JST発 新技術説明会 2014.3.11 H24・25年度 フィージビリティスタディステージ 探索タイプ 課題No. AS242Z01542Q 「微小癌の検出・治療を目的としたセラノスティック薬剤の開発」 研究成果 • 超早期に癌細胞を発見し、死滅除去する • 副作用なくがんを切らずに治す 新しい蛍光ナノプローブによる微小癌の 検出と光照射で発生する活性酸素による 副作用のない画期的な癌治療 崇城大学DDS研究所 前田 浩 Barriers for the development of nanomedicine for cancer Steps to overcome Barriers to maneuver Comments Vascular wall / Circulating Blood Polymeric/nanomedicine EPR effect /Extravasation into tumor tissue Vascular wall opening Enhancement of EPR effect by NO, ACEI 2nd step Dissemination to tumor tissue/cells <Acidic pH → free drug> Stromal matrix / Fibringel / fibroblast: protease/plasmin/PA 3rd step Active endocytosis of tumor/ Internalization <Active endocytosis in tumor> <Not in normal cells> Endocytotic uptake Drug release / free active drug No reverse exocytosis Hydrazone/maleic acid 5th step Antitumor effect: ～100% survival/cure React with target molecules High antitumor efficacy in vivo 6th step Regulatory steps / safety issue P-Ⅰ, -Ⅱ, -Ⅲ 7th step Cost / benefit More universal tumor target [Evaluation by Nat’l Inst. Clin. Excell.,UK] 1st step 4th step Tumor tissue / interstitial space (low pH/protease labile linker→ free drug) <Reach to target> SMA-micelle disintegration Transporter↑ その問題点① 癌は変異する （遺伝子多型） → ターゲットの複雑化 → 100~200もある 3 最先端の分子標的薬の成果の現状 最先端癌治療薬（分子標的薬）延命寄与率 最先端癌治療薬 あり（相対究極延命率）なし 延命なし (Data from D. Cella, 2012, FDA/USA) 有効性に疑問 4 その問題点②-1 価格？大 各種分子標的薬剤の薬価と1ヶ月（コース）薬代 １日 １コース １ヶ月 ① イマニチブ（グリベック） 12,514～ 円 25,028 37.5～ 万円 75 ② ゲフィニチブ（イレッサ） 6,561 円 20 万円 ③ エルロニチブ（タルセバ） 10,342 円 31 万円 ④ スニチニブ（スーテント） 34,185 円 96 万円 ⑤ ソラフェ二ブ（ネクサバール） 21,705 円 65 万円 ⑥ ボルテゾミブ（ボルテゾミフ） ⑦ リツキシマブ（リツキサン） 44 万円 (2ｺｰｽ/treatment) 103 万円 ⑧ セツキシマブ（アービタックス） 58～67 万円 ⑨ トラスツズマブ（ハーセプチン） 24～30 万円 ⑩ ベバシズマブ（アバスチン） ⑪ イブリツモマブ（セヴァリン） ⑫ ゲムツズマブオゾガマイシン（マイタ ローグ） 31 万円 506 万円 141 万円 5 解決策はEPR効果で 世界が注目するEPR効果とは： Enhanced Permeability and Retention (EPR) effect のこと。がんの血管は欠陥血管で、じゃじゃ漏れ血管。 それは巨大分子（超大型の薬剤分子のみ）が、がん局所でのみ漏出 するということ。そこで、漏出した高分子は長時間そこにとどまる。 さらに、癌局所では多数の透過性亢進因子が生成している（正常で はない！） 癌部選択的に薬をデリバーできる。 6 高分子色素が癌に選択的に集まる原理、EPR効果： ブルーアルブミンの癌標的性と時間的蓄積 S180腫瘍 （移植癌） サイズ1cm 腫瘍内濃度 同上 サイズ3cm C 転移性肺癌 （C26) ＝（矢印青色部） (Cancer Res. 1986, Maeda, Matsumura) EPR効果は転移性癌でも陽性 7 前田研究室のナノドラッグパイプライン とくに高分子型制癌剤のプロジェクト化 活性本体 1. ZnPP 名称 亜鉛型プロト ポルフィリン 略称 高分子化物 特長 ZnPP (ZP) P-ZP SMA-ZP HPMA-ZP PX-ZP HO-1とoncogeneのsuppression。 