がん幹細胞及びがん細胞を標的とするα線放出核種を用いた膵がんの新規治療法開発

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16H05393
• Research Institution: Fukushima Medical University
• Principal Investigator: 織内 昇 福島県立医科大学, 公私立大学の部局等, 教授 (40292586)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 趙 松吉 福島県立医科大学, 公私立大学の部局等, 教授 (80374239) ; 富永 英之 福島県立医科大学, 公私立大学の部局等, 准教授 (00393348) ; 久保 均 福島県立医科大学, 公私立大学の部局等, 教授 (00325292) ; 大島 康宏 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 放射線生物応用研究部, 主任研究員(定常) (00588676) ; 石岡 典子 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 放射線生物応用研究部, 上席研究員(定常) (30354963)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: At-211 / がん幹細胞 / 標的RI治療

Outline of Annual Research Achievements

がん幹細胞に発現するCXCR4に対するモノクローナル抗体を作製し、α線核種標識抗体による癌治療の有用性を明らかにすることを目的として研究を実施した。
がん幹細胞に発現するCXCR4に対するモノクローナル抗体（アイソタイプ：IgG3）を作製した抗体にクロラミンＴ法で125Iを標識し、125I標識抗体の性状評価を行った。放射化学的収率65.3%で標識抗体が得られたが、多量体画分が含まれていることが確認された。UVのピーク自体には標識前と比較して変化がないため、標識操作による抗体へのダメージはないと考えられたが、抗体活性については不明であった。PD-10カラムで分離しHPLCで分析した結果、放射化学的純度87.5％で精製された。37℃、0.1Mリン酸緩衝液中で24時間インキュベートした後も90％以上の放射能が抗体画分に存在し、標識抗体は安定であることを確認した。細胞のアッセイ等、抗体の親和性が維持されているかを検討する必要があるが、多量体画分が含まれていることから、抗体活性に問題のあることが容易に想像できたため、新たな抗体の作製に着手した。
中型サイクロトロン（MP-30）を用いて、209Bi(α, 2n)211At 反応で治療用のα線放出核種211Atを製造した。。γ線スペクトル分析により、娘核種の毒性が問題となるAt-210の混入がなく、医療応用に適した品質と初期検討に供しうる生産量であることを確認した。

Current Status of Research Progress

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

Reason

平成28年度は、抗体の作製ならびに125I標識抗体の性状評価と211Atの製造に重点を置いて研究を実施した。
まずCXCR4に対するモノクローナル抗体（アイソタイプ：IgG3）を作製した。サイズ排除HPLC（SE-HPLC）での分析および125I標識抗体の検討を行った、その結果、まず抗体を分析すると、多量体が観察され、抗体画分は50％以下であった。通常の方法でRIを標識したところ、65.3%で標識抗体が得られたが、多量体を含むものであった。精製後、純度87.5％の標識抗体が得られた。また標識抗体の安定性は24時間後91.8%と良好であった。
次に211Atの製造についての研究を実施した。中型サイクロトロンで28 MeVに加速したα粒子のエネルギーを28 MeV未満に制御して209Biターゲットに照射し、209Bi(α, 2n)211At反応で211Atの製造を実施した。照射終了時点で1.5 GBqの211Atを製造した。この時、半減期が比較的長く毒性が強い210Poを娘核種とする210Atのピークは認められなかった。また、製造や精製に携わった作業従事者の全身計測を実施し、内部被ばくは検出されなかった。これらのことから標的RI治療の非臨床研究に使用可能な品質と数量の211Atを製造できることが確かめられた。本研究の主要な実施項目ではないが、これまでの経験で問題となっていたターゲットの冷却を考慮し、ターゲットの性状や照射法等の最適化について検討した。また精製法についても検討し最適化の検討を行った。
製造過程の安全性については、作業従事者の全身計測で内部被ばくは検出されなかったが、設備ならびに構造上で懸念が全くないとは言えないため、211Atの精製・測定過程での被ばくの可能性を考慮して、安全性を万全にする施設整備を平成28年度中に行うこととした。

