癌関連トランスポーター発現解析に基づく機能性分子発現系による腫瘍診断薬の開発戦略

2015 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 15K15452
• Research Institution: Kanazawa University
• Principal Investigator: 川井 恵一 金沢大学, 保健学系, 教授 (30204663)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中西 猛夫 金沢大学, 薬学系, 准教授 (30541742) ; 小林 正和 金沢大学, 健康増進科学センター, 助教 (30444235)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: 癌関連トランスポーター / 遺伝子発現解析 / 機能性分子発現系 / 腫瘍診断薬 / ポストＦＤＧ製剤 / アミノ酸トランスポーター / 薬物トランスポーター / 開発戦略

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、薬剤開発に用いられているヒト培養癌細胞で高発現を確認した癌関連トランスポーターの安定発現系を分子プローブのスクリーニングに利用して、腫瘍で特異的に高発現が認められる癌関連アミノ酸トランスポーター(AAT)や細胞外排出及び腎尿細管分泌に関与する薬物トランスポーターに対する親和性を評価することにより、腫瘍細胞集積性・滞留性と速やかな尿中排泄性を併せ持つ分子標的腫瘍診断薬の開発戦略の妥当性を検証する。
これまでに、市販のDNAチップを用いて、診断薬開発評価に使用しているヒト培養癌細胞の遺伝子発現レベルを網羅的に測定し、機能分子の遺伝子発現プロファイリングを直接比較可能なデータベースを構築した。また、主要な癌関連AAT発現量のリアルタイムPCRによる絶対定量系を確立した。
また、ポストFDG 製剤の最有力候補である18F-FACBCの前立腺癌細胞への集積に関与したASCT2とSNAT2の単一発現細胞を作成して集積阻害を実施した結果、FACBC はASCT2に高親和性を示した (Nucl.Med.Biol.,40:670-675,2013)。加えてFACBCの癌細胞集積に関して、アンドロゲン誘導前立腺癌や脳腫瘍・炎症間の相異を比較検討した(Brain Res., 1535: 24-37, 2013，Mol. Imaging Biol., 16: 756-764, 2014， Mol. Imaging Biol., 16: 322-329, 2014)。
一方、排泄型薬物トランスポーター(ABCT)による排泄機序解明のモデル化合物として、臨床使用されている99mTc-PMTの胆汁排泄に関与するABCTの単一発現ベシクルを用いて検討し、P-glycoprotein及びMRP2の関与が明らかにした(Nucl.Med.Biol.,41:338-342,2014)。

Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

DNAチップを用いて細胞集積実験に用いられる16種類のヒト培養腫瘍細胞の遺伝子発現データベースを構築し、発現プロファイリングが直接比較可能となった。また、主要な中性アミノ酸トランスポーター発現量に関してリアルタイムPCRによる絶対定量系を確立した。
また、ポストFDG 製剤の最有力候補である18F-FACBCの前立腺癌細胞への集積に関与を確認したアミノ酸トランスポーターについて、単一発現細胞を作成して集積阻害を実施した。その結果、前立腺癌細胞で高発現を示したNa+依存性アミノ酸トランスポーターであるASCT2とSNAT2の中でも、FACBC はASCT2に高い親和性を示した。
さらに、薬剤の胆汁排泄に関与する薬物トランスポーターによる排泄機序解明のモデル化合物として、肝胆道系診断薬として臨床使用されている99mTc-PMTの胆汁排泄に関与するABCトランスポーターの単一発現ベシクルを用いて検討した結果、P-glycoprotein及びMRP2の関与による輸送が明らかとなった。
このように、当初の研究計画通りの成果を得るとともに、その成果をすべて関連国際学術誌に論文投稿した。

Strategy for Future Research Activity

平成28年度は、平成27年度に開始した薬物トランスポーター遺伝子発現量の定量測定系の確立及び放射性フッ素標識に関する標識・精製条件の検討も継続して実施するとともに、尿中排泄に深く関与するヒト腎尿細管由来培養細胞や薬物の細胞外排泄に寄与する薬物トランスポーターの安定発現培養細胞も検討に加え、それらの薬物トランスポーターの遺伝子発現量も解析して、腎尿細管特有の薬物トランスポーターによる分泌・再吸収機序も検討し、腫瘍細胞滞留性との相関から、その設計戦略の妥当性を評価する。
本研究課題は、当初の研究計画通りに順調に進展しており、絶対定量系の確立や特定トランスポーターの単一発現細胞やベシクルを用いた親和性の評価など良好な結果が得られていることから、研究計画の変更あるいは研究を遂行する上での問題点は特にない。

