JP5721106B2

JP5721106B2 - 膵臓内分泌細胞用指示薬、及びその利用

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Publication number: JP5721106B2
Application number: JP2011524811A
Authority: JP
Inventors: 恭良渡辺; 健生佐古; 功紀長谷川; 洋介金山; 洋祐片岡
Original assignee: RIKEN Institute of Physical and Chemical Research
Current assignee: RIKEN Institute of Physical and Chemical Research
Priority date: 2009-07-31
Filing date: 2010-07-28
Publication date: 2015-05-20
Anticipated expiration: 2030-07-28
Also published as: JPWO2011013703A1; WO2011013703A1; EP2460542A1; EP2460542A4; US20120177571A1

Description

本発明は、膵臓内分泌細胞用指示薬、及びその利用に関する。

糖尿病の患者は、１型糖尿病と２型糖尿病とに大別される。従来、１型糖尿病は膵β細胞の数の減少に起因する一方、２型糖尿病は膵β細胞の機能の低下に起因すると考えられていた。しかし、近年、剖検検体を中心とした検討から、２型糖尿病でも膵β細胞の減少が相次いで報告された（非特許文献１〜４）。しかも、膵β細胞の減少は、糖尿病の終末像ではなく、顕性糖尿病の発症以前からすでに観察されることが明らかとなってきた（非特許文献１〜４）。

Bulter AE et. al.，Diabetes 52，p.102-110，2003 Yoon KH et. al.，J. Clin. Endocrinol. Metab. 88，p.2300-2308，2003 Donath MY and Halban PA., Diabetologia 47(3)，p.581-589，2004 Rhodes CJ., Science 307(5708)，p.380-384，2005 Kung MP, Hou C, Kung HF et al., J. Nuclear Medicine 49, p.1171-1176, 2008 Simpson NR, Souza F, Harris P et al., Nuclear Medicine and Biology Vol.33, No.7, p.855-864, 2006 Simpson NR, Souza F, Harris P et al., Journal of Clinical Investigation Vol.116, No.6, p.1506-1513, 2006 A. Schmitz, C.-Y. Shiue, Q. Feng, et al., Nuclear Medicine and Biology, vol.31, no.4, p.483-491, 2004 B. Wangler,.S. Schneider, O. Thew, et al., Nuclear Medicine and Biology, vol.31, no.5, p.639-647, 2004 田中ら.,Angew. Chem. Int. Ed.2008, 47, p.102-105

現在、広く一般に行なわれている膵β細胞量（Beta Cell Mass：ＢＣＭ）の測定法は剖検又は生検である。これらの測定法は、侵襲性が高く被験者に対する負担が非常に大きい。そのため、ＢＣＭの測定を、糖尿病の発症以前に行なうこと、及び経時的な量的変化を把握するために繰返し行なうことは困難である。しかし、簡便にＢＣＭを測定できれば、糖尿病の発症予防、早期診断、糖尿病の病態のさらなる解明、及び治療効果の確認などが容易になりうる。また、簡便にＢＣＭを測定できれば、例えば、膵細胞又は膵組織を移植した後の経過観察をすること、および悪性腫瘍の処置のために部分的に切除された膵の残存部分における膵β細胞量の測定が容易になりうる。

そのため、剖検、又は生検と比較して、より低侵襲なＢＣＭの測定法の開発が求められている。低侵襲な測定法の代表例として陽電子断層撮像装置（Positron Emission Tomography：ＰＥＴ）を用いた方法があり、ＢＣＭ測定用のＰＥＴプローブに関してもいくつか報告がある。

例えば、ＶＭＡＴ２（Vesicular Monoamine Transporter 2）をターゲットにしたＰＥＴプローブである〔¹⁸Ｆ〕９-fluoropropyl-(＋)-Dihydrotetrabenazine（ＤＴＢＺ）は、膵臓観察用のＰＥＴプローブとなりうると報告されている（非特許文献５）。また、同じくＶＭＡＴ２をターゲットにしたＰＥＴプローブである〔¹¹Ｃ〕Dihydrotetrabenazine（ＤＴＢＺ）が、膵β細胞観察用のＰＥＴプローブとなりうると報告されている（非特許文献６及び７）。

