博士（医学）竹内 啓 学位論文題名
ヒト肺癌腫瘍モデルマウスにおける18F̲Fluorothymidine PET/CT に よる 抗 EGFR 抗体 薬セ ツキシ マブの早期治療効 予測に関する研究
学位論文内容の要旨
【背景と目的 】
上皮成長因 子受容体(Epidermal growth factor receptor，EGFR)は代表的な増殖因子受容体 と して 知ら れて い る。EGFRは全 ての 上 皮細 胞に 存在 する が 、正 常組 織以外 にも多くの固 形 がん で発 現が 確 認さ れており、その発現は予 後不良、生存率の低下または 転移率の上昇 と 相 関 す る こ と が 知 ら れ て い る 。こ のEGFRを標 的と する 抗EGFRモノ クロ ーナ ル 抗体 で あ るセ ツキ シマ ブ の抗 腫瘍効果が近年示されて いる。複数の癌種で有効性が 示されている が 、高 価か つ特 異 な皮 膚毒性を有するため、効 率的に治療を行うためのバイ オマーカーの 開 発 が 期 待 され る。 治療 効果 判 定に はCTやMRIが 広く 用い ら れる が、 治療 の有 効 性を 評 価 する ため には 腫 瘍径 の変 化を 要し 、 それ には 時間を要する。一方、PETイ メージングに よ る核 医学 的解 析 では 腫瘍径による評価に加え て、病態生理学的な情報に基 づいて治療効 果判定を行う ことが可能である。チミジン のアナログであるFluorothymidine (FLT)は細胞 周 期のDNA合成 期に 発現 する 酵 素で あるThymidine kinase‑lの活 性 を反映 し、これを18F で標繊した18F̲FLTは腫瘍の増殖能を反映 する有効なトレーサーである と考えられている。
本研究の目 的は、ヒト肺癌腫瘍モデルマ ウスを用いて18FーFLT PET/CTによるイメージン グ が 抗EGFR抗 体 薬 セ ツ キ シ マ ブ の 早 期 治 療 効 果 予 測 に 有 効 か 検 討 す る こ と で あ る 。
【材 料 と方 法】
ヒ ト 肺 癌 細 胞 株NCI‑H1975を 用 いて 胸腺 欠損 ヌー ド マウ スにmvivo腫 瘍モ デル を 作製 し、 腫 瘍体 積観 察群 ・ ex vivo群．PET/CT評価群・セツキシマ ブ未投与病理評価群の4つ の群 に 割り 付け た。
腫 瘍 体積 観察 群・ばvivo群に対し ては、コントロールとして生 理食塩水、もしくは治療 群と し てセ ツキ シマ ブ1.0 mg/匹 を 腹腔 内投与した。この処置日 をDay1とした。その後、
腫瘍 体 積観 察群 では腫瘍径を測定す ることで腫瘍体積を算出し、 この変化をDay 10まで経 時 的 に 観 察 し た 。 ばwvo群 ではDay3に トレ ーサ ー18F‑FLTを 投 与し た90分後 に屠 殺 し、
各組 織 への 生体 内分布をガンマカウ ンターで測定し、セツキシマ ブもしくは生理食塩水投 与の 問 で比 較し た。Day8ではトレー サー3H̲FLTを投与し、生体内 分布を同様に検討した。
ま た 、Day3に18F‑fluorodeoxyglucose（l8F̲FDG)を 投 与 し た 場 合 の 検 討 も 行 っ た。
PET/CT評 価 群 で はDay1に18F‑FLTを 投 与 し 、60分 後 にイ ソ フル ラン 麻酔 下にPET/CT を 撮像 した 。そ の 後セ ツキ シマ ブ1.0 mg/匹 を 投与 し、Day3に も同 様の 方法 でPET/CTを 撮像 し 画像 を比 較した。また、Standardized uptakevむuc（SUり を算出し、セツキシマブ 投与 前 後で 比較 検討 した 。
ま た 、こ のセ ツキシマブ投与後の 腫瘍組織とセツキシマブ未投 与病理評価群の腫瘍組織 を材 料 とし てKi−67免疫染色を行い 、セツキシマブ投与による細 胞増殖能の変化を比較検 討し た 。
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【 結 果 】
腫 瘍 体 積 観 察 群 に お け る 検 討 で はDay1で の 処 置 後 、Day3ま で は コ ン ト ロ ー ル と セ ツ キ シ マ ブ 投 与 で 腫 瘍 体 積 に 差 を 認 め な か っ た 。 し か し 、 そ の 後 は コ ント ロ ー ル 群 で は腫 瘍 体 積 は 急 速 に 増 大 し 、 セ ツ キ シ マ ブ 投 与 群 で は 増 大 す る こ と な く 経 過 し た 。Day8以 降 は 両 群 間 に 有 意 差 を 認 め たpく0.01)。 こ の 結 果 を 考 慮 し て 、 早 期 治 療 効 果 予 測 の 検 討 をDay 3に 実 施 す る こ と と し た 。
