評価を行う。

Outline of Annual Research Achievements

神経変性疾患に関わるタンパク質であるヒートショックプロテイン90（HSP90）を標的とする脳PETイメージングを開発を行った。まず、HSP90と高い親和性を示すBIIB021の11C標識前駆体Dm-BIIB021(Dm-NCGG801)の合成に成功した。続いて、Dm-NCGG801を塩基性条件下で[11C]ヨードメタンと反応させることにより、HSP90のPETイメージングリガンド[11C]NCGG801を高い収率で得た。ラットを用いた脳PETイメージングにおいて[11C]NCGG801は良好な脳移行性を示すことが明らかとなった。さらに、ラット脳においてコールド体のNCGG801によるブロッキング効果が認められ、[11C]NCGG801の特異結合が認められた。ラット脳ホモジェネートを用いたバインディングアッセイにおいても特異結合を認める結果となり、親和性を表すKD値が2.1 ｎMと算出され、BIIB021が示すHSP90の阻害活性に近い値となった。以上から、[11C]NCGG801は脳内のHSP90をイメージングする能力を有する可能性があることが明らかとなった。
現在、アルツハイマー病モデル動物およびヒトアルツハイマー病の脳切片を用いた、オートラジオグラフィー、結合性試験を行い、HSP90特異抗体を用いた免疫染色と比較することで、PETリガンド[11C]BIIB021の脳細胞特異 的な集積とそれぞれの疾患とHSP90の量の関連性について評価を行っている。そしてレビー小体病について、まず、αシヌクレインが蓄積するモデルの脳 としてαシヌクレイン線維を脳に接種した伝播モデルマウスの脳切片をオートラジオグラフィーで評価を行っている。また、レビー小体病のヒト脳切片を用いたオートラジオグラフィーを行う予定である。

Current Status of Research Progress

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

Reason

目的とするPETイメージングリガンドの合成に成功し、その活性評価を行ったところ、HSP90のバイオプローブとして優れた能力を有することが明らかとなった。今後、これを用いて、病態モデルの評価や、疾患のあるヒト脳切片を用いた評価を行う。また、毒性試験も実施中であり、ヒトを対象とした臨床試験を目指していることから、本研究はおおむね順調に進展している。

Strategy for Future Research Activity

神経変性疾患のなかで、HSP90発現の増減が報告されている疾患があることから、これらの疾患について合成に成功した[11C]NCGG801を用い、各疾患モデル動物についてPET撮像を行い、評価する。また、ヒトを含めた脳切片のオートラジオグラフィーを行うことで、それぞれの神経変性疾患におけるHSP90についても評価する。