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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
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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
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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
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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。
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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]
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