Day3に 実 施 さ れ たex vivo群 に お け る18F̲FLT生 体 内 分 布 の 解 析 で は コ ン ト ロ ー ル 群 に お い て 、 正 常 各 臓 器 と 比 較 し て腫 瘍 へ の 集 積が 高 か っ た 。一 方 、 セ ツ キシ マ ブ 投 与 群 では 、 腫 瘍 の18F̲FLT集 積 は コ ン ト ロ ー ル 群 と 比 較 し て 有 意 に 低 下 し たpく0.001)。Day8で の 3HーFLT生 体 内 分 布 の 解 析 で も 同 様 の 結 果 で あ っ た 。 し か しDay3に18FーFDGを 投 与 し て も 腫 瘍 へ の ト レ ー サ ー 集 積 は 正 常 各 臓 器 と 同 程 度 で あ り 、 セ ツ キ シ マ ブ投 与 に よ り 集 積は 変 化 し な か っ た 。
18F̲FLT PET/CTに よ る 画 像 解 析 で は 正 常 各 臓 器 へ の18FーFLTは 乏 し く 、 腫 瘍 に の み 18F̲FLTが 集 積 し て い た 。 セ ツ キ シ マ プ 投 与 前 のDay1と 比 較 し 、 セ ツ キ シ マ プ 投 与 後Day 3の 腫 瘍 に お け るSUV値 は 有 意 に 低 下 し た ゅ く0.01)。
細 胞 増 殖 能 の 指 標 で あ るKi‑67陽 性 細 胞 率 は 、 セ ツ キ シ マ ブ 未 投 与 群 と 比 較 し 、 セ ツ キ シ マ ブ 投 与 後Day3の 時 点 で 有 意 に 低 下 し たp 0．01） 。
【 考 察 】
本 研 究 で は 、18F‑FLT PET/CTに よ る 腫 瘍 増 殖 能 の イ メ ー ジ ン グ が 、 分子 標 的 治 療 薬で あ る セ ツ キ シ マ ブ に よ る 早 期 治 療 効 果 の 予 測 因 子 と し て 有 望 で あ る 可 能性 が 示 さ れ た 。セ ツ キ シ マ ブ 投 与 後Day3の 時 点 で は 腫 瘍 体 積 に 変 化 を 認 め な か っ た た め 、 腫 瘍 体 積 が 変 化 す る 前 に 、 早 期 治 療 効 果 予 測 と し て のex vlvoお よ ぴ18F−FLT PET/CTに よ る 解 析 をDay3に 行 う こ と と し た 。 そ し て 、 腫 瘍 体 積 が 変 化 す る よ り も 早 期 の 段 階 で 、腫 瘍 増 殖 能 の 変化 を 非 侵 襲 的 な18F‑FLT PET/CTで 画 像 化す る こ と が 可能 で あ っ た 。ま た 、 腫 瘍 増殖 能 の 変 化 を 、 Ki‑67陽 性 細 胞 率 を 用 い て 病 理 組 織 学 的 に も 確 認 す る こ と が 可 能 で あ っ た 。 セ ツ キ シ マ プ を 含 む 分 子 標 的 治 療 薬 は 実 地 臨 床 に お い て は 進 行 癌で 用 い ら れ るこ と が 多 く 、 一 般 に 高 価 で あ り か つ 特 異 な 有 害 事 象 を 有 す る 。 そ の た め 、18F̲FLT PET/CTに よ る 早 期 治 療 効 果 の 予 測 に よ り 、 医 療 資 源 を よ り 効 率 的 に 分 配 す る こ と で 患者 に 対 す る 負 担を 軽 減 で き る 可 能 性 が あ る と 考 え ら れ る 。
18F‑FLT PET/CTで 評 価 を 行 う タ イ ミ ン グ が 、 本 研 究 で 行 っ たDay3が 最 適 か ど う か は 不 明 で あ る 。 ま た 、 他 の 癌 種 の 場 合 や 、 他 の 分 子 標 的 薬 を 用 い た 場 合 にお い て も 、 同 様に 早 期 治 療 効 果 の 予 測 に 優 れ る の か ど う か に つ い て も 今 後 の 検 討 を 要 す る と 考 え ら れ る 。 抗 EGFR抗 体 で あ る セ ツ キ シ マ ブ はEGFRを ブ ロ ッ ク す る こ と で 抗 腫 瘍 効 果 を 発 揮 す る 直 接 の 作 用 機 序 の 他 に 、 抗 体 依 存 性 細 胞 障 害(ADCC)活 性 を 有 す る こ と が 知 ら れ て い る 。 