がんの超早期診断・治療のための高感度分子イメージングプローブの開発

文献情報

文献番号
200712003A
報告書区分
総括
研究課題名
がんの超早期診断・治療のための高感度分子イメージングプローブの開発
課題番号
H17-ナノ-一般-002
研究年度
平成19(2007)年度
研究代表者(所属機関)
佐治 英郎(京都大学 薬学研究科)
研究分担者(所属機関)
  • 久下 裕司(北海道大学 医学研究科)
  • 平岡 真寛(京都大学 医学研究科)
  • 近藤 科江(京都大学 医学研究科)
  • 福山 秀直(京都大学 医学研究科)
  • 中本 裕士(京都大学 医学研究科)
  • 村山 秀雄(独立行政法人 放射線医学総合研究所)
  • 清水 公治(株式会社 島津製作所)
  • 小関 英一(株式会社 島津製作所)
  • 北村 圭司(株式会社 島津製作所)
  • 小田 一郎(株式会社 島津製作所)
  • 河野 理(株式会社 島津製作所)
  • 熊澤 良彦(株式会社 島津製作所)
  • 伏見 良治(株式会社 島津製作所)
  • 山原 亮(株式会社 島津製作所)
  • 齊木 秀和(株式会社 島津製作所)
  • 原 功(株式会社 島津製作所)
  • 矢嶋 敦(株式会社 島津製作所)
  • 樋爪 健太郎(株式会社 島津製作所)
研究区分
厚生労働科学研究費補助金 厚生科学基盤研究分野 医療機器開発推進研究(ナノメディシン研究)
研究開始年度
平成17(2005)年度
研究終了予定年度
平成19(2007)年度
研究費
29,127,000円
研究者交替、所属機関変更
-

研究報告書(概要版)

研究目的
本研究の目的は、がんの発生、転移の超早期から腫瘍細胞特異的に発生あるいは存在する分子をイメージングの標的とする病態生理学的観点と、標的に出来るだけ多くの放射能を集積させる製剤学的観点の両面を統合したアプローチにより、微小がんを超高感度で検出しうる分子イメージングプローブの開発を行い、がんの早期診断・治療に資することである。
これを達成するため、病態生理学的観点から、がんの発生、転移に関係する低酸素状態で安定化するタンパク質を選択し、製剤学的観点から、プレターゲティング法による標的指向性の向上とデンドリマーによる高感度化を行い、腫瘍の低酸素領域イメージング用分子プローブの開発を試みる。
研究方法
放射標識ビオチン誘導体として123I-IBBおよび18F-FBBを設計・合成し、プレターゲティング法を利用するインビボ核医学イメージングを行った。また、プレターゲティング後に蛍光色素を投与する光イメージングについても検討した。さらに放射能集積部位と、免疫組織化学的手法により同定した低酸素領域との比較検討を行った。また、デンドリマーの18F標識を行い、その腫瘍集積性を調べた。
結果と考察
昨年度までに開発した酸素依存的分解タンパク質であるPCOSと123I-IBBを結合させて投与したときには、投与24時間後に腫瘍が明瞭に描出されたが、PCOSをプレターゲティングした場合では123I-IBB投与6時間後で腫瘍イメージングが達成された。18F-FBBではさらに短時間(投与3時間後)でのイメージングが可能であった。また光イメージングにおいても蛍光色素投与2時間後で腫瘍が描出された。以上の結果から、プレターゲティング法が撮像時間の短縮に有効であることが明らかとなった。さらに低酸素マーカー存在領域の周辺に放射能集積が認められ、PCOSが低酸素領域へ分布することが明らかとなった。また、18F標識デンドリマーの高収率合成に成功するとともに腫瘍への高集積を示すことを見出し、本法が高感度イメージングに有効な手法となり得ることが示された。
結論
本研究成果は、低酸素領域を標的とする高感度分子イメージング法の実現を示すものであり、本法によりがんの早期診断、質的診断、治療方針の決定、治療評価が可能となりうる。

公開日・更新日

公開日
2008-04-11
更新日
-

文献情報

文献番号
200712003B
報告書区分
総合
研究課題名
がんの超早期診断・治療のための高感度分子イメージングプローブの開発
課題番号
H17-ナノ-一般-002
研究年度
平成19(2007)年度
研究代表者(所属機関)
佐治 英郎(京都大学 薬学研究科)
研究分担者(所属機関)
  • 久下 裕司(北海道大学 医学研究科)
  • 平岡 真寛(京都大学 医学研究科)
  • 近藤 科江(京都大学 医学研究科)
  • 福山 秀直(京都大学 医学研究科)
  • 中本 裕士(京都大学 医学研究科)
  • 村山 秀雄(独立行政法人 放射線医学総合研究所)
  • 高野 純(株式会社 島津製作所)
  • 清水 公治(株式会社 島津製作所)
  • 小田 一郎(株式会社 島津製作所)
  • 小関 英一(株式会社 島津製作所)
  • 渡部 勝憲(株式会社 島津製作所)
  • 天野 昌治(株式会社 島津製作所)
  • 北村 圭司(株式会社 島津製作所)
  • 河野 理(株式会社 島津製作所)
  • 熊澤 良彦(株式会社 島津製作所)
  • 大井 淳一(株式会社 島津製作所)
  • 戸波 寛道(株式会社 島津製作所)
  • 伏見 良治(株式会社 島津製作所)
  • 山原 亮(株式会社 島津製作所)
  • 齊木 秀和(株式会社 島津製作所)
  • 原 功(株式会社 島津製作所)
  • 矢嶋 敦(株式会社 島津製作所)
  • 樋爪 健太郎(株式会社 島津製作所)
研究区分
厚生労働科学研究費補助金 厚生科学基盤研究分野 医療機器開発推進研究(ナノメディシン研究)
研究開始年度
平成17(2005)年度
研究終了予定年度
平成19(2007)年度
研究者交替、所属機関変更
-