Research Products

• [Journal Article] A Novel Injection Strategy of Flurbiprofen-axetil by Inhibiting Protein Binding with 6-Methoxy-2-naphthylacetic Acid. (2016)
  • Author(s): Ogata K., Takamura N., Tokunaga J., Ikeda T., Setoguchi N., Tanda K,., Yamasaki T., Nishio T., Kawai K.
  • Journal Title: Eur. J. Drug Metab. Pharmacok. Volume: 41 Pages: 179-186
  • DOI: 10.1007/s13318-014-0248-z
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Simultaneous Acquisition of 99mTc- and 123I-labeled Radiotracers using a Preclinical SPECT Scanner with CZT Detectors. (2016)
  • Author(s): Kobayashi M., Matsunari I., Nishi K., Mizutani A., Miyazaki Y., Ogai K., Sugama J., Shiba K., Kawai K., Kinuya S.
  • Journal Title: Ann. Nucl. Med. Volume: 30 Pages: in press
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] In Vivo Radioactive Metabolite Analysis for Individualized Medicine: A Basic Study of a New Method of CYP Activity Assay using 123I-IMP. (2015)
  • Author(s): Nishi K., Mizutani A., Shikano N., Fujita K., Kobayashi M., Ono M., Nishii R., Sasaki Y., Kinuya S., Kawai K.
  • Journal Title: Nucl. Med. Biol. Volume: 42 Pages: 171-176
  • DOI: 10.1016/j.nucmedbio.2014.08.015
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Cross-linked Human Serum Albumin Dimer has the Potential for Use as a Plasma-retaining Agent for the Fatty Acid-conjugated Antidiabetic Drugs. (2015)
  • Author(s): Taguchi K., Chuang V.T., Yamasaki K., Urata Y., Tanaka R., Anraku M., Seo H., Kawai K., Maruyama T., Komatsu T., Otagiri M.
  • Journal Title: J. Pharm. Pharmacol. Volume: 67 Pages: 255-263
  • DOI: 10.1111/jphp.12338
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A Strategy for Improving FDG Accumulation for Early Detection of Metastasis from Primary Pancreatic Cancer: Stimulation of the Warburg Effect in AsPC-1 Cells. (2015)
  • Author(s): Ogura M., Shikano N., Nakajima S., Sagara J., Yamaguchi N., Kusanagi K., Okui Y., Mizutani A., Kobayashi M., Kawai K.
  • Journal Title: Nucl. Med. Biol. Volume: 42 Pages: 475-481
  • DOI: 10.1016/j.nucmedbio.2014.12.017
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Impact of Injection Dose, Post-reconstruction Filtering, and Collimator Choice on Image Quality of Myocardial Perfusion SPECT using Cadmium-zinc Telluride Detectors in the Rat. (2015)
  • Author(s): Mizutani A., Matsunari I., Kobayashi M., Nishi K., Fujita W., Miyazaki Y., Nekolla S.G., Kawai K.
  • Journal Title: EJNMMI Physics Volume: 2 Pages: 7
  • DOI: 10.1186/s40658-015-0111-6
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Development of Radioiodine-labeled 4-Hydroxyphenylcysteamine for Specific Diagnosis of Malignant Melanoma. (2015)
  • Author(s): Kobayashi M., Nishii R., Shikano N., Flores II L.G., Mizutani A., Ogai K., Sugama J., Nagamachi S., Kawai K.
  • Journal Title: Nucl. Med. Biol. Volume: 42 Pages: 536-540
  • DOI: 10.1016/j.nucmedbio.2015.02.004
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Comparison of Image Quality with 62Cu and 64Cu-labeled Radiotracers in Positron Emission Tomography Whole-body Phantom Imaging. (2015)
  • Author(s): Kobayashi M., Mori T., Tsujikawa T., Ogai K., Sugama J., Kiyono Y., Kawai K., Okazawa H.
  • Journal Title: Hell. J. Nucl. Med. Volume: 18 Pages: 103-107
  • DOI: 10.1967/s002449910203
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] [14C]Fluciclovine (alias anti-[14C]FACBC) Uptake and ASCT2 Expression in Castration-resistant Prostate Cancer Cells. (2015)
  • Author(s): Ono M., Oka S., Okudaira H., Nakanishi T., Mizokami A., Kobayashi M., Schuster D.M., Goodman M.M., Shirakami Y., Kawai K.
  • Journal Title: Nucl. Med. Biol. Volume: 42 Pages: 887-892