し か し 今 回 の 検 討 で は 胸 腺 欠 損 ヌ ー ド マ ウ ス を 用 い て い る た めADCC活 性 は 抗 腫 瘍 効 果 に 寄 与 し な い 。 そ の た め セ ツ キ シ マ ブ の 効 果 を 実 際 よ り も 過 小 評 価 し てい る 可 能 性 も ある 。 実 地 診 療 で は 細 胞 内 で の 糖 代 謝 を 反 映 す る ト レ ー サ ー で あ る18F‑FDGが 頻 用 さ れ る 。 し か しFDGは 糖 代 謝 が 活 発 な 炎 症 に も 取 り 込 ま れ る た め 腫 瘍 特 異 的 では な い 。 ま た、18F̲FDG は マ ク ロ フ ァ ー ジ や 肉 芽 組 織 に も 比 較 的 集 積 す る こ と や 、 ヌ ー ド マ ウス に 作 製 し た 腫瘍 に 対 し て18F‑FDGを 使 用 す る こ と の 問 題 点 も 指 摘 さ れ て い る 。18F̲FLTと18F‑FDGの 比 較 試 験 や 、 他 の バ イ オ マ ー カ ー な ど と 合 わ せ た 検 討 も 今 後 必 要 で あ る 。
【 結 論 】
腫 瘍 の 増 殖 能 を 反 映 す る18F‑FLT PET/CTに よ る イ メ ー ジ ン グ は、 セ ツ キ シ マブ の 早 期 治 療 効 果 の 予 測 に 有 効 で あ る と 考 え ら れ た 。
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学位論文審査の要旨
学 位 論 文 題 名
ヒト肺癌腫瘍モデルマウスにおける18F ・Fluorothymidine PET/CT によ る抗 EGFR 抗 体薬 セツ キシマブの早期治療効 果予測に関する研究
上 皮成 長 因 子 受 容 体(Epidermal growth factor receptor EGFR)は代 表 的 な 増 殖因 子 受 容 体 で あ り 、 抗EGFRモ ノ ク ロ ー ナ ル 抗 体 で あ る セ ツ キ シ マ ブ の 抗 腫 瘍 効 果 が 近 年 示 さ れ て お り 、 効 率 的 に 治 療 を 行 う た め の バ イ オ マ ー カ ー の 開 発 が 期 待 さ れ る 。PETイ メ ー ジ ン グ に よ る 核 医 学 的 解 析 で ほ 病 態 生 理 学 的 な 情 報 に 基 づ ぃ て 治 療 効 果 判 定 を 行 う こ と が 可 能 で あ る 。 チ ミ ジ ン の ア ナ ロ グ で あ るFluorothymidine (FLT)は 細 胞 周 期 のDNA合 成 期 に 発 現 す る 酵 素 で あ るThymidine kinase‑lの 活 性 を 反 映 す る た め 、18F‑FLTは 腫 瘍 の 増 殖能 を 反 映 す る 有 効 な ト レ ー サ ー で あ る と 考 え ら れ て い る 。 本 研 究 の 目 的 は 、 ヒ ト 肺 癌 腫 瘍 モ デ ル マ ウ ス を 用 い て18F‑FLT PET/CTに よ る イ メ ー ジ ン グ の 抗EGFR抗 体 薬 セ ツ キ シ マ ブ の 早 期 治 療 効 果 予 測 に お け る 有 用 性 に つ い て 検 討 す る こ と で あ る 。 ヒ ト 肺 癌 細 胞 株NCI‑H1975を 用 い て 胸 腺 欠 損 ヌ ー ド マ ウ ス にin vivo腫 瘍 モデ ル を 作 製 し、 腫 瘍 体 積 観 察群 ・ ばvivo群 ．PET/CT 評 価 群 ・ セ ツ キ シ マ ブ 未 投 与 病 理 評 価 群 の4群 に 割 り 付 け た 。 腫 瘍 体 積 観 察 群 ・ ばvivo群 に 対 し て は 、 コ ン ト ロ ー ル と し て 生 理 食 塩 水 、 も し く は 治 療 群 と し て セ ツ キ シマ ブ1.0 mg/
匹 を 腹 腔 内 投 与 し 、 こ の 処 置 日 をDay1と し た 。 腫 瘍 体 積 観 察 群 で は 腫 瘍 径 を 測 定 す る こ と で 腫 瘍 体 積 を 算 出 し 、 経 時 的 に 観 察 し た 。 ばvivo群 で はDay3に ト レ ー サ ー18F‑FLTを 投 与 し 、 各 組 織 へ の 生 体 内 分 布 を 治 療 群 間 で 比 較 し た 。Day8で は ト レ ー サ ー3H̲FLTを 投 与 し 、 同 様 に 検 討 し た 。 ま た 、Day3に18F̲fluorodeoxyglucose（18F̲FDG)を 投与 し た 場 合 の 検 討 も 行 っ た 。