研究報告書(概要版)

研究目的
本研究の目的は、がんの発生、転移の超早期から腫瘍細胞特異的に発生あるいは存在する分子をイメージングの標的とする病態生理学的観点と、標的に出来るだけ多くの放射能を集積させる製剤学的観点の両面を統合したアプローチにより、微小がんを超高感度で検出しうる分子イメージングプローブの開発を行い、がんの早期診断・治療に資することである。
これを達成するため、病態生理学的観点から、がんの発生、転移に関係する低酸素状態で安定化するタンパク質を選択し、製剤学的観点から、プレターゲティング法による標的指向性の向上とデンドリマーによる高感度化を行い、腫瘍の低酸素領域イメージング用分子プローブの開発を試みる。
研究方法
低酸素状態で安定化されるタンパク質HIF-1α内の酸素依存的分解に関与するペプチド配列を母体に、細胞膜透過配列やストレプトアビジン単量体を組み込んだ酸素依存的に分解を受ける融合タンパク質PCOSとそれに結合する放射標識ビオチン誘導体を設計・合成し、両者とプレターゲティング法を組み合わせるイメージング法の有効性を検討するとともに、デンドリマーを用いた高感度プローブの合成を検討した。
結果と考察
PCOSを産生する系を構築し、所期の通りPCOSが通常酸素環境下で分解され、低酸素環境下で安定に存在することを確認した。また放射標識ビオチン誘導体を開発し、PCOSとの結合性を確認した。そこでPCOSと放射標識ビオチン誘導体を用いてプレターゲティング法による撮像を行ったところ、撮像時間の短縮とS/N比の改善に有効であり、投与早期からの腫瘍のイメージングに成功した。さらにPCOSが腫瘍内で低酸素マーカーの局在する領域およびその近傍、すなわちHIF-1存在領域に集積することを認めた。また、同様のメカニズムに基づくインビボ光イメージングにも成功した。
また、デンドリマーの表面アミノ基にビオチンやキレート部位などを複数導入して放射標識デンドリマーを合成するとともに、これと抗体との結合性を確認し、高感度化につながる技術を開発した。
結論
本研究成果は、低酸素領域を標的とする高感度分子イメージング法の実現を示すものであり、本法によりがんの早期診断、質的診断、治療方針の決定、治療評価が可能となりうる。

公開日・更新日

公開日
2008-04-11
更新日
-

研究報告書(紙媒体)

公開日・更新日

公開日
2008-12-16
更新日
-

行政効果報告

文献番号
200712003C

成果

専門的・学術的観点からの成果
本研究では、低酸素状態で安定に存在するペプチドを母体とする低酸素領域のイメージング用放射性および光分子プローブの開発に成功し、その学術的意義は大きい。さらに本化合物は腫瘍の増殖性、治療反応性に関与する低酸素領域の高感度イメージングを可能とする初めての分子プローブであり、この開発は腫瘍の病態解析、早期検出、治療評価などの研究に有効なツールを提供するものである。
臨床的観点からの成果
低酸素領域では、腫瘍の悪性度や治療抵抗性に関わるタンパク質発現が亢進していることから、本プローブは腫瘍の早期発見、質的診断に結びつく可能性を有するものであり、その利用は治療方針や治療計画の決定に有効な情報を与え、臨床的な意義は大きい。
ガイドライン等の開発
特になし。
その他行政的観点からの成果
特になし。
その他のインパクト
HIF-1αの酸素依存的分解に関与するペプチド配列を利用した融合タンパク質プローブ、高感度かつ高解像度を達成するためのPET装置用DOI検出器、およびそれを用いて収集したデータの処理プログラムなどに関する特許を国内外で出願し、登録されている。

発表件数

原著論文(和文)
0件
原著論文(英文等)
55件
その他論文(和文)
20件
その他論文(英文等)
2件
学会発表(国内学会)
24件
学会発表(国際学会等)
59件
その他成果(特許の出願)
0件
「出願」「取得」計19件
その他成果(特許の取得)
0件
出願(国内10、海外5) 登録(国内2、海外2)
その他成果(施策への反映)
0件
その他成果(普及・啓発活動)
0件

特許

主な原著論文20編(論文に厚生労働科学研究費の補助を受けたことが明記された論文に限る)

論文に厚生労働科学研究費の補助を受けたことが明記された論文に限ります。

原著論文1
久下裕司、平岡眞寛、佐治英郎、他
放射線治療を指向したPET/SPECTプローブの開発 ‐低酸素イメージングを中心に‐
癌の臨床 , 54 (2) , 105-108  (2008)

公開日・更新日

公開日
2015-05-26
更新日
-