本プログラムは平成28年3月31日をもって終了いたしました

TOP > インタビュー > 創薬基盤融合技術育成領域  領域長 理化学研究所 渡邊恭良

コンテンツメニュー

関連リンク

文部科学省

独立行政法人 科学技術振興機構

インタビュー INTERVIEW / がんのセラノスティクスの実現をめざして / 創薬基盤融合技術育成領域 領域長 分子イメージング技術研究分野 分野長 渡邊恭良 理化学研究所CLST センター長

本領域が新たに設置されたのは、なぜでしょうか?

渡邊:本プログラムでは、多くの創薬シーズが見いだされていますが、それらの臨床応用を加速するためには、さまざまな技術が必要です。特に、薬を体内の目的の場所に届けるためのDDS(Drug Delivery System; 薬物送達システム)、体内での薬の動きを追いかけ、かつ、抗がん作用等の薬効を評価する分子イメージングは、True-Hitを最適化し、薬へと育てるために重要です。

これまでも、この2つの技術は、個々の創薬シーズの研究開発の中で使われてきましたが、今回、革新的がん医療シーズ育成領域の研究開発を支援する技術というはっきりした位置づけがなされ、「DDS」と「イメージング」の支援基盤がつくられました。加えて、これらの支援基盤が効果的な支援を行えるようにするためには、技術の高度化を図る必要があります。また、以前からある「分子標的POC」と「薬効評価」の支援基盤の技術を将来、高度化するためには、再生医療分野で発展の著しいiPS細胞や、新たな発想に基づく実験動物を用いてモデルシステムを構築することも重要です。

こうした背景から、「DDS技術」、「分子イメージング技術」、「iPS/アニマルモデル」の3つの研究分野からなる本領域が設置されたのです。

DDSと分子イメージングの重要性について、もう少し詳しくご説明いただけますか?

渡邊:がんの薬は低分子化合物も多いですが、最近は、核酸や抗体などのバイオ医薬品が増えています。しかし、例えば、短いRNAを血中に投与しても、血中をふらふらとさまようだけで、目的の組織に到達しないうちに代謝されてしまいます。ですから、DDS技術をうまく使わないと、せっかくのシーズも薬にすることができないのです。

一方、分子イメージングでは、PET(Positron Emission Tomography; 陽電子放射断層撮像法)の装置が全国360ヵ所に設置されており、[18F]FDG (2-デオキシ-2-[18F]フルオログルコース)を用いたがんの診断や治療効果の判定が広く行われています。これは、[18F]FDGががん組織にさかんに取り込まれ、蓄積されることを利用していますが、最近は、がんに特有の種々の分子に結合するプローブが開発され、がん組織の所在だけでなく,詳細な性質を明らかにすることも可能になりつつあります。こうしたプローブは、目的の分子に到達するよう、標識化合物とキャリア(運搬体)と結合させるなどの工夫をしており、DDS技術開発と共通する部分も増えています。標識化合物の代わりに、薬を使えばDDSができるわけです。

DDSと分子イメージングの効果は、がん組織という城を攻める「いくさ」にたとえればわかりやすいかもしれません。これら2つの技術を使わずに薬を投与する場合は、1万人の兵がいきなり敵陣に向かって出発するようなものです。ほとんどが途中で討ち死にし、城に攻め入るのは100人ほどになってしまいます。これに対し、DDSと分子イメージングを駆使する場合は、1000人の兵がナビゲーションつきの戦車に乗り、一気に城に攻め入るようなものです。兵がほかのところを攻める副作用も起こりにくくなります。

最近、「therapeutics(治療)」と「diagnostics(診断)」を一体化する「セラノスティクス(theranostics)」という概念が提唱されていますが、DDSとイメージングをうまく組み合わせると、この概念を実現することができます。具体的には、イメージングでがん組織の性質を調べてからDDSで治療薬を送り込んだり、その治療薬の効果をイメージングですぐに判定したりすることが可能になるのです。実際、本領域の「DDS技術」と「分子イメージング技術」の研究分野では、セラノスティクスの実現に貢献する課題も多くあります。

HER2特異的PET

セラノスティクスにつながる研究例
セラノスティクスにつながる研究例

HER2陽性乳がんの治療薬であるトラスツズマブは、がん細胞の表面にあるHER2というタンパク質を認識する抗体医薬である。このトラスツズマブをCu-64で標識し、PETイメージングに用いたところ、原発巣だけでなく、脳転移した部位を描き出すことができた。トラスツズマブは脳関門を通過できず、脳転移には使用できないと考えられていたが、実際には通過していたのである。このように、治療薬とイメージング剤は密接な関係にあり、イメージングの成果は、治療方針を立てるのに役立つ。(渡邊領域長らが2012年に発表した研究成果)