PET/CT評 価 群 で はDay1に18F‑FLTを 投 与 し 、60分 後 にPET/CTを 撮 像 し た 。 そ の 後 セ ツ キ シ マ ブ を 投 与 し 、Day3に も 同 様 の 方 法 でPET/CTを 撮 像 し た。Standardized uptakevaIue（SUV） を 算 出 し 、 治 療 前 後 で 比 較 検 討 し た 。 セ ツ キ シ マ ブ 投 与 後 の 腫 瘍 組 織 と セ ツ キ シ マ ブ 未 投 与 病 理 評 価 群 の 腫 瘍 組 織 を 材 料 と し てKi―67免 疫 染 色 を 行 い 、 細 胞 増 殖 能 の 変 化 を 比 較 検 討 し た 。 結 果 、 腫 瘍 体 積 観 察 群 に お け る 検 討 で はDり1で の 処 置 後 、 Dり3ま で は 治 療 群 間 で 腫 瘍 体 積 に 差 を 認 め な か っ た 。 そ の 後 は コ ン ト ロ ー ル 群 で は 腫 瘍 体 積 は 急 速 に 増 大 し 、 セ ツ キ シ マ ブ 投 与 群 で は 増 大 す る こ と な く 経 過 し た 。 こ の 結 果 を 考
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俊 良
寛 司
弘 長
雅 裕
田
木
村
下
秋 玉
今 久
授
授
授
授
教
教
教
教
査
査
査
査
主
副
副
副
慮 し、 早期 治療 効果 予 測の 検討 をDay3に 実 施す るこ とと し た。Day3に実 施さ れたex vlvo 群 にお ける18F̲FLT生体 内分 布 の解 析で は正 常各 臓 器と 比較 して 腫瘍 へ のト レーサー の集 積 が 高 く 、 セ ツ キ シマ ブ投 与に より 腫 瘍へ の集 積が 有 意に 低下 した 。Day8での3H̲FLT生 体 内 分 布 の 解 析 で も同 様の 結果 であ っ た。 しか しDay3に18FーFDGを 投与 し ても 腫瘍 への ト レー サー 集積 は正 常 各臓 器と 同程 度で あ り、 セツ キシマ ブ投与により集積は変化し なか っ た。18F‑FLT PET/CTによ る画 像解 析で は 、腫 瘍に のみ18F̲FLTが明 瞭 に集 積してい た。
セ ツ キ シ マ ブ 投 与 後Day3の 腫 瘍 に お け るSUV値 は 投 与 前 と 比 較 し 有意 に低 下し 、Ki‑67 陽 性 細 胞 率 も セ ツ キ シ マ ブ 投 与 後 Day3の 時 点 で 有 意 に 低 下 し た 。 発表 終了後、副査の今村教授 より、1） de novoの腫瘍に ついてもi8F‑FI』TPE1｜/CTの同 様 の 有 効 性 を 示 せ るか 、2）腫 瘍モ デル とし てnude mouseを 用い た 妥当 性、3） 実臨 床に お いて セツ キシ マブ は 他剤 と併 用さ れる か にっ いて の質問 があった。次いで副査の久 下教 授 より 、1） 今 回の 研究 で用 い たセ ツキ シマ プの 投 与量の 妥当性について、2）今後臨 床試 験 を行 うと した 場合 の 対象 群に ついての質問があった。次 いで副査の玉木教授より、1）治 療 前 に 治 療 効 果 予 測 と し て18F‑FDGお よ び18F‑FDGに よ るPETが 使 用 し 得 る か 、2） 腫 瘍 マー カー や他 のバ イ オマ ーカ ーと の関 係 につ いて の質問 があった。最後に、主査の 秋田 教 授 よ り 、1） EGFR‑チ ロ シ ン キ ナ ー ゼ 阻 害薬 に対 し て耐 性のEGFR遺伝 子 変異 を有 する 非 小細 胞肺 癌に おけ る セツ キシ マブの位置づけについて、2）今後の臨床応用に向けて 研究 の 展望 につ いて 質問 が あっ た。 これ らの 質 問に 対し て、申 請者は自身のこれまでの研 究結 果 と文 献情 報を もと に 概ね 適切 な回 答を 行 った 。
この 論文 は、 分子 標 的薬 セツ キシ マブ に よる 治療 におい て、18F̲FLT PET/CTが早期 治療 効 果予 測因 子と して 有 用で ある こと を示 し た点 で高 く評価 され、今後の実臨床への応 用が 期 待さ れる 。
審査 員一 同は これ ら の成 果を 高く 評価 し 、申 請者 が博士 （医学）の学位を受けるの に十 分 な資 格を 有す るも の と判 定し た。
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