Development of a novel targeted internal radiotherapy strategy by co-targeting of cancer cell integrin, angiogenesis, and hypoxic environment

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 18K07776
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 52040:Radiological sciences-related
• Research Institution: National Institutes for Quantum Science and Technology
• Principal Investigator: Jin Zhao-Hui 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 量子医科学研究所 分子イメージング診断治療研究部, 主任研究員 (70324150)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: がん不均一性 / 標的アイソトープ治療 / インテグリン / 血管新生 / 低酸素環境 / 低pH / 放射性医薬品 / 同時標的

Outline of Final Research Achievements

In this research, a series of studies were conducted on the development of a novel targeted radionuclide therapy (TRT) strategy that simultaneously targets cancer cell integrins, angiogenesis, and the hypoxic environment. Using human tumor xenograft models, we confirmed that the intratumoral distributions (ITDs) of 64Cu-RaftRGD, a β-particle emitting therapeutic agent targeting αVβ3 integrins overexpressed on both cancer cells and angiogenic endothelial cells, and 64Cu-ATSM, a β-particle emitting therapeutic agent targeting hypoxia, were discordant but spatially complementary, and that the combination of the two drugs improved the therapeutic efficacy even though the total radioactivity uptake was lower. The complementary ITDs of fluorescent dye Cy5.5 or 64Cu-labeled RaftRGD and the representative hypoxia probe pimonidazole were demonstrated in various tumor models, providing the basic rationale for the combination TRT concept that simultaneously targets integrins and hypoxia.

Free Research Field

核医学・分子イメージング

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

腫瘍組織内の不均一性は、がんの治療抵抗性の根本的な原因であると認識されつつある。標的放射線内照射療法の治療効果を高めるために、投与線量の増加や化学療法などの他の治療法との併用が一般的に行われている。本研究課題は、腫瘍内分布が異なるが相補的な2つの放射性治療薬剤を用いた併用治療戦略において、腫瘍組織における細胞致死的な放射能の分布を改善することで治療効果が向上することを明確に示した世界初の研究である。本研究の成果は、難治性がんに対する腫瘍内不均一性を克服する新たな治療戦略の開発に役立つものであり、副作用の少ないより有効ながん治療法の開発に大きな社会的意義があると考えられる。