また、２型糖尿病に由来する低血糖症の治療薬であるグリブライド（Glyburide：一般名）を〔¹⁸Ｆ〕でラベルしたアナログを合成し、当該アナログを膵β細胞観察用のＰＥＴプローブとする試みがなされている（非特許文献８）。さらに、糖尿病治療薬であるレパグリニド（Repaglinide：一般名）の〔¹⁸Ｆ〕ラベル誘導体を合成し、当該誘導体を、膵β細胞観察用のＰＥＴプローブとする試みがなされている（非特許文献９）。なお、グリブライド及びレパグリニドは何れもスルホニル尿素受容体（sulfonylurea-receptor）のリガンドであり、その作用機序も共通している。

しかしながら、これらのＰＥＴプローブは、１）ＤＴＢＺは医薬品として日本国内では未承認であり、実用化へのハードルが高い（非特許文献５から７）、及び、２）膵臓への取込み量が相対的に少ない（非特許文献８及び９）、という問題点を有するため、実用性に乏しい。

一方、ＢＣＭの測定を目的としたものではないが、６πアザ電子環状化反応を用いて、ソマトスタチンのアミノ酸残基に、所定のリンカーを介してＤＯＴＡ（１，４，７，１０−テトラアザシクロドデカン−Ｎ，Ｎ’，Ｎ’’，Ｎ’’’−四酢酸）を結合した化合物を合成した例もある。そして、当該化合物が有するＤＯＴＡに⁶⁸Ｇａ（放射性の金属核種）をキレート化してＰＥＴ画像診断に用いると、ウサギの膵臓等に当該ＰＥＴ化合物の蓄積が見られることを報告している（非特許文献１０）。

ここで、非特許文献１０では、上記ＤＯＴＡは、ソマトスタチンの活性に影響を与えない箇所（２つあるリジン残基のうちＮ末端側の残基）に導入したと報告されている。しかし、その事実は直接的に確認されていない。上記６πアザ電子環状化反応は、任意のアミノ基とＤＯＴＡとの間で起りうる反応である。そのため、上記ＰＥＴ化合物では、ソマトスタチンの活性部位（他方のリジン残基）にＤＯＴＡが結合して、ソマトスタチン受容体に対する結合能が低下している可能性が高い。また、上記ＰＥＴ化合物は、ソマトスタチンにおけるＤＯＴＡの結合位置が異なる複数種の化合物の混合物でありえるため、ＰＥＴ診断薬としての品質安定性に問題が生じる虞がある。さらに、上記ＰＥＴ化合物が有するリンカーの分子量が比較的大きいため、当該リンカーが、膵β細胞に対する当該化合物の取り込み、又は当該化合物とソマトスタチンとの結合等に悪影響を与える可能性を排除できない。

さらに、非特許文献１０では、上記ＰＥＴ化合物が、膵臓に特異的に蓄積しているのか、又は非特異的に蓄積しているのか（すなわち、膵臓に発現しているソマトスタチン受容体に対する結合によって蓄積しているのか、又はＰＥＴ化合物の代謝の過程において一時的に膵臓に蓄積しているに過ぎないのか）について確認されていない。さらに、上記ＰＥＴ化合物が、膵臓の他に、腎臓及び肝臓等にも多量に蓄積している様子が伺える（非特許文献１０の図１など参照）。

また、非特許文献１０にも記載のようにソマトスタチンを利用したＰＥＴイメージングは、通常、腫瘍を観察対象とする。それゆえ、当該非特許文献１０は、当業者に対して、当該化合物を、ＢＣＭの測定に利用するという動機付けを一切与えるものではなかった。

本願発明は、これらの課題を解決するためになされたものであり、すなわち、膵臓内分泌細胞の観察にとってより優れた新規な膵臓内分泌細胞用指示薬、及びその利用方法を提供することをその目的とする。

上記の課題を解決するために、本願発明者らは鋭意検討を行なった。その結果、本発明にかかる膵臓内分泌細胞用指示薬が、膵臓の内分泌細胞に発現しているソマトスタチン受容体と特異的に結合すること、及び膵臓以外の臓器における当該指示薬の蓄積の大部分が非特異的なものであることを明らかにして、本願発明を想到するに至った。

すなわち、本発明にかかる膵臓内分泌細胞用指示薬は、ソマトスタチン及びソマトスタチンのアナログからなる群より選択されるポリペプチドにおける、ソマトスタチン受容体との結合活性部位以外に位置するアミノ酸に対してのみ金属キレーターが結合されてなる修飾ポリペプチドと、当該金属キレーターに保持された放射性の金属核種と、を含むことを特徴としている。

