2016 Fiscal Year Research-status Report
神経保護性ミクログリア特異的PETイメージング剤の開発
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15K09904
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| Research Institution | Showa Pharmaceutical University |
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Principal Investigator |
宿里 充穗 昭和薬科大学, 薬学部, 助教 (20525571)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
加藤 孝一 国立研究開発法人国立精神・神経医療研究センター, 脳病態統合イメージングセンター, 室長 (50382198)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | ミクログリア / PET / P2X7受容体 / 神経炎症 / ATP |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、脳での炎症反応において中心的役割を担うミクログリアの機能や性質を特定できるようなPETプローブの開発を目指し、ATP 感受性プリン受容体サブタイプ（P2X7）に着目してPETプローブの開発を進めている。H28年度は下記の項目について検討を進めた。
1. Pyroglutamic acid amide（PGAA）骨格に着目し、前年度に開発を行った３種のPETプローブ（11C-PGAA1, 11C-PGAA2, 11C-PGAA3)がリポポリサッカライド（LPS)注入によるラット脳内炎症に高い集積を示したことから、炎症部位のミクログリア/マクロファージの性質(M1/M2)を同定するために免疫染色を行った。結果、PETプローブ集積の亢進が認められたLPS注入3日後の神経炎症部位におけるP2X7Rの発現は、活性化ミクログリア/マクロファージの中でも、M2型のマーカーであるCD163陽性細胞に多く確認された。
2. 前年度に開発した11C-PGAA類のうち、11C-PGAA3のベンジルアミド部位に関わる立体異性体をそれぞれ合成し、PET撮像実験による評価を行った。その結果、R体よりもS体の方が炎症部位へ高い集積を示すことがわかった。しかし、脳への集積率は依然として低いままであるため、実用化に向けては脳内移行性の改良が必須であると考えられた。
3. 脳内移行性およびP2X7R結合親和性の向上を目指した新規候補化合物のPETプローブ化にあたり、候補化合物のP2X7R結合親和性の評価試験法の検討を行った。当初、プラスミドDNAを導入することによりP2X7R高発現細胞を樹立し、試験に用いることを試みたが、芳しい結果が得られなかったため、元来P2X7Rを高発現するA431細胞を用いてYO-PRO-1取り込み量の変化から、候補化合物のP2X7R結合性を確認することとした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
現時点でPETプローブ化が完了している候補化合物については、脳内移行性が低く、鮮明なPET画像が得られていない状況にはあるが、脳内移行性およびP2X7R結合親和性の改良を目指して新たな化合物の設計、合成に着手し始めている。また、in vitro条件下での結合評価系を検討、確立できたことから、次年度以降に順次評価を進める体制を整えることができたと考えられる。本研究の主軸である「神経保護性ミクログリアのイメージング」の観点では、PETプローブが高集積を示した炎症部位においてP2X7RがM2型ミクログリア/マクロファージに発現することを示唆する結果が得られたことから、P2X7Rがミクログリアの機能性を反映したイメージングターゲットとして期待されることが実証されたと言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでに用いていたLPS注入炎症モデルのほかに、キノリン酸などによる神経細胞死モデルを用いてP2X7R発現に関する評価を行うこととする。具体的には、M1型ミクログリアが産生するIL-1β やTNFα といった炎症性サイトカイン、M2型ミクログリアが産生するTGF-βやIL-10などの抗炎症性サイトカインの発現量を解析し、ミクログリアの活性化におけるP2X7R発現の機能を明らかにすることでイメージングターゲットとしての意義を検証する。PETプローブ開発に関しては、脳内移行性およびP2X7R結合親和性の向上を目指した新規候補化合物の合成が整ったものから順次、in vitro条件下でのP2X7R結合性に関する評価を行い、PETプローブ合成、in vivoイメージング評価へと進める予定である。
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| Causes of Carryover |
P2X7R受容体高発現細胞を用いたin vitro実験系を用いて新規化合物のP2X7R結合性に関するスクリーニング評価を計画していたが、プラスミドDNAの導入によるP2X7R受容体高発現細胞の樹立に時間を要したため、A431細胞等の従来からP2X7Rを高発現する細胞に切り替えて評価系の確立を行ったことにより、未使用額が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
迅速に化合物評価を進めるために、まずはA431細胞を用いてPETプローブ候補化合物のスクリーニング評価を進めるが、P2X7R特異性を示すデータの確実性を得るためにも、並行してP2X7R受容体高発現細胞の樹立も継続して行うこととするため、未使用額はその経費に充てることとしたい。
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