臓器線維症の新たな診断治療戦略：活性線維芽細胞のRIアブレーション

2021 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 21K19450
• 研究機関: 岡山大学
• 研究代表者: 樋口 隆弘 岡山大学, 医歯薬学域, 教授 (30739850)
• 研究分担者: 大島 康宏 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 放射線生物応用研究部, 主幹研究員 (00588676) ; 能勢 直子 岡山大学, 医歯薬学域, 助教 (80642404)
• 研究期間 (年度): 2021-07-09 – 2024-03-31
• キーワード: RI内照射療法 / 病的線維化 / 線維芽細胞活性化タンパク質 / FAPI / セラノスティクス

研究実績の概要

病的線維化は細胞外マトリックスが過剰沈着し、正常組織を破壊して重篤な臓器の機能不全をもたらす進行性かつ不可逆性の難治性病態である。病的線維化において、持続的に活性化された筋線維芽細胞は細胞外マトリックスリモデリングの他、液性因子分泌による上皮細胞の増殖・分化、炎症反応にも関わる等、組織線維化に決定的な役割を果たす。ラジオアイソトープ（RI）内照射療法は、γ線放出RI標識薬を用いた画像診断を行い、患者毎に標的への集積性や線量分布を検証した後、α線若しくはβ線放出RI標識薬によって標的特異的治療を行う。この診断と治療を併せたセラノスティクスにより、副作用が少なくQOLの高いがん治療が既に臨床現場で実証されている。

そこで、申請者らは進行性の組織線維症に対する新しい診断治療戦略を切り開くことを目的とし、筋線維芽細胞に特徴的な細胞表面マーカーである線維芽細胞活性化タンパク質（Fibroblast Activation Protein: FAP）と強固に結合する放射性ハロゲン（18F、123/131I、211At）標識FAP inhibitor (FAPI)を開発することとした。

2021年度は、放射性ハロゲン標識FAPIの標識合成を進め、125I-FAPIの製造に成功した。また、得られた125I-FAPIを利用して細胞結合実験を行い、125I-FAPIがFAP発現細胞に対して結合活性を有していることを確認した。更に実験動物モデルとして、四塩化炭素による肝臓線維化モデル（肝硬変モデル）の樹立を進め、それらの肝臓において線維化が起こっていることを確認した。

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

2021年度に実施目標としていた標識前駆体合成が完了し、放射性ハロゲン標識体の合成として、125I-FAPIを標識率54.8%で標識することができたことから、概ね順調に進展していると判断できる。また、FAP発現陽性及び陰性細胞を利用して、in vitroで125I-FAPIの標的結合活性を検討した結果、FAPに対する結合が認められることを確認した。また、線維症モデルマウスとして、肝硬変モデルの作製を行った。文献に従い、週2回の四塩化炭素投与を6週間に渡って行ったところ、肝機能マーカーである血中GOT/GPTの上昇が認められ、病理染色によって組織内の線維化形成を確認した。
今年度は新型コロナウイルス感染症予防の観点より、様々な書類審査の遅延、使用予定であった海外製造試薬の輸入遅延、研究者が共同研究者の設備を用いて実施予定であった共同実験のキャンセルなどにより、予定していた実験計画の変更を迫られることも多々あったものの、より良い方法で研究成果を出せるよう努力し、関係者らとWebミーティングを活用した情報収集・進捗報告も進めている。
具体的な研究内容に関しても、標識前駆体合成の完了、in vitro実験による標的結合活性評価も進んでおり、新型コロナウイルス感染症による手続き・審査遅延による実験開始の遅れなどのやむを得ない遅れを除き、研究自体は計画通りと判断できる。

今後の研究の推進方策

サイクロトロンで製造した211Atを用いて211At-FAPIの標識合成を進め、安定かつ高効率で標識可能なプロトコールを確立する。こうして得られた放射性ハロゲン標識FAPIについては、血漿中で培養し安定性を調べる。
また、組み換えFAPタンパク質や細胞株を用いて、in vitroにて放射性ハロゲン標識FAPIの結合活性を検討する。更に、FAP発現細胞に対する細胞結合活性及び殺細胞効果の検討を行う。
in vivo評価については、今年度に完成した実験動物モデル系である肝硬変モデルマウスから取り出した肝臓中のFAP発現について評価する。また、ブレオマイシンの気管内投与を行い、肺線維症モデルを作製する予定である。これらの動物実験モデルが樹立出来次第、各放射性ハロゲン標識FAPIを線維症モデル動物に投与して体内動態と標的集積性を検証すると同時に、化合物間の違いも比較検討する。更に小動物用イメージング装置を用いて18F及び123I-FAPI線維化組織イメージングを行う。更に、131I及び211At-FAPIによる線維症の治療実験を行い、病変改善効果を調べる。
本研究課題において、放射性同位元素（RI）を利用した線維化診断及び内照射療法の可能性を検討することにより、進行性の組織線維症に対する新しい治療戦略として診断～治療までの医療全体に大きく貢献する技術となる。

