客观日本

利用砹211的α射线攻击转移癌,减少损伤正常组织和器官

2021年12月27日 生物医药

作为主要癌症治疗手段之一的放射治疗不断取得进步。从体外照射放射线通常使用X射线和γ射线等,千叶大学等正研究利用α射线从体内有效杀死散布在全身各处的癌细胞。通过不断努力,到2050年,许多目前依然难以治疗的转移癌有望得到治疗。

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利用来自加速器“回旋加速器”的离子束生成砹的设施(图片由千叶大学提供)

来自体外照射放射线的治疗通常针对身体的某个特定的部位,很难用于照射已经广泛扩散的癌细胞。作为使用放射性药物的治疗方法,释放β射线的碘同位素等已经普及,但β射线的放射距离达数毫米,可能会损伤正常的组织和器官。

α射线能量比较高,而放射距离只有几十微米(微米为100万分之一米)。如果被制成治疗药物,它可以只攻击癌细胞,而不会损伤健康部位。

发射强α射线的放射性元素为“砹211”。动物实验使用的砹化合物在给药后有时会发生砹脱落。砹211与形成化合物骨架的碳的键合力比较弱,还会受到体内的化学反应的影响。千叶大学的铃木博元助教表示:“脱落的砹会聚集到甲状腺、胃和脾脏中,可能损伤健康的组织和器官。”

来自千叶大学、东京工业大学、大阪大学和量子科学技术研究开发机构组成的研究团队,着眼于“新戊基结构”的化合物,它有2个羟基。在拥有这种结构的放射性碘中加入在体内代谢药物等的酶家族“细胞色素-P450”和参与解毒的肽(蛋白质片段)谷胱甘肽后,放射性碘变得难以在体内分解。

研究团队认为用砹也可以做同样的事情,于是制备了将碘换成砹的新化合物。在实验中,将新的砹化合物和旧的砹化合物一起给予小鼠。旧化合物在24小时内聚集到了胃里,而新化合物几乎没有聚集。由此发现,砹可以防止化合物在体内分解。

然而,“新戊基结构不具备向癌细胞聚集的特性”(铃木助教),因此需要设计将药物递送到体内患处的药物传递系统(DDS)。研究团队思考了一些想法,如将附着在癌细胞分子上的抗体和肽附着到化合物上的方法等。另一个选择是,将联合使用α射线内用疗法与抗癌药物和免疫检查点抑制剂。其目的是,计划1~2年后在移植了癌细胞的小鼠身上确认效果,5~10年后启动临床试验。

大阪大学2021年11月宣布,将在医生的主导下启动利用砹治疗甲状腺癌的临床试验。2024年之前,该药将被用于多达16人的治疗。临床试验使用结构简单的化合物砹化钠,利用其向甲状腺聚集的特性。如果结合千叶大学等推进的结构改良,应该还能用于甲状腺以外的组织和器官的癌症。

如果α射线治疗得到普及,并能与其他治疗方法充分结合,还有望治疗胰腺癌和胆管癌等难以治疗的癌症,以及发生扩散的患者。

放射性物质的大量生产法

癌症放射线内用疗法的主要历史与未来前景
1940年代 开始利用释放β射线的碘治疗甲状腺癌
2013年 针对发生骨转移的前列腺癌推出发射α射线的治疗药物“多菲戈”
2021年 千叶大学等对砹化合物进行改良,使其不容易聚集在正常部位
东京都市大学和日立制作所开发锕的量产技术
2022~2023年 向小鼠施用经过改良后容易抵达患处的砹化合物,调查治疗效果
2026~2031年 针对癌症患者实施临床试验
2030~2040年代 与抗癌药和免疫检查点抑制剂联合使用的治疗方法普及
2050年 攻击扩散到全身的癌细胞的治疗可能普及

利用放射性碘释放的β射线治疗甲状腺癌的方法早就为人所熟知。近年来重新受到关注的背景是,2013年美国面向发生骨转移的前列腺癌患者上市了“多菲戈(Xofigo)”。该药使用释放α射线的“镭223”。2016年,使用“锕225”治疗晚期前列腺癌患者的临床试验结果在美国医学期刊上发表。

然而,镭很难与化合物稳定结合。因此,东京都市大学开发了利用钍大量生产此前难以量产的锕的技术。日立制作所、东北大学和京都大学也宣布确立了利用镭量产锕的技术。

新一代治疗方法“硼中子俘获疗法(BNCT)”也与α射线有关。该疗法注射仅向癌细胞聚集的硼化合物,向吸收了硼的癌细胞照射中子后,会释放α射线和锂,仅杀死癌细胞。

α射线治疗药物“原理上也能攻击已经扩散到全身的癌细胞”(千叶大学的铃木助教)。在化合物上附着抗体和肽的话,药物的价格可能会升高。根据治疗的性价比酌情利用也非常重要。

日文:草盐拓郎,《日经产业新闻》,2021/12/17
中文:JST客观日本编辑部