また、本発明にかかる膵臓内分泌細胞用指示薬は、ソマトスタチン及びソマトスタチンのアナログからなる群より選択される１種類のポリペプチドのアミノ末端に位置するアミノ酸に対してのみＤＯＴＡが直接結合されてなる修飾ポリペプチドと、当該ＤＯＴＡに保持された放射性の金属核種と、を含むことを特徴としている。

上記何れかの構成によれば、膵臓の内分泌細胞に発現したソマトスタチン受容体と特異的に結合し上記放射性の金属核種によって膵臓内分泌細胞を指示する、新規な膵臓内分泌細胞用指示薬を提供することが出来るという効果を奏する。

本発明は、上記膵臓内分泌細胞用指示薬のいずれかを含んでいる糖尿病の診断薬、及び上記膵臓内分泌細胞用指示薬のいずれかを用いた膵臓内分泌細胞量の測定方法をさらに提供する。なお、上記測定方法は、医師による糖尿病の診断を補助するためのデータ収集方法でもあり得る。

本発明は、膵臓の内分泌細胞に発現しているソマトスタチン受容体と特異的に結合し、放射性の金属核種によって膵臓内分泌細胞を指示する、新規な膵臓内分泌細胞用指示薬を提供することが出来るという効果を奏する。

本発明にかかる膵臓内分泌細胞用指示薬の一例である、^６８Ｇａ−ＤＯＴＡ−オクトレオチドが、膵臓の内分泌細胞に発現しているソマトスタチン受容体と特異的に結合する様子を表したＰＥＴ画像を示す図面である。各種臓器等における、上記^６８Ｇａ−ＤＯＴＡ−オクトレオチドの存在量を定量した結果を示すグラフである。本発明にかかる膵臓内分泌細胞用指示薬の一例である、^６８Ｇａ−ＤＯＴＡ−ソマトスタチンが、膵臓の内分泌細胞に発現しているソマトスタチン受容体と特異的に結合する様子を表したＰＥＴ画像を示す図面である。各種臓器等における、上記^６８Ｇａ−ＤＯＴＡ−オクトレオチド及び^６８Ｇａ−ＤＯＴＡ−ソマトスタチンの存在量を定量し比較した結果を示すグラフである。本発明にかかる膵臓内分泌細胞用指示薬の一例である、^６４Ｃｕ−ＤＯＴＡ−オクトレオチドが、膵臓の内分泌細胞に発現しているソマトスタチン受容体と特異的に結合する様子を表したＰＥＴ画像を示す図面である。各種臓器等における、上記^６４Ｃｕ−ＤＯＴＡ−オクトレオチドの存在量を定量した結果を示すグラフである。糖尿病モデルラットにおいて、^６８Ｇａ−ＤＯＴＡ−オクトレオチドが、膵臓の内分泌細胞に発現しているソマトスタチン受容体と特異的に結合する様子を表したＰＥＴ画像を示す図面である。糖尿病モデルラットの各種臓器等における、上記⁶⁸Ｇａ−ＤＯＴＡ−オクトレオチドの存在量（放射線量）を定量した結果を示すグラフである。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

（膵臓内分泌細胞用指示薬）
本発明において、「膵臓内分泌細胞用指示薬（膵臓内分泌細胞用標識薬）」とは、１）ソマトスタチン及びソマトスタチンのアナログからなる群より選択される１種類のポリペプチドにおける、ソマトスタチン受容体との結合活性部位以外に位置するアミノ酸に対してのみ金属キレーターが結合してなる修飾ポリペプチドと、２）当該金属キレーターに保持された放射性の金属核種と、を少なくとも含んでなる。

また、本発明において、特に好適な膵臓内分泌細胞用指示薬とは、１）ソマトスタチン及びソマトスタチンのアナログからなる群より選択される１種類のポリペプチドのアミノ末端に位置するアミノ酸に対してのみＤＯＴＡ（１，４，７，１０−テトラアザシクロドデカン−Ｎ，Ｎ’，Ｎ’’，Ｎ’’’−四酢酸）が直接結合してなる修飾ポリペプチドと、２）当該ＤＯＴＡに保持された放射性の金属核種と、を少なくとも含んでなる。この指示薬は、膵臓内分泌細胞である、膵α（アルファ）細胞、膵β（ベータ）細胞、膵δ（デルタ）細胞、及び膵ＰＰ（膵ペプチド：Pancreatic Polypeptide）細胞に発現するソマトスタチン受容体と特異的に結合する。そして、当該指示薬が有する放射性の金属核種が放出する陽電子と、当該金属核種の近傍に存在する電子との衝突によって生じたγ（ガンマ）線を検出することによってこれら内分泌細胞の存在を指示するＰＥＴプローブである。

