陽電子放出断層撮影による腫瘍微小環境内のpH変化の非侵襲的可視化

科学分野:

• 腫瘍学
• 放射線化学
• 医用画像処理

背景:

• 腫瘍微小環境（TME）の酸性度は、転移、免疫応答、および代謝に影響を与える。
• 腫瘍内pHは潜在的な治療標的であり、効果的なpHイメージング方法が必要とされている。
• 既存の陽電子放出断層撮影（PET）トレーサーは、pH変動に対する特異性が欠如している。

研究 の 目的:

• 腫瘍内pHの非侵襲的イメージングのための新規放射性医薬品プローブを開発および評価すること。
• PETトレーサーにおけるグリコサミン結合のpH依存性加水分解を利用して[18F]FDGを放出すること。
• [18F]FDG-4-メトキシベンジルアミン（[18F]FDG-4MBA）および[18F]FDG-ベンジルアミン（[18F]FDG-BA）というこれらのトレーサーの、酸性TMEにおけるpH差を識別する能力を評価すること。

主な方法:

• [18F]FDG-4MBAおよび[18F]FDG-BAの合成および特性評価。
• さまざまなpH範囲での核磁気共鳴（NMR）分光法を用いたinvitro加水分解研究。
• がん細胞株（B16F10、MC38）およびinvivo前臨床腫瘍モデルにおけるトレーサー取り込みの評価。
• 酸性TMEのpH差を識別するPETイメージング性能の評価。

主要な成果:

• [18F]FDG-4MBAおよび[18F]FDG-BAのpH依存性加水分解が観察され、低pHで加水分解が速かった。
• [18F]FDG-4MBAは、前臨床モデルにおいて[18F]FDG-BAよりも酸性TMEのpH差の優れた識別能を示した。
• invivoでの腫瘍酸性度の中和は、pH依存性の切断を消失させ、PETシグナルを低下させた。
• invitroでの細胞取り込みは、標準的な[18F]FDG取り込みとは異なり、トレーサーにとってpH依存性であった。

結論:

• グリコサミンベースの放射性トレーサーとPETイメージングの組み合わせは、酸性TMEにおけるpH変動を決定するための新規アプローチを提供する。
• これらのトレーサーは、pH調節を評価し、免疫療法の反応を予測するための貴重なバイオマーカーとして機能することができる。
• 開発されたPETトレーサーは、invivoでの異なる腫瘍の酸性TME内の微妙なpH差さえも首尾よく識別した。