次年度使用額が生じた理由

新型コロナウイルス感染症予防の観点より、WEB会議による研究打合せが主体となり、予定していた国内出張が無くなり、国内旅費が概ね不要となった。加えて、学内における様々な書類審査の遅延により、実験の開始許可が遅れた。そのため、当該年度に予定していた動物実験の一部が実施できなかったこと、加えて、当該年度に発注した海外輸入試薬の納品が遅れたため年度内の納品ができず、残額が生じた。
本研究の達成に向け、今年度に実施・納品できなかった実験・物品は次年度に納品・実験予定であるため、申請通りの当該目的費用として使用する予定である。
2022年度以降は放射性ハロゲン標識FAPI合成試薬の他、細胞結合実験、殺細胞効果を検証するための試薬を購入予定である。また、実験動物モデルの樹立に当たり、実験動物の他、ブレオマイシン誘導肺線維症モデル作製のために必要な器具を購入する。その他、タンパク質発現解析用試薬等を当初予定通り購入し、使用予定である。

研究成果

• [国際共同研究] Wuerzburg大学/Augsburg大学(ドイツ)
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: Wuerzburg大学/Augsburg大学
• [雑誌論文] Training on Reporting and Data System (RADS) for Somatostatin-Receptor Targeted Molecular Imaging Can Reduce the Test Anxiety of Inexperienced Readers (2022)
  • 著者名/発表者名: Weich Alexander、Higuchi Takahiro、Bundschuh Ralph A.、Lapa Constantin、Serfling Sebastian E.、Rowe Steven P.、Pomper Martin G.、Herrmann Ken、Buck Andreas K.、Derlin Thorsten、Werner Rudolf A.
  • 雑誌名: Molecular Imaging and Biology 巻: Publish Ahead of Print ページ: -
  • DOI: 10.1007/s11307-022-01712-6
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Impact of Tumor Burden on Normal Organ Distribution in Patients Imaged with CXCR4-Targeted [68Ga]Ga-PentixaFor PET/CT (2022)
  • 著者名/発表者名: Serfling Sebastian E.、Lapa Constantin、Dreher Niklas、Hartrampf Philipp E.、Rowe Steven P.、Higuchi Takahiro、Schirbel Andreas、Weich Alexander、Hahner Stefanie、Fassnacht Martin、Buck Andreas K.、Werner Rudolf A.
  • 雑誌名: Molecular Imaging and Biology 巻: Publish Ahead of Print ページ: -
  • DOI: 10.1007/s11307-022-01717-1
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Interobserver Agreement Rates on Fibroblast Activation Protein Inhibitor?Directed Molecular Imaging and Therapy (2022)
  • 著者名/発表者名: Serfling Sebastian E.、Hartrampf Philipp E.、Zhi Yingjun、Higuchi Takahiro、Rowe Steven P.、Bundschuh Lena、Essler Markus、Buck Andreas K.、Bundschuh Ralph Alexander、Werner Rudolf A.
  • 雑誌名: Clinical Nuclear Medicine 巻: Publish Ahead of Print ページ: -
  • DOI: 10.1097/RLU.0000000000004189
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] High SUVs Have More Robust Repeatability in Patients with Metastatic Prostate Cancer: Results from a Prospective Test-Retest Cohort Imaged with 18F-DCFPyL (2022)
  • 著者名/発表者名: Werner RA, Habacha B, Luetje S, Bundschuh L, Higuchi T, Hartrampf P, Serfling SE, Derlin T, Lapa C, Buck AK, Essler M, Pienta KJ, Eisenberger MA, Markowski MC, Shinehouse L, AbdAllah R, Salavati A, Lodge MA, Pomper MG, Gorin MA, Bundschuh RA, Rowe SP.
  • 雑誌名: Molecular Imaging 巻: 2022 ページ: 1～10
  • DOI: 10.1155/2022/7056983
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] SPECT and PET Radiotracers in Renal Imaging (2022)
  • 著者名/発表者名: Werner Rudolf A.、Pomper Martin G.、Buck Andreas K.、Rowe Steven P.、Higuchi Takahiro
  • 雑誌名: Seminars in Nuclear Medicine 巻: Publish Ahead of Print ページ: -
  • DOI: 10.1053/j.semnuclmed.2021.12.003
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著