Radioceranostics Drug Design Strategy for Tumor-Targeting Nanoparticles for Clinical Use

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K07653
• Research Institution: Tohoku Medical and Pharmaceutical University
• Principal Investigator: 山本 文彦 東北医科薬科大学, 薬学部, 教授 (40253471)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: ラジオセラノスティクス / 分子イメージング / 放射性標識合成 / 腫瘍 / ナノ粒子

Outline of Annual Research Achievements

「In-111標識AB型ラクトソームの開発と腫瘍集積性評価」では、腫瘍集積能を向上させるための構造修飾のアプローチを行った。ラクトソームに多様な機能性ペプチドやリガンドを導入するため、ポリサルコシン末端にマレイミドを有する両親媒性ポリマーを検討した。HN-PSar-PLLAに、DMF中室温で3-マレイミドプロピオン酸N-スクシンイミドを反応させることで、マレイミドを導入可能であることを確認した。今後マレイミド両親媒性ポリマーの効率的合成条件を探っていく必要がある。それとともに、SH基を有する各機能性官能基の導入やラクトソーム本体へのI-125標識体も検討する。
「ABC現象を回避するポリグリセロール修飾ラクトソーム開発」として、PLLA（30mer-O-lin-PG（10mer）の安定した生成条件を見出した。10％の割合でラクトソームに組み込むことにより、50nm程度の粒子径のミセル粒子を形成することを明らかにした。また、ABC現象を軽減する機能性ポリマーを効果的にラクトソームに組込むことを期待して、末端にマレイミドを有するPLLAマレイミド合成は可能であることを見出した。今後は効率的合成条件を探っていくとともに、SH基を有する各機能性ポリマーの導入とラクトソームへの組込みを検討する。
腫瘍集積性やABC現象の軽減を放射性標識体で行うための候補化合物選別法として、ABC現象の原因と考えられる血中抗ラクトソーム抗体量を、ELISA法を用いて評価する方法の開発に着手した。具体的には、ラクトソームを複数回投与しABC現象を発現する条件のマウス血清を用いて、血清中のIgM抗体のうちラクトソームを認識する抗体を２次抗体を用いて定量する方法を目指した。抗体量を測定可能であったため、ABC現象軽減をするナノ粒子を選定できる基本的な測定条件を検討している。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

「In-111標識AB型ラクトソームの開発と腫瘍集積性評価」では、前年度までにI-125標識体とは腫瘍集積性が異なったことを明らかにした。その理由を探るため、標識様式の安定性の違い、内包物の動態の関連性などの検討が必要であった。そのためには、ラクトソームの本体を直接標識できる新しい標識ナノ粒子を作る必要がある。またI-111体については骨髄への放射能集積の観点からA3B型よりもAB型の方が核医学治療剤としては優位であり、しかしながらさらに腫瘍認識能を高める必要があると考えられた。そのためにラクトソームに膜透過ペプチド、RGDペプチド、受容体リガンドなどが容易に導入するためのマレイミド両親媒性ポリマーの利用や、ABC現象を回避する機能性ポリマーの導入などを検討するに至った。
「ABC現象を回避するポリグリセロール修飾ラクトソーム開発」にあたっては、lin-PG以外に、幅広い機能性ポリマーを導入したナノ粒子のデザインを検討することに着手した。ABC現象の有無には放射性標識した候補粒子でインビボ評価をする方法を行うが、候補化合物選別のためにまずは血中抗ラクトソーム抗体量の変化を見るためにELISA法を用いた測定法の開発と条件検討に着手した。

Strategy for Future Research Activity

ラクトソームを構成する両親媒性ポリマーへの放射性ヨウ素の導入アプローチとして、マレイミドPLLAまたはマレイミド両親媒性ポリマーを用いた標識や精製方法の検討を行うとともに、安定性や生体内分布を調べ、In-111標識または内包型放射性ヨウ素標識ラクトソームとの比較を行う。
完成させたELISA法を用いたABC現象の評価系を用いて、ポリグリセロール修飾ラクトソームの抗ラクトソーム抗体発現量を測定し、ABC現象軽減の可能性を評価する。また、報告されているいくつかのABC現象軽減機能性ポリマーのうち、ポリカルボキシベタイン（PCB）、ポリビニルピロリドン（PVP）を有する修飾ラクトソームの合成と粒子化を検討するとともに、それらについての抗ラクトソーム抗体発現量を評価する。このうち、候補化合物を選別し、I-125標識PLLA内包による放射標識を行い、マウスを用いたインビボ分布とABC軽減の有無を評価していく。

Causes of Carryover

理由の１つめは、コロナ禍による行動制限により予定していた情報収集のための学会参加日程が限られ、また参加のための費用や旅費の執行が年末のために次年度となってしまったり、研究打ち合わせもオンラインに制限されたため旅費執行が生じなかったためである。理由の２つめは、実験結果をうけた研究展開の検討により、計画の多少の変更を行う必要性が生じた、その結果、年度末のタイミングで極低温冷蔵庫の納品が必要となり、支払い執行が年度をまたいだためである。理由の３つめとして、使用していた真空ポンプの故障修理に時間がかかり、それらの納期遅れのために年度内の執行が間に合わなかった。
執行が必要な分は新年度の早い時期に執行予定である。

Research Products

• [Journal Article] Synthesis of radioiodine-labeled nanocarrier composed of poly(L-lactic acid)-block-poly(sarcosine) amphiphilic polydepsipeptide and its biodistribution in tumor-bearing and inflammation model mice (2023)
  • Author(s): Mitsuharu Kimura, Ibuki Onishi, Yumi Yamamoto, Yohei Saito, Hiroshi Fukuda, Akira Makino, Yasushi Kiyono, Hideo Saji, Eiichi Ozeki, Shunsaku Kimura, Fumihiko Yamamoto
  • Journal Title: Radioisotopes Volume: 72 Pages: 149-161
  • DOI: 10.3769/radioisotopes.72.149
  • Peer Reviewed / Open Access