新規低酸素病態イメージング核種を用いたがん幹細胞診断PETの開発に関する研究

2014 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 26670571
• Research Institution: National Cancer Center Japan
• Principal Investigator: 中神 佳宏 独立行政法人国立がん研究センター, 東病院, 医長 (80347301)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小島 良紀 独立行政法人国立がん研究センター, 東病院, 薬剤師 (20167357) ; 井上 登美夫 横浜市立大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (80134295)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: がん幹細胞

Outline of Annual Research Achievements

近年、幹細胞能力とがん形成能をあわせ持つ少数の幹細胞様のがん細胞（がん幹細胞）が発見され、これが遠隔転移やがん治療後の再発に関与していることが明らかとなり、がん幹細胞の性状、動態の把握、およびがん幹細胞をターゲットとした診断治療技術の開発は、がん克服のための重要課題となっている。また、がん幹細胞と低酸素状態との関連も報告がなされ、従来から核医学領域で注目されている低酸素病態イメージングの重要性が増しているものの、有効なイメージング技術が確立されていないのが現状である。我々は、低酸素病態イメージングを可能とする新規核種の開発に成功した。よって、これを用いて、従来の技術より優れた低酸素病態及びがん幹細胞イメージング技術を開発することを本研究の目的とする。
本年度は主に培養細胞を用いた実験を主に行った。即ちMCF-7細胞等のがん細胞群、市販のがん幹細胞、及び、正常組織細胞群をそれぞれ液体培地上で培養後、各細胞群の対数増殖期に、合成した11C-フマル酸を等量ずつ培地中に加え一定時間37℃、5%CO2中でインキュベートした。時系列的（インキュベート開始10分後、20分後、30分後・・・）にそれぞれの細胞群から培地を取り除き、PBSで3回wash、適切な細胞溶解バッファーを用いてwhole cell lysateを取り出し放射能カウントを測定した。またそれぞれの総タンパク濃度もBCA法により測定し、単位タンパク量(細胞数に比例)当りのカウントに換算し、放射能を比較した。その結果、各細胞内への11C-フマル酸の集積程度は、概ね、がん幹細胞＞がん細胞＞正常組織細胞の順であったが、残念ながら再現性に乏しく、更なる検討が必要と思われた。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

当初予定していた、11C-フマル酸の細胞内ミトコンドリア分画における挙動はまだ確認が出来ていない。また、低酸素・低栄養状態のがん細胞における11C-フマル酸の挙動についてもまだ確認が出来ていない。そのため当初の研究達成目標は大幅に送れている。
また、F-18など11C以外の核種による標識法の確立には至っていない。よって、比較的半減期の長い核種による製剤の開発はまだ実現していない。

Strategy for Future Research Activity

今後は動物実験を主として行う予定である。即ち、11C-フマル酸の体内及びがん組織への分布を解剖により決定するとともに、各がん種やがん幹細胞による相違点についても検討する（所謂、バイオディストリビューションの決定）。
更に、通常のヌードマウス、担癌ヌードマウス及び、がん幹細胞移植ヌードマウスそれぞれにつき、動物用PET装置にて撮像し、がんやがん幹細胞に特異的に11C-フマル酸が集積しているのか画像解析し、前述のバイオディストリビューションの結果と相違ないか確認する。
また、18F-フマル酸の合成も試み、それが成功した場合、平成26年度と同様にして18F-フマル酸のがん細胞、がん幹細胞及び正常細胞内での挙動について解析し、11C-フマル酸との共通点及び相違点について検討するとともに、前述と同様の動物実験を18F-フマル酸についても行い11C-フマル酸の結果と比較することとする。
尚、フマル酸呼吸の代謝経路において、フマル酸の前駆物質であるリンゴ酸の標識にも当施設では成功している。リンゴ酸がキレート剤としての性質を持つことを利用し、金属元素である99mTc及び64Cuで標識したのであるが、99mTc-リンゴ酸はSPECT製剤として利用出来るためSPECT検査薬としての可能性が期待され、また、64Cuは陽電子放出核種であると同時にβ線放出核種でもあるから、64Cu-リンゴ酸は、がんの治療薬、特にがん幹細胞を標的とする治療薬として応用出来る可能性を秘めている（内用療法）。よって、余力があればこれらリンゴ酸標識体についても同様の実験を施行したい。

Causes of Carryover

研究助手の雇用を見込んで人件費の支出を予定していたが、人材派遣会社の都合により本年度での雇用に間に合わず、次年度に雇用することとなったため。

Expenditure Plan for Carryover Budget

人件費の支出が相当になると思われる。また、その次に物品費の支出が多いと考えられる。他に、国際学会への出席費用も支出することとなると思われる。