2020 Fiscal Year Research-status Report
Development of Sc-44 drug and generator for a multi-isotope positron emission tomography
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20K12704
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
福地 知則 国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, 研究員 (40376546)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 陽電子断層撮影法 / PET / 複数核種同時イメージング / Sc-44 / RIジェネレータ / Ti-44 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
開発中の複数のトレーサーを同時にイメージング可能なMulti-isotope PET（MI-PET）の具体的なアプリケーションを創出するために、MI-PET用核種（Sc-44m）で標識したSc-44m-DOTA-TATEとF-18-FDGを使い、疾患モデルマウス(C6およびAR42Jがんを移植)の2核種同時イメージング実験を行った。この実験のために、Sc-44mの製造・精製方法、DOTA-TATEの標識方法の開発を進めた。実験の結果、F-18-FDGは両方のがんに、Sc-44m-DOTA-TATEはAR42Jがんのみに集積していることが確認できた。しかし、さらに詳細な解析を可能とするためには、Sc-44m-DOTA-TATEの比放射能を向上させる必要があることが分かった。また装置開発として、MI-PET核種（Sc-44等：陽電子に続けてガンマ線を放出）と通常のPET核種（F-18等：陽電子のみを放出）の同時イメージングの際に定量性の高い画像を得るための画像再構成法の開発を行い論文にまとめた。さらに、Sc-44トレーサー利用の利便性を高めるTi-44/Sc-44ジェネレータ製造について、基礎データの取得を進めた。サイクロトロン加速器からの陽子ビーム（30 MeV）をSc-45ターゲットに照射しTi-44をテスト製造した。ビーム照射後のターゲットからのガンマ線の測定により、Ti-44/Sc-44以外の生成物がないことを確認し、さらにターゲット厚、ビームエネルギー等の製造パラメータを最適化した。また反応断面積の計算により、これらのパラメータによる24時間のビーム照射で、2 MBq程度のTi-44を製造可能であることがわかった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
開発中の複数のトレーサーを同時にイメージング可能なMulti-isotope PET（MI-PET）の具体的なアプリケーションを創出するために、MI-PET用核種（Sc-44）で標識した薬剤の開発、また、MI-PET用核種利用の利便性を高めるために、Ti-44/Sc-44ジェネレータの開発を進めた。
加速器により製造したSc-44(Sc-44m)により薬剤標識をするために、イオン交換法により高純度に精製するプロトコルを確立した。さらに、精製したSc-44(Sc-44m)を使い、がん診断薬のひとつであるDOTA-TATEを標識し、95％以上の標識率を達成した。
合成したSc-44m-DOTA-TATEとF-18-FDGを使い、がん疾患モデルマウス(C6およびAR42Jがんを移植)の2核種同時イメージング実験を行った。その結果、F-18-FDGは両方のがんに、Sc-44m-DOTA-TATEはAR42Jがんのみに集積していることが確認できたが、さらに詳細な解析をするためには、Sc-44m-DOTA-TATEの比放射能を向上させる必要があることが分かった。
また、Ti-44/Sc-44ジェネレータ製造のための基礎データの取得も進めた。サイクロトロン加速器により30 MeVに加速した陽子ビーム（250 nA）をSc-45ターゲットに照射することで、Sc-45(p,2n)Ti-44反応によりTi-44をテスト製造した。ビーム照射済みターゲットからのガンマ線の測定により、Ti-44/Sc-44以外の生成物がないことを確認し、また反応断面積の計算により、24時間のビーム照射で2 MBq程度のTi-44を製造可能であることがわかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
2020年度、がん疾患モデルマウスにおけるSc-44m-DOTA-TATEとF-18-FDGの同時イメージング実験から、詳細な画像を得るためには、Sc-44m-DOTA-TATEの比放射能を向上させる必要があることがわかった。比放射能向上のためには、混入して微量の金属イオンを取り除き、Sc-44(Sc-44m)の純度を向上させる必要である。そのために2021年度、イオン交換樹脂の選定やクリーン環境の整備によりSc-44mの純度を上げる開発を行う。
さらに2021年度、高純度化したSc-44mを用いてDOTA-TATE以外の薬剤（抗体ベースとイメージング薬等）の標識も進める予定である。標識した薬剤、および既存の診断薬を疾患モデルマウスへ同時投与し、動態の違いを多核種同時イメージングにより解析する。
2020年度の研究で、Ti-44/Sc-44ジェネレータ製造のための基本パラメータを取得した。2021年度はこれらを基にして、2－3日程度の長時間ビーム照射により、小動物イメージング実験に必要な放射能量のTi-44を製造する。また、Ti-44を樹脂カラムに吸着させることで、Ti-44/Sc-44ジェネレータを作成する手法を確立する。さらに、作成したTi-44/Sc-44ジェネレータからの溶出テストを行い、抽出したSc-44の純度・放射能を解析し、薬剤標識・イメージング実験を行う。
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| Causes of Carryover |
2020年度、新型コロナウイルス感染症の蔓延防止のために在宅勤務期間が生じたため、イメージング実験用の疾患モデルマウスの作成ができない期間が生じた。そのため、イメージング実験の回数が当初計画より少なくなり繰り越し金が生じた。2021年度、当初計画より実験回数を増やす予定であり、繰り越し金をその実験のために使用する。
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Research Products
(1 results)