癌のサバイバル因子抑制、光照射 療法→活性酸素の生成。蛍光発生 →検出 腫瘍で高発現しているトランスポー ターを利用、アントラサイクリンでド キソルビシンの兄弟だがドキソより 上（細胞への取り込みがよい）。In vivo, in vitroに加え臨床データが優 れている。 安全性はもとのCDDPの5～10 倍よい。合成が簡単。 2. THP ピラルビシン （テトラヒドロピ ラニルドキソ ルビシン） THP P-THP HPMA-THP SMA-THP 3. 白金 シスプラチン CDDP SMA-cis 1,2はヒドラゾン結合を用いると癌局所の酸性pH（6.5）で 薬物の放出と薬効の発現がみられる。正常部では無毒。 次世代型制癌ナノメディシン 安全性と腫瘍選択性の増強 → 副作用の排除と薬効増強 (1) 高分子化 → EPR効果 → 腫瘍血管の選択的透過 (2) 低分子化放出により固型腫瘍局所で細胞内への取り込み増加 弱酸性pHで切断される化学結合 → 癌局所で薬物放出 (3) 腫瘍細胞内への輸送系の亢進を利用（NTトランスポーター：THPがのる） (4) ナノ粒子の細胞内への取り込みは癌細胞がより強い。エンドサイトシス亢進。 (5) EPR増強剤を使用する。腫瘍デリバリーが2~3倍上がる。 ① ニトロ剤 → NO2― → NO → EPR効果 ② ACE阻害剤（エナラプリルなど）： ACE-I → BK↑ → NO → EPR効果 ③ アンジオテンシンIIによる昇圧。腫瘍血管選択的に拡張 → （110→160mmHg）。物理的に血中より癌組織中へpush in. Chemical structure of HPMA-ZnPP ＜第１候補＞ ZnPP loading: 20% Properties of HPMA-ZnPP (1) (2) (3) (4) Fluorescent → Imaging Micelle forming → EPR Singlet oxygen → cytocidal HO-1 inhibior → oxystress 10 腫瘍蛍光像： EPR効果 HPMA-ZnPP Free-ZnPP （在来型） （本発明） T EPR (+++) 腫瘍蛍光像 Non micellar form No EPR 11 腫瘍にピンポイント No pinpoint 大腸癌の蛍光内視鏡による検出のチャレンジ カメラ 内視鏡カメラ Ex 500nm, F > 600 nm 装着 励起光源 腫瘍部 マウス大腸癌選択的に蛍光で容易検出 A HPMA-ZnPP 5h 同じマウス大腸癌の明視野像 B レザフィリン：在来型低分子蛍光プ ローブ、癌選択性なし C 5h 630ex, 700em （蛍光） 上の現在実用化されているレザフィリンは、腫瘍選択性がない。 （C.J. Gomer & A. Ferrario, Cancer Res. 50, 3985-3990,1990） 12 PDTの過去と未来：PZPの特長：在来法との比較 (1) 在来型（レザフィリン、フォトフォリン）⇒低分子→癌選 択性なし→（全身/皮膚に分布）→皮膚傷害 (2) 励起波長：390‐450nmの範囲がよい。 （現在のレーザーは635nmのみを励起 → 全く的が外れている。 活性酸素の生成なし。薬効なし。） (3) PZPは内視鏡やプロジェクターのXe光源でよい。［低価格！！］ (4) レ－ザ－装置は4,800万円 vs Xenon光源はその1/100で可能。 (5) フォトフォリン/レザフィリンは1回投与の薬代は40万円近い。 (6) 蛍光内視鏡/蛍光腹腔鏡の展開が期待できる。 PDT with HPMA-ZnPP (1) 3） 腫瘍の大きさ（mm Tumor volume (mm3) 25000 20000 10000 薬 (mm ) 3） 腫瘍の大きさ（mm Tumor Volume (mm3) 腫瘍の大きさ 3 6000 4000 3000 薬 光 5000 Light 0 3 7 10 14 17 21 24 28 31 35 38 42 Light + D 5mg 10mg 20mg 49 57 投与後日数 Control Light only D 20mg only 光量依存性 5000 Light D Mouse S-180 tumor model (Implanted sarcoma dorsal) 7000 D 5mg only Light only 15000 低投与量 Low dose 8000 Control 容量依存性 0 9000 Dose response Mouse S-180 tumor model (Implanted sarcoma dorsal) 薬 薬 D 2000 光 Light 1000 0 0 3 7 10 14 17 投与後日数 22 24 28 D+ light 20% 40% 60% 31 60%のパワーの光照射で完治 ラット乳癌の蛍光イメ－ジ/PHPMA-ZnPP (2) 明視野像 T 蛍光像 T DMBA induced autochthonous breast cancer in rat. ピンポイント的に腫瘍部に集積し、in vivoで可視化 15 PDT with