本発明において、ソマトスタチンのアナログ（類縁体）とは、ソマトスタチン受容体に対する特異的な結合能を有するが、ソマトスタチンとは異なる化学構造を有する化合物を指す。なお、ソマトスタチン受容体には５つのサブタイプ（それぞれＳＳＴＲ１〜５と呼称される）が知られているが、上記のアナログはその少なくとも一つに対する特異的な結合能を有していればよい。このようなソマトスタチンのアナログとしては、具体的には例えば、オクトレオチド及びオクトレオチド類縁体が挙げられ、また、当該オクトレオチド類縁体として、例えば、〔Ｔｙｒ^３〕−オクトレオチド、バプレオチド（Vapreotide）、ランレオチド（Lanreotide）、〔Ｔｙｒ^３〕−オクトレオテート（Octreotate）、〔Ｔｙｒ^３,Ｔｙｒ⁸〕−オクトレオチド、等が挙げられる（参考文献（１）Storch et al., The Journal of Nuclear Medicine, Vol.46, No.9, 2005：参考文献（２）Reubi et al., European Journal of Nuclear Medicine, Vol.27, No.3, 2000）。また、当該アナログの概念には、ソマトスタチン又はそのアナログに対して所定の化学修飾（例えば、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）修飾等）がなされた化合物も含まれる。生理学的半減期がより長く（すなわち生体内の代謝又は排出の速度が比較的緩やかであり）、比較的長時間にわたる観察に利用可能という観点から、上記例示の中ではオクトレオチド及びオクトレオチド類縁体が特に好ましい。

本発明において、「金属キレーター（金属キレート剤）」とは、ソマトスタチン又はそのアナログに導入することができ、かつ金属を錯化（キレート）して保持可能なあらゆる化学構造を指す。金属キレーターとして、例えば、ＤＯＴＡ、ＤＴＰＡ（ジエチレントリアミン−五酢酸）、及びＨＹＮＩＣ（６−ヒドラジノピリジン−３−カルボン酸）等が例示される（参考文献：Storch et al., The Journal of Nuclear Medicine, Vol.46, No.9, 2005）。これら例示の金属キレーターは何れもカルボキシル基を有し、ソマトスタチン又はそのアナログを構成するアミノ酸が元来有する官能基（例えば、アミノ基、又はヒドロキシル基）との間の縮合反応により「直接結合」されうる。

この代わりに、上記金属キレーターは、ソマトスタチン又はそのアナログに対して、リンカーを介して間接的に結合される（「間接結合」と称する）ものであってもよい。ここで使用可能なリンカーの種類は特に限定されないが、当該リンカーとしては例えば、８−ＡＯＣ（8-aminooctanoic acid）、５−ＡＤＳ（5-amino-3-oxapentyl-succinamic acid）、８−ＡＯＳ（8-amino-3,6-dioxaoctyl-succinamic acid）、ＡＭＢＡ（p-aminobenzoic acid）、Ｇｌｙ-ＡＭＢＡ、Ｇｌｙ−ＡＭ２ＢＡ(Ｇｌｙ-p-aminomethylbenzoic acid)が挙げられる（参考文献：Garrison et al, Bioconjugate Chem. 2008, 19, 1803-1812）。

なお、用いるリンカーの化学構造によっては、本発明にかかる膵臓内分泌細胞用指示薬とソマトスタチン受容体との結合に影響を及ぼす可能性がある。そのため、金属キレーターとソマトスタチン又はそのアナログとを、リンカーを用いずに直接結合する方がより好適な場合もある。

本発明において、ソマトスタチン又はそのアナログにおける、上記金属キレーターが直接的又は間接的に導入される位置は、ソマトスタチン受容体との結合活性部位以外でなければならない。当該結合活性部位に金属キレーターが導入されると、ソマトスタチン受容体との結合活性が大幅に低下するからである。