  • DOI: 10.1016/j.nucmedbio.2015.07.005
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] Phase Analysis using ECG-gated Myocardial FDG PET in the Rat in Comparison with Speckle Tracking Echocardiography. (2015)
  • Author(s): Mizutani A., Matsunari I., Kobayashi M., Nishi K., Fujita W., Nekolla S.G., Kawai K., Fukuchi K.
  • Organizer: 28th Annual Congress of the European Association of Nuclear Medicine
  • Place of Presentation: Congress Center Hamburg, Hamburg, Germany
  • Year and Date: 2015-10-10 – 2015-10-14
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Comparison of Image Quality with 62Cu and 64Cu-Radiotracers in Whole Body Tumor Imaging. (2015)
  • Author(s): Kobayashi M., Mori T., Tsujikawa T., Mizutani A., Kiyono Y., Okazawa H., Kawai K.
  • Organizer: World Molecular Imaging Congress 2015
  • Place of Presentation: Hawaii Convention Center, Honolulu, Hawaii, U.S.A.
  • Year and Date: 2015-09-05
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Quantitative Simultaneous Acquisition of Dual Tracer using 99mTc and 123I-labeled Radiotracers in Preclinical SPECT Scanner with CZT Detector. (2015)
  • Author(s): Mizutani A., Kobayashi M., Matsunari I., Nishi K., Miyazaki Y., Kawai K.
  • Organizer: World Molecular Imaging Congress 2015
  • Place of Presentation: Hawaii Convention Center, Honolulu, Hawaii, U.S.A.
  • Year and Date: 2015-09-05
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Development of Benzyl [18F]Fluoroacetate Radiosynthesis for PET Imaging of Ischemic Brain Injury. (2015)
  • Author(s): Kagawa S., Mizuma H., Nishii R., Higashi T., Yamauchi H., Ono M., Tateishi H., Takahashi K., Onoe H., Kawai K.
  • Organizer: World Molecular Imaging Congress 2015
  • Place of Presentation: Hawaii Convention Center, Honolulu, Hawaii, U.S.A.
  • Year and Date: 2015-09-02
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Transport Mechanism and Androgen-stimulated Uptake of Amino Acid PET Tracer [18F]Fluciclovine (anti-[18F]FACBC) in Primary and Castration-resistant Prostate Cancer Cells. (2015)
  • Author(s): Ono M., Okudaira H., Oka S., Nakanishi T, Mizokami A, Kobayashi M., Schuster D.M., Goodman M.M., Yoshimura H., Kawai K.
  • Organizer: 9th International BioMedical Transporters Conference
  • Place of Presentation: Palazzo dei Congressi, Lugano, Switzerland
  • Year and Date: 2015-08-10
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] [18F]PTV-F1 PET for OATP Transporter Imaging of the Liver. -Preclinical and Phase I Clinical Study. (2015)
  • Author(s): Nishii R., Kagawa S., Higashi T., Yamauchi H., Kimura H., Kawai K., Nagamachi S., Ono M., Sugiyama Y., Saji H.
  • Organizer: The Society of Nuclear Medicine 62th Annual Meeting
  • Place of Presentation: Baltimore Convention Center, Baltimore, Maryland, U.S.A.
  • Year and Date: 2015-06-06 – 2015-06-10
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Radiosynthesis of [18F]PTV-F1, Pitavastatin (HMG-CoA Reductase Inhibitor) Derivative for Organic Anion Transporter Imaging of Liver. (2015)
  • Author(s): Kagawa S., Nishii R., Higashi T., Yamauchi H., Kawai K., Kimura H., Ono M., Sugiyama Y., Saji H.
  • Organizer: The Society of Nuclear Medicine 62th Annual Meeting
  • Place of Presentation: Baltimore Convention Center, Baltimore, Maryland, U.S.A.
  • Year and Date: 2015-06-06 – 2015-06-10
  • Int'l Joint Research
• [Remarks] 金沢大学医薬保健研究域保健学系 量子医療技術学講座 川井研究室
  • URL: http://kawai.w3.kanazawa-u.ac.jp/index.html
• [Remarks] 金沢大学 研究者情報
  • URL: http://ridb.kanazawa-u.ac.jp/public/detail.php?id=2789&page=1&search=1&keyword=%E5%B7%9D%E4%BA%95&andor=AND&tgt1=1&tgt2=&tgt3=&tgt4=