Strategy for Future Research Activity

まず、抗体については、実験に用いた抗体が多量体になっていたことから、抗体の精製が不十分であった可能性が高いものと判断されるため、新しく抗体を精製したうえで、今回と同様にアスタチン標識の基礎検討のためのRIとして125Iで標識し、性状評価を行い、アスタチン標識に進める可能性を検討する。
アスタチンの製造については、安定した製造並びに精製法の確立を目的として研究を行う。製造過程の安全性については、作業従事者の全身計測で内部被ばくは検出されなかったが、設備ならびに構造上、211Atの精製・測定の過程で被ばくを生じる可能性を考慮して、安全性を万全にする施設整備を平成28年度中に行うこととし、研究計画調書の本年度の計画のうち、3)核種の標識合成、４）211At標識抗体の安定性、５）211At標識抗体の抗腫瘍効果については、翌年度に行うこととした。
今後の検討課題として、211Atについては将来の臨床研究を視野に入れた製造を行い、がん治療を目的とした抗腫瘍効果の確認等、非臨床研究を行う予定である。RI標識抗体の体内動態および病変局在を明らかにすることを目的として、抗体に診断用核種を標識して担癌マウスに静注し、経時的にシンチグラムを撮像して体内動態を画像化する。さらに125Iを標識して経時的に主要臓器並びに腫瘍を摘出して重量と放射能を測定し、集積の定量指標（%ID/g）を取得する。また腫瘍組織の免疫組織染色により、がん細胞における幹細胞マーカーの発現を評価し、オートラジオグラフィによる標識抗体の分布との対比を行う。腫瘍/血液比が有意に高く治療応用が可能と思われる抗体については、211Atによる標識を行い担癌マウスに投与して治療効果を明らかにする実験を行う。

Research Products

• [Journal Article] Cardiac imaging with 18F-fluorodeoxyglucose PET/MRI in hypertrophic cardiomyopathy. (2017)
  • Author(s): Takeishi Y, Masuda A, Kubo H, Tominaga H, Oriuchi N, Takenoshita S.
  • Journal Title: J Nucl Cardiol Volume: 24 Pages: 1827-1828
  • DOI: 10.1007/s12350-016-0686-x
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Inflammatory involvement in a patient with Leriche syndrome evaluated by 18F-fluorodeoxyglucose PET/MRI. (2017)
  • Author(s): Masuda A, Yamaki T, Kunii H, Nemoto A, Kubo H, Tominaga H, Oriuchi N, Takenoshita S, Takeishi Y.
  • Journal Title: J Nucl Cardiol Volume: 24 Pages: 1819-1821
  • DOI: 10.1007/s12350-016-0680-3
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Usefulness of 18F-α-Methyltyrosine PET for Therapeutic Monitoring of Patients with Advanced Lung Cancer. (2016)
  • Author(s): Kaira K, Higuchi T, Sunaga N, Arisaka Y, Hisada T, Tominaga H, Oriuchi N, Asao T, Tsushima Y, Yamada M.
  • Journal Title: Anticancer Res. Volume: 36 Pages: 6481-6490
  • DOI: 10.21873/anticanres.11247
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Optimized workflow and imaging protocols for whole-body oncologic PET/MRI. (2016)
  • Author(s): Ishii S, Hara T, Nanbu T, Suenaga H, Sugawara S, Kuroiwa D, Sekino H, Miyajima M, Kubo H, Oriuchi N, Ito H
  • Journal Title: Jpn J Radiol Volume: 34 Pages: 754-762
  • DOI: 10.1007/s11604-016-0584-9
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Efficacy of system l amino acid transporter 1 inhibition as a therapeutic target in esophageal squamous cell carcinoma. (2016)
  • Author(s): Ohshima Y, Kaira K, Yamaguchi A, Oriuchi N, Tominaga H, Nagamori S, Kanai Y, Yokobori T, Miyazaki T, Asao T,Tsushima Y, Kuwano H, Ishioka NS.
  • Journal Title: Cancer Sci Volume: 107 Pages: 1499-1505
  • DOI: 10.1111/cas.13021
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Transport of 3-fluoro-l-α-methyl-tyrosine (FAMT) by organic ion transporters explains renal background in [18F] FAMT positron emission tomography. (2016)
  • Author(s): Wei L, Tominaga H, Ohgaki R, Wiriyasermkul P, Hagiwara K, Okuda S, Kaira K, Kato Y, Oriuchi N, Nagamori S, Kanai Y.
  • Journal Title: J Pharmacol Sci Volume: 130 Pages: 101-109
  • DOI: 10.1016/j.jphs.2016.01.001
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Specific transport of 3-fluoro-l-α-methyl-tyrosine by LAT1 explains its specificity to malignant tumors in imaging. (2016)
  • Author(s): Wei L, Tominaga H, Ohgaki R, Wiriyasermkul P, Hagiwara K, Okuda S, Kaira K, Oriuchi N, Nagamori S, Kanai Y.
  • Journal Title: Cancer Sci Volume: 107 Pages: 347-352
  • DOI: 10.1111/cas.12878
  • Open Access
• [Presentation] The Current Status and Problems to be Solved in Japan from the Clinicians’ Point of View (2016)
  • Author(s): Oriuchi N
  • Organizer: 63rd Society of Nuclear Medicine Annual Meeting
  • Int'l Joint Research / Invited