2018 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
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16K10298
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| Research Institution | Suzuka University of Medical Science |
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Principal Investigator |
飯田 靖彦 鈴鹿医療科学大学, 薬学部, 教授 (60252425)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 64Cu / PET / がん診断 / 神経内分泌腫瘍 / somatostatin / 放射性薬剤 |
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| 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、神経内分泌腫瘍(NET)を標的とする新規somatostatin (SST)誘導体の分子設計および合成を行った。
これまでSST誘導体としてDOTA系誘導体のDOTA-TATE、DBA-TATE、ATSM系誘導体のHxBT-TATE、HpBT-TATE、の4種を合成したが、ATSM系誘導体は脂溶性が高く、高いタンパク結合率を示したため、今回新たに水溶性を向上させたHpBTd3TATEおよびToDBTTATEを設計・合成し、物性および安定性評価を行った。さらにこれらのNET診断薬としての有用性を評価するため、SSTR2結合親和性の評価、64Cu標識条件の検討、および64Cu標識体を用いた体内分布実験／PET撮像実験を行った。その結果、両化合物とも水溶性の向上には成功したが、タンパク結合率を十分に低下させることはできなかった。SSTR2親和性(IC50値)は、natCu-HpBTd3TATEで低下したもののnatCu-ToDBTTATEでは高い親和性を維持していた。そこでmicrowave reactorを利用して64Cu-ToDBTTATEを得、これをNETモデルマウスに投与して、PET撮像実験および臓器摘出法による64Cuの体内分布の評価を行った。
今回の結果から、64Cu-ToDBTTATEは腫瘍への集積は確認できたものの腫瘍を明瞭に描出できず、今後は標識条件の検討を含め、64Cuの体内動態を精査する必要がある。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
30年度は、動物実験を通してSST誘導体のPET用がん診断薬剤としての有用性を評価する予定であった。今回分子設計したSST誘導体はLog D7.4値が‐2.56±0.18（natCu-HpBTd3TATE）および0.41±0.05（natCu-ToDBTTATE）で、以前に比べ水溶性を向上させることができたが、その物性に相関したタンパク結合率の低下は認められなかった（natCu-HpBTd3TATE：PB (%)＝97.34±0.17、natCu-ToDBTTATE：PB (%)＝97.49±0.11）。一方でATSM系の特徴である「細胞内などの還元活性の高い環境下でCuを解離する」ことが確認され、標的組織内に滞留する可能性が示された。SSTR2結合親和性は、Human recombinant SSTR2に対するトレーサー([125I]Tyr11-somatostatin 14)とnatCu-SST複合体との競合結合実験法を用いて、トレーサーの結合を50%阻害するnatCu-SST複合体濃度をIC50値として算出し評価した。その結果、natCu-HpBTd3TATE、natCu-ToDBTTATEのIC50値はそれぞれ10.9、1.79 nMとなった。natCu-HpBTd3TATEの親和性低下はペプチドN末端に酸性アミノ酸(DAsp)を3残基導入したことにより、レセプターとの反発が生じたためと考えられた。microwave reactorを用いた64Cu標識反応では、反応がうまく進行せず、標識に大量のSSTが必要となり、比放射能の低い64Cu-ToDBTTATEを得ることとなった。PET撮像実験で腫瘍を明瞭に描出できなかった原因は64Cu標識体が低比放射能であったため、64Cu標識体が大量に共存する未標識体により拮抗阻害を受け、取り込みが抑制されたものと考えられた。
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| Strategy for Future Research Activity |
今回標識条件を検討するため、natCuとHpBTd3TATEおよびToDBTTATEを室温1 hr、50℃ 1 hr、またはmicrowave reactorを用いた100℃ 10 minの環境下で反応した。固相抽出法により、反応溶液から未反応のnatCuを分取しICP-MSで定量することで反応進行を確認した。この条件を参考にDOTATATE またはToDBTTATEを64Cuと反応した後、未反応64Cuを固相抽出法により精製除去した。microwave reactorを利用することで効率的にnatCu複合体を合成することができたが、64CuでこれらSSTを標識した際には標識反応がうまく進行せず、64Cu標識に大量のSSTが必要となり、比放射能が20 kBq/nmol未満と低い64Cu標識体を得ることとなった。64Cuは64Ni(p,n)64Cu反応により製造するため、製造後の64Cuに原料の64Niが混在することで64Cu標識体の比放射能低下を引き起こした可能性があり、今後は64Niの混入を防ぐ目的で64Cuの精製条件を検討し、精製した64Cuを用いて64Cu標識実験を行う。すなわちこれまでのイオン交換樹脂を用いた精製法に加え、キレート樹脂Chelex 100を用いたNi除去法を検討する。精製により高比放射能体が得られれば、さらに標識条件を検討し、NETモデルマウスの用いて経時的な64Cu体内分布の評価およびPET撮像実験を行っていく。一方で、64Cuでの実験を断念し、同位体である67Cuを他機関から入手し、実験を進めることも同時に検討する。
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| Causes of Carryover |
本研究では64Cu標識放射性薬剤を設計、合成し、がん診断における有用性の検討を行ってきたが、標識に用いる64Cuの比放射能が何らかの原因により低下し、これにより標識率の減少、担体の増加などが起こり、本来の薬物動態を正確に評価することが困難となっている。次年度は新たな64Cu精製法を導入し、比放射能の高い64Cuを用いて研究を進めていく。また比放射能低下の原因がはっきりしないため、64Cuの製造を断念し、同位体である67Cuを他機関から入手し、実験を進めることも同時に検討する。
31年度は、キレート樹脂Chelex 100を用いて64Ni(p,n)64Cu反応により混入が懸念される64Niの除去を検討する。精製した64Cuを用いてin vivoにおける生体内分布評価およびPET撮像実験を行う。すなわちNETモデルマウスとして、ラット膵臓外分泌腺癌(AR42J)細胞を6週齢の雄ヌードマウスに移入後3週間腫瘍を生育し、これに64Cu標識体を投与して1, 24, 48時間後に屠殺、臓器摘出を行った後、各臓器中の64Cuの放射能を測定することで 経時的な64Cu体内分布を評価する。また、64Cu標識体を投与したNETモデルマウスを用いて体内分布評価と同じ時系列でPET撮像実験を行う。
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