「分子イメージング技術」研究分野についてうかがいます。
  各課題のイメージングの特徴を教えてください。

渡邊:この研究分野では、PETを中心として、先進的なイメージング法を開発しています。

まず、私の課題では、炎症とがんを区別してイメージングできるプローブの開発に取り組んでいます。上でお話ししたように、[18F]FDG (2-デオキシ-2-[18F]フルオログルコース)を用いたPETイメージングは、がんの診断や治療効果の判定に広く使われています。しかし、放射線、ラジオ波、抗がん剤による治療では、がん組織はダメージを受けるとともに局所炎症を起こし、それが時には3週間以上も続きます。[18F]FDGは炎症部位(免疫細胞)にも多く取り込まれるので、治療でがん組織が縮小したかどうかを判定するには、炎症が治まるのを待たなければなりません。そこで、炎症部位には取り込まれず、がん組織だけに取り込まれる標識化合物の開発を進めています。

放射線医学総合研究所の藤林康久先生は、がん組織の中の低酸素領域を描き出すプローブの開発を進めています。低酸素領域はがんの治療抵抗性と深く関係しており、そのイメージングは、頭頸部がん、肺がん、前立腺がん、肝がんなどの治療戦略を決めるのに役立ちます。Cu-64という半減期の長い(12.7時間)ポジトロン核種で薬剤を標識するため、標識化合物をつくってから運ぶことができ、汎用性の高いプローブになると期待されます。

岡山大学の松浦栄次教授は、89-Zrという、さらに半減期の長い(3.26日)核種で標識した薬剤をミセルに内包し、そのミセルに抗体をつけて目的のがん組織に到達させるという手法を開発しています。抗体分子(イムノグロブリンG)は分子量が15万と巨大で、がん組織に入り込みにくいので、がんに対する特異性を保ちつつ小分子化を図ることが開発のポイントです。ミセルに核酸を内包して細胞に送り込み、近赤外線で発動させてその細胞を殺すことも可能で、セラノスティクスの好例といえると思います。

東京大学の浜窪隆雄教授は、胃がんに特異的なカドヘリン17というタンパク質のPETイメージングに取り組んでいます。やはり、抗体を小分子化することがポイントです。胃がんの切除手術では、手術中にリンパ節への転移をイメージングで調べ、転移があれば、周囲も含めてリンパ節を切除します。このイメージングは現在、蛍光色素を用いて行われているのですが、手術室を暗くしないと像が見えないなどの不都合があります。平面型のPET装置で手術台をはさめば、リアルタイムで転移を確認しながら手術を行うことができ、的確に必須のリンパ節切除ができます。

国立がん研究センター研究所の濱田哲暢先生は、質量分析イメージングにより、がん組織や細胞の中の薬物分布を調べる手法を開発しています。レーザーをごく微小な領域に照射し、そこに含まれている物質を揮発させて分析します。分解能は100nmまであげることが可能で、低分子化合物だけでなく、抗体の所在も明らかにできます。つまり、DDSがきちんと働いているかを確かめられるのです。さらに、低分子化合物が細胞内で代謝によりどのように変化したかもわかるので、薬の開発の力強い味方になると思います。

(2015年3月掲載)

渡邊恭良(わたなべ・やすよし)

理化学研究所ライフサイエンス技術基盤研究センター(CLST) センター長
京都大学医学部卒業、同大学院医学研究科修了、医学博士。日本学術振興会奨励研究員、京都大学放射性同位元素総合センター助手、大阪医科大学医学講師、大阪バイオサイエンス研究所神経科学部門研究部長、大阪市立大学大学院医学研究科教授、理化学研究所分子イメージング研究プログラムプログラムディレクター、同研究所分子イメージング科学研究センターセンター長を経て、2013年より現職。2006年より現在まで、大阪市立大学大学院医学研究科特任教授を兼任。2013年~現在、大阪市立大学健康科学イノベーションセンター所長も兼任。PETの黎明期からPETイメージングに取り組み、標識化合物の開発をはじめイメージング手法の進歩に貢献してきた。特に、脳科学に資するイメージング、健康・病態関連分子のイメージング、創薬へのイメージング活用で知られる。