腫瘍でメソテリンを可視化するための新しい分子プローブの開発

2025-02-01 Sat
メソテリンポジトロン放出断層撮影腫瘍の可視化分子プローブ卵巣癌ガリウム-68 患者由来の異種移植
PETイメージング技術を用いた腫瘍関連タンパク質メソテリンの分子プローブ開発研究背景近年、メソテリン（MSLN, メソテリン）は腫瘍研究と診断の重要な焦点の一つとなっています。メソテリンは多くの悪性腫瘍（卵巣がん、膵がん、胃腸がんなど）で高発現する膜結合糖タンパク質であり、正常な成人組織では少量が漿膜に存在します。研究によると、MSLNは腫瘍関連抗原CA125（癌抗原125）と結合し、これが細胞接着に関与し、卵巣がんの腹膜への転移に関係していると考えられています。また、MSLNは抗がん剤耐性や患者の予後悪化にも関与するとされています。
血清中のMSLNは酵素免疫測定法（ELISA）で検出可能ですが、現在、腫瘍組織内のMSLN発現を直接的かつ非侵襲的に可視化する手段は欠けています。既存の抗体ベースのイメージング研究には特異性の不足や腫瘍への浸透性の問題が存在します。また、抗体-薬物複合体やキメラ抗原受容体（CAR）T細胞療法において、腫瘍微小環境での可溶性MSLNの遊離が治療効果に影響を及ぼす重要な要因とされています。このため、腫瘍におけるMSLN発現を高精度で検出できる分子プローブの開発が非常に重要です。
出典本研究はYingfang Heらによって行われ、European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imagingに掲載されました。この研究は、復旦大学、貴州医科大学、Zentera Therapeuticsなど複数の研究機関の協力により完成し、2025年に正式に発表されました。本論文では、MSLNを標的とし腫瘍組織内のMSLN発現を効率よく可視化する新しい正電子放射断層撮影（PET, positron emission tomography）ベースの分子プローブの開発が取り組まれています。
研究手順高特異性、高効率のMSLN標的分子プローブを開発するため、本研究は以下の主要な手順で進行されました：
1. VHH単一ドメイン抗体の選定と製造研究者は、MSLNの第360から第597のアミノ酸配列断片を抗原としてアルパカを免疫し、低分子量の単一ドメイン抗体（VHH）「269-H4」を選定しました。表面プラズモン共鳴（SPR, surface plasmon resonance）技術を用いてそのMSLNとの結合動力学を測定し、解離定数（Kd）が0.3 nMと非常に高い親和性を示しました。
2. 分子プローブ前駆体NOTA-269-H4の製造放射性ラベル化のために、キレート剤p-SCN-Bn-NOTAを269-H4に化学結合させ、前駆体分子NOTA-269-H4を得ました。質量分析結果によると、約27％のVHH分子が1つのNOTAキレート剤と結合していました。また、SPR評価では、この結合プロセスがVHHの親和性に大きな影響を及ぼさず、NOTA-269-H4のMSLNへの解離定数は1.1 nMであることが確認されました。
3. [68Ga]Ga-NOTA-269-H4の放射性ラベル化68Ge/68Ga発生装置で作成された68Ga放射性同位体をNOTA-269-H4と室温で反応させ、放射性トレーサー[68Ga]Ga-NOTA-269-H4を合成しました。薄層クロマトグラフィー（TLC）および高性能液体クロマトグラフィー（HPLC）により、放射化学純度（RCP）が99％を超え、室温で90分間保存後も安定性が維持されていることが確認されました。
4. 体外および体内性能の評価フローサイトメトリーと抗体封鎖実験を組み合わせることで、[68Ga]Ga-NOTA-269-H4がMSLN陽性細胞（OVCAR-8卵巣がん細胞株）に高特異的に結合し、MSLN発現が非常に低いまたは陰性細胞（例：SKOV-3）には顕著な結合効果を示さないことが検証されました。
マウス体内では、微小PET/CTイメージングにより、[68Ga]Ga-NOTA-269-H4がOVCAR-8腫瘍を持つマウスにおいて効率的に腫瘍部位に集積し、非常に鮮明な画像が得られました。一方、SKOV-3腫瘍モデルマウスでは顕著な放射性集積が検出されませんでした。また、患者由来異種移植腫瘍モデル（PDX）では、このプローブが非常に高感度かつ高い標的特異性を示すことが確認されました。さらに、プローブの放射性排泄は主に腎臓と膀胱を通じて行われることが判明しました。
研究結果一連の実験を通じて、以下の主な結果が得られました：
- VHH単一ドメイン抗体269-H4は非常に高い親和性を持ち、診断用分子プローブの重要な構成要素として適しています。
- 放射性ラベル化によって合成された[68Ga]Ga-NOTA-269-H4は、高純度、安定性、および優れた体内特性を示しました。
- 微小PET/CT実験では、このプローブがMSLN陽性腫瘍を持つマウスモデルで非侵襲的に腫瘍を明確に可視化する能力を持っていました。
これらの結果は、MSLN遊離による技術的障害があるにもかかわらず、この分子プローブが卓越した標的特異性を持ち、腫瘍内のMSLN発現を検出する有望なツールであることを示しています。
研究の意義と革新点本研究は、単一ドメイン抗体を用いたPETベースの分子プローブの開発という点で先駆的です。これは、単一ドメイン抗体断片を用いてMSLNを非侵襲的にイメージングする初の試みです。従来の整分子抗体ベースのプローブと比較して、VHH分子は腫瘍組織に迅速かつ広範囲に分布し、大きな分子量による浸透の制約を受けません。したがって、成果は腫瘍の診断およびMSLN関連療法の事前スクリーニングや治療効果のモニタリングに応用される可能性があります。
また、このプローブの合成はシンプルで効率的であり、PETイメージング性能が優れており、短時間で腫瘍組織の関連情報を捕捉できます。これにより、より低コストで高効率な腫瘍モニタリングのための重要な方法論的サポートが得られます。
結論本論文は、単一ドメイン抗体ベースの放射性分子プローブが腫瘍診断分野において持つ潜在能力と利点を明確にし、MSLNターゲットの腫瘍イメージングにおける技術的ギャップを埋めました。この研究は、がん診療プラクティスの重要なツールを提供するだけでなく、腫瘍微小環境における分子ターゲットのさらなる探索のための有効な方策を提供します。