進行がんの次世代 Antibody Drug Conjugate 治療薬の創成

2021 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 21H02779
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 杉山 暁 東京大学, アイソトープ総合センター, 助教 (40562715)
• 研究分担者: 田中 十志也 東京大学, 先端科学技術研究センター, 特任教授 (20396930) ; 坂田 樹理 東北大学, 薬学研究科, 助教 (20772700) ; 巽 俊文 東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 特別研究員 (80868232)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: antibody mimetics / affibody / Silicon Phthalocyanine / photosensitizer / Axially Substituted / HER2

研究実績の概要

再発や転移を伴い体内に広がった進行がんに対する副作用の少ない治療薬開発は、 がん研究における最大の目標である。がん細胞は複数の変 異をもった細胞が集まっており、 複合的な標的に最適な作用機序をもつ治療薬を届ける基本技術が必要である。本研究では、高殺細胞活性を目的部位まで運び、その目的部位で活性化する薬物送達系の最適化を行い高い治療指数(therapeutic index)を達 成し、その効果を複数のがんへ適応する ことを目的とする。これにより希少がんや従来根治が困難と考えられてきた進行がんに対して高い治 療効果を少ない副作用を両立した治療法を確立することである。2021年度は、改変ストレプトアビジン（Cupid）に affibody(ZHER2:342) を融合したZHER2-Cupid分子を大腸菌のインクルージョンボディーから容易にかつ大量にがん細胞ターゲティングタンパク質を合成する方法を開発した。具体的には、ZHER2-Cupidを大腸菌のインクルージョンで回収し、変性巻き戻しにより高純度なZHER2-Cupid製造に成功し１リットの大腸菌培養から約160ミリグラムの収量となった。抗HER2アフボディーの他、抗EGFRや抗HER3アフィボディーとCupidとの融合体も同様の方法で作製できることが確認できた。
一方、ZHER2-Cupid分子と光増感剤Psyche-Ax-SiPcを予めチューブ内でモル比1:2混ぜたものを、HER2発現細胞であるKPL-4細胞に結合させ、690nmの光照射により濃度依存的、光依存的な細胞傷害性を確認した。また、KPL-4細胞を移植したモデルマウスに混合した薬剤150マイクログラムを静脈注射し、20時間後、48時間後に光照射を行うことで腫瘍塊が消失し、解剖学的寛解になるこを確認した。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

アミノ酸回変異より、ヒトに対する低い免疫原性と天然ビオチン非結合性を兼ね備えた、改変ストレプトアビジン（Cupid）にaffibodyを融合し大腸菌のインクルージョンボディーから容易にかつ大量にがん細胞ターゲティングタンパク質を合成する方法を開発できたことにより、高品質で安定した実験試料を得ることが可能になった。AffibodyはEGFR、HER2、HER3を認識するものを用い、全て同じ製造方法で製造可能であることを確認した。また、HER2を認識する分子については、製造方法及びペイロードの光増感剤を使用した in vitro、in vivo を結果をまとめ論文発表を行なった。
一方、プロデュオカルマイシンを細胞内切断リンカーでPsycheと結合した新しいペイロードの開発も合成の目処がたった。

今後の研究の推進方策

抗EGFRや抗HER3アフィボディーを用いたターゲティング分子による細胞傷害性の検証、動物実験での効果検証を進める。
また、抗がん剤を用いたPsyche化合物について、in vitro、in vivo の検証を進める。まずは、in vitroでの細胞傷害性の確認から進め、傷害性が確認できた分子について in vivo での効果検証を進める。

研究成果

• [雑誌論文] Antibody mimetic drug conjugate manufactured by high-yield Escherichia coli expression and non-covalent binding system (2022)
  • 著者名/発表者名: Yamatsugu Kenzo、Katoh Hiroto、Yamashita Takefumi、Takahashi Kazuki、Aki Sho、Tatsumi Toshifumi、Kaneko Yudai、Kawamura Takeshi、Miura Mai、Ishii Masazumi、Ohkubo Kei、Osawa Tsuyoshi、Kodama Tatsuhiko、Ishikawa Shumpei、Kanai Motomu、Sugiyama Akira
  • 雑誌名: Protein Expression and Purification 巻: 192 ページ: 106043～106043
  • DOI: 10.1016/j.pep.2021.106043
  • 査読あり
• [学会発表] 改変ストレプトアビジン―イミノビオチン薬物送達システムを用いた近赤外治療法の開発(Near-infrared Phototherapy Using Modified Streptavidin-iminobiotin drug delivery system.) (2022)
  • 著者名/発表者名: 山次 健三, 加藤 洋人, 山下 雄史,安藝 翔3, 巽 俊文, 高橋 和希, 金子雄大, 三浦 麻衣, 石井 正純, 大久保 敬, 大澤 毅, 児玉 龍彦, 石川俊平, 金井 求, 杉山 暁
  • 学会等名: 日本薬学会第142回年会
• [学会発表] Targeted delivery of At-211 with low immunogenic mutant streptavidin-bisiminobiotin pre-targeting system (2021)
  • 著者名/発表者名: Toshifumi Tatsumi, Kenzo Yamatsugu, Akira Sugiyama, Songji Zhao, Miho Aoki, Ken-ichi Nishijima, Naoyuki Ukon, Saki Shimoyama, Chengbo Tan, Fengying Gao, Taiki Joho, Noboru Oriuchi, Kazuhiro Takahashi, Motomu Kanai, Tatsuhiko Kodama, Kohshin Washiyama
  • 学会等名: Pacifichem 2021
  • 国際学会
• [学会発表] Targeted delivery of 211-At with low immunogenic mutant streptavidin-bisiminobiotin pre-targeting therapy (2021)
  • 著者名/発表者名: Toshifumi Tatsumi, Kenzo Yamatsugu, Yohei Shimizu, Akira Sugiyama, Songji Zhao, Ken-ichi Nishijima, Naoyuki Ukon, Noboru Oriuchi, Kazuhiro Takahashi, Kohshin Washiyama, Tatsuhiko Kodama,Motomu Kanai
  • 学会等名: AIMECS 2021
  • 国際学会