2017 Fiscal Year Research-status Report
国内全域のＰＥＴ施設に配達可能なＣｕ－６４標識ＰＥＴ用がん診断薬剤の開発
| Project/Area Number |
16K10298
|
|---|
| Research Institution | Suzuka University of Medical Science |
|---|
Principal Investigator |
飯田 靖彦 鈴鹿医療科学大学, 薬学部, 教授 (60252425)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
|
| Keywords | 64Cu / PET / がん診断 / ヘマトポルフィリン / RGD / 放射性薬剤 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
PETはシンチカメラ、SPECTに比べ定量性、解像度の点で優れているが、現在PETで用いられている放射性核種（RI）はいずれも半減期が短く（2分～110分）、その利用にはサイクロトロンを必要とするなど汎用性の点で劣っている。本研究では、臨床利用に適した半減期（12.7時間）を有する64Cuで標識した新しいPET用がん診断薬剤の開発を計画し、これまでに①64Cu標識ヘマトポルフィリン誘導体(HpD)が腫瘍に集積すること、②integrin αvβ3 (αvβ3)に対し高い結合親和性を有するc[RGDfK] を導入したc[RGDfK]2-HP (YM12)が、他のHpDに比べ高い腫瘍集積性を示すこと、を明らかとしてきた。今回、YM12における腫瘍集積性の増大がαvβ3との結合に起因しているかどうかを確認するため、細胞内取り込みを評価するin vitro実験系を構築し、ヒト乳腺癌MDA-MB-231およびαvβ3を高発現するヒト神経膠種U87MG細胞の2種の細胞におけるHP誘導体の細胞内取り込み量を比較、検討した。その結果、MDA-MB-231、U87MGへのHpDおよびYM12の取り込み絶対量がほぼ同程度となる一方、これらの細胞内取り込みには葉酸のトランスポーターであるPCFT/HCP1の寄与が大きいことが示唆された。今回の結果がin vivo実験の結果と乖離した原因としては、in vivoでは細胞表面や腫瘍新生血管内のαvβ3に結合した化合物が腫瘍集積として評価されるのに対し、in vitroでは細胞洗浄時に細胞表面のαvβ3に結合した化合物が除去されてしまうことが考えられた。これまでの結果を総合的に考えると、HpDの腫瘍集積性の向上にはPCFT/HCP1への親和性を維持した上で、他の腫瘍集積機序を付加した分子設計を行う必要があることが示唆された。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
29年度はPET用がん診断薬剤の開発における分子設計の妥当性を確認する目的で、合成したYM12が期待通りαvβ3を介して腫瘍細胞に取り込まれるかについて検討を行った。
HP、YM12およびin vivoで腫瘍への集積がHPより低下したYN12 [(RGD)2K-EDを導入したHP誘導体]を用い、各細胞における取込み量を比較した。MDA-MB-231およびU87MGを播種し24時間培養後、これらの化合物を添加して24時間継続培養した。培養液を除去しPBSで細胞を洗浄後、トリプシン処理してエッペンチューブに細胞を回収した。細胞懸濁液の一部を用いて細胞数を求め、残液の蛍光強度をEx. 420 nm/Em. 625 nmを用いて測定した。また、葉酸の共存下において、これらHP誘導体の細胞内取込みについて評価することで、HP誘導体の細胞内取り込みに対するPCFT/HCP1 (Proton Coupled Folate Transporter/Heme Carrier Protein 1)の関与を調べた。
HP誘導体の細胞内取り込み量を評価した結果、YN12は0.03～0.06 nmol/106 cellsと低かったのに対し、HPおよびYM12では0.2 nmol/106 cells程度の取り込みが確認された。また、HPおよびYM12の取り込み絶対量はMDA-MB-231、U87MGのいずれの細胞においても同程度であった。この結果は、YM12の細胞内取込みにおいてαvβ3の寄与が小さいことを示唆している。一方で、500 μMの葉酸共存下でHP誘導体の細胞内取込みが有意に低下したことから、PCFT/HCP1を介した細胞内取り込みが大であると推測された。
|
| Strategy for Future Research Activity |
今回構築したHP誘導体の細胞内取り込みを評価するin vitro実験系では、YM12は主としてPCFT/HCP1を介して細胞内に取り込まれており、αvβ3との結合を反映した結果は得られなかったが、in vitro/vivoの結果を総合的に考えると、YM12がαvβ3およびPCFT/HCP1の2種を高発現するような腫瘍に対して高い集積を示す可能性を有することが見出せた。すなわちHpDの腫瘍集積性の向上にはPCFT/HCP1への親和性を維持した上で、他の腫瘍集積機序を付加した分子設計を行う必要があると考えられる。今後はこれまでの知見を加味した上で新たなPET用がん診断薬剤の設計、合成に取り組んでいく。
得られたHpDについて基本的な物理化学的性質を調べるとともに、近年その有用性が報告されているmicrowave合成装置を用いて効率的に64Cu標識することが可能な標識法を確立する。64Cu標識体を用いて腫瘍集積性および他臓器への非特異的集積について検討し、新たな化合物開発へと結びつける。
64Cu標識HpDのがん診断薬剤としての有用性が得られれば、さらに脳腫瘍モデル、炎症モデルを作製し、現在がん診断薬として汎用されている18F-FDGでは診断が困難な脳腫瘍や炎症との鑑別診断への適用性について検討を行っていく。
|
| Causes of Carryover |
（理由）ヘマトポルフィリン誘導体(HpD)の腫瘍集積性の向上を目的に、integrin αvβ3 (αvβ3)への親和性を加味したc[RGDfK]2-HP (YM12)を設計、合成し、実際に64Cu標識YM12がin vivoにおいて腫瘍組織への集積増加を示したことから、今回、培養細胞を用いてαvβ3を介した細胞内取り込みについて評価した。その結果、今回構築したin vitro実験系では、YM12の細胞内取込みへのαvβ3の寄与が低いことが示唆された。この原因を明らかにすべく検討を行ったところ、YM12は主として葉酸のトランスポーターであるPCFT/HCP1を介して腫瘍細胞に取り込まれるものと考えられ、HpDの腫瘍集積性の向上にはPCFT/HCP1への親和性を維持した上で、他の腫瘍集積機序を付加した分子設計を行う必要があることが示唆された。腫瘍細胞への集積機序が予想を外れたことで、培養細胞を用いた実験が主となり、次年度使用額が生じることとなった。
（使用計画）30年度は新たに64Cu 標識HpDを合成し、担がんモデルマウスにおける腫瘍集積性について検討する。64Cuの製造とヌードマウスの購入で全額を使用する予定である。
|