HPMA-ZnPP (3) 8000 化学発癌剤誘発乳癌に対する 光線療法の効果 光 DMBA induced rat breast cancer model (Autochthonous/orthotopic tumors) 7000 腫瘍の大きさ（mm3） Control 対照 6000 Control 5000 4000 D(20mg/kg) D LL 3000 2000 薬物(20mg/kg) + 光出力 (40%) 1000 光照射で完治 0 0 4 7 10 14 18 21 25 28 33 35 39 42 投与後日数 光照射で完治 16 Chemical structure of PHPMA-conjugated THP ＜第２候補＞ HPMA(hyd) = poly (hydroxypropyl metaacrylamide) hydrazone < P-THP > THP (pyrarubicin) P-THP ＝ Polymer conjugate drug with THP 17 P-THPの癌選択的集積性 B. P-THPの集積分布 P-THP投与後遊離THP：臓器別 T S 相対薬物濃度 A. もとのTHP T S K T T S Lu Li I Li I H K P Lu Lu T H P 腫瘍部のみに集積 腫瘍集積性なし 18 P-THPの抗腫瘍効果 低投与量 高投与量 15mg/kg P-THP P-THP 腫瘍移植後日数 腫瘍移植後日数 副作用（体重変化） 生存率 15mg/kg P-THP （腫瘍重量） P-THP 100% 治癒 生存率 （%) 体重 (g) 完治 90日目評価 腫瘍移植後日数 腫瘍移植後日数 Free THP およびSMA-THPの血中動態と治療効果（生存率） Animal: ddY mouse Dose: 10mg/kg THP equivalent i.v. Fluorescent intensity 10000 1000 30mg/kg SMA-THP 100 10mg/kg Free THP 10 No drug 1 0 10 20 30 40 50 Time after i.v. injection (h) SMA-THPは血中AUCで100～200倍。120日目で65%生存(cure)に改善された。 Suppression of lung metastasis of colon 26 tumor by SMATHP given iv on day 10: evaluation on day 50. Metastasis score Drug Control Given iv, on day 10 once only Dose (mg/kg) (-) (+) (+++) 0 0/5 1/5 4/5 10 2/5 2/5 1/5 30 5/5 0/5 0/5 転移性肺癌は1回投与50日目には消失した。 21 EPR効果増強因子の併用：Enhancement of EPR effect by using vascular effectors AT-II → angiotensin II → hypertension NO NG, NOS/ Arg, NO2 / reductase 腫瘍デリバリーを 2～3倍上げる。 ACE-I → Bradykinin (kinin) level Collagenase CO PGs ONOO－/ ProMMP HO-1 COX CyK, ILs, VEGF/VPF, heat, PA, etc 22 ポリマー結合THP制癌剤によるヒトの代表的治療例 第Ⅳ期肺腺癌CT像 Lung cancer, adenocarcinoma Prostate cancer patient, Stage IV Before P-THP August, 2013 Before P-THP June, 2013 （PSA値1472） 左上部の腫瘍は９月末 より治療後８週間でサイ ズは約半分になった。 多くの小さな娘結節は 大半が消失。脳転移 （癌性すい膜炎）の症状 は消失。3回投与後退 院。 白い斑点が 腫瘍結節 After×2 iv Oct., 2013 治療後 After×2 iv Oct., 2013 (PSA値 0.67) 治療前 前立腺癌末期患者の肺転移CT像 大半の腫瘍結 節は消失（患 者は退院） 2013/4/19 23 本技術に関する知的財産権 ① 発明の名称：スチレン－マレイン酸共重合体の誘導体出願番号 出願番号：特願2013-239222 発明者：前田浩、方 軍、中村秀明 出願人：前田浩 ② 発明の名称：高分子型蛍光分子プローブ 出願番号：PCT/JP2012/072640 公開番号：WO2013035750 A1 発明者：前田浩、橋爪誠、方軍、中村秀明、覃海波、ステファン・ハックバス、村田正治 出願人：前田浩 ③ その他、基本特許、P-ZnPP他、多数 お問い合せ先 前田 浩 崇城大学DDS研究所 特任教授 熊本市西区池田4-22-1 TEL: 096-326-4114 FAX:096-326-3185 E-mail: [email protected] 24
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