なお、ソマトスタチン又はそのアナログにおける、ソマトスタチン受容体との結合活性部位は、当業者に公知である。例えば、ソマトスタチンの場合は、Ｃ末端側から数えて７番目〜１０番目のアミノ酸配列（Ｐｈｅ−Ｔｒｐ−Ｌｙｓ−Ｔｈｒ）が結合活性部位である。また、上述したオクトレオチド及びオクトレオチド類縁体では、Ｃ末端側から数えて３番目〜６番目のアミノ酸配列（上記のＰｈｅ−Ｔｒｐ−Ｌｙｓ−Ｔｈｒに相当する配列）が結合活性部位である。従って、本発明では、これら結合活性部位を避けて金属キレーターが導入される。好ましくはこれら結合活性部位からＣ（カルボキシル）末端側、又はＮ（アミノ）末端側により離れて位置するアミノ酸に金属キレーターが導入され、例えば、導入の容易さ（金属キレーターを導入可能なアミノ基が存在している）の観点から、Ｎ末端側のアミノ酸に金属キレーターが導入される。

なお、本発明において、「アミノ末端に位置するアミノ酸に対してＤＯＴＡが直接結合されている」とは、上述の通り、ソマトスタチン又はそのアナログのＮ末端に位置するアミノ酸が元来有する官能基（例えば、アミノ基、又はヒドロキシル基）と、ＤＯＴＡのカルボキシル基との間の縮合反応により、ＤＯＴＡが導入された状態を指す。

本発明において、「放射性の金属核種」としては、^６８Ｇａ、^６４Ｃｕ、等が例示されるが、ＰＥＴプローブとしての用途を考慮すると半減期がより長いという観点から、^６４Ｃｕが特に好ましい。より具体的には、^６４Ｃｕは、その半減期が約１２．７時間と長いため、例えば、^６８Ｇａとは異なる時間帯におけるＰＥＴプローブの集積が観察できる点、１回の合成によって多くの対象（被験者）に投与できる点、及び、遠隔地に搬送してからの使用も可能な点、等の実用上の利点を有する。

本発明の膵臓内分泌細胞用指示薬の剤形は特に限定されないが、一般的には、溶液、又は懸濁液のいずれかの形態にて調製される。当該溶液、又は懸濁液中には、生理的食塩水、又は緩衝液等が含まれうる。

本発明の膵臓内分泌細胞用指示薬は、動物用であり、好ましくは哺乳動物用であり、特に好ましくはヒト用である。ヒト以外の哺乳動物としては、例えば、マウス、ラット、ウサギ等のげっ歯類；マーモセット、カニクイザル、チンパンジー等の霊長類等が挙げられる。これ以外にも、イヌ、ネコ等の愛玩動物（ペット）が使用される。

本発明の膵臓内分泌細胞用指示薬を動物の生体に適用する場合の投与形態としては、種々の経路による注入が好ましいが、これに限定されない。また、体重あたりの投与量も、必要に応じて当業者によって適宜決定され得る。

本発明の膵臓内分泌細胞用指示薬は、必要に応じて、上記修飾ポリペプチド及び放射性の金属核種以外の構成を含みうる。追加されうる構成は、修飾ポリペプチド及び放射性の金属核種と一体化されて組成物をなしてもよく、又は修飾ポリペプチド及び放射性の金属核種とは独立した別個の構成として含まれていてもよい。

例えば、本発明の膵臓内分泌細胞用指示薬は、上記放射性の金属核種を保持している上記修飾ポリペプチドの他にも、放射標識化合物を含んでいてもよい。ただし、品質の安定性に優れるという観点から、放射標識化合物として、上記放射性の金属核種を保持している上記修飾ポリペプチド１種類のみを含むことが好ましい。

また、例えば、本発明の膵臓内分泌細胞用指示薬は、「上記金属核種を保持した上記修飾ポリペプチド（すなわち、金属キレーター（ＤＯＴＡなど）結合ソマトスタチン又はそのアナログ）の腎臓への排出量を調節する調節剤」を含むものであってもよい。ここで、「腎臓への排出量の調節」とは、調節剤を生体に投与しない場合と比較して、上記修飾ポリペプチドの腎臓への排出量を増大させる、又は減少させることを指す。そして、当該調節剤を含むことによって、本発明の膵臓内分泌細胞用指示薬を生体に投与した場合に、当該指示薬が腎臓に非特異的に集積する状態を所望するように調節できる。これにより、より一層特異的に、膵臓内分泌細胞を指示できるという効果を奏する（実施例も参照される）。

上記「調節剤」として、例えば、「多くのタンパク及びペプチドに対するスカベンジャーレセプターであるメガリン（megalin）をブロックするために、正に荷電した化合物」を適宜利用することができ、当該化合物は医薬分野において様々なものが知られている。「調節剤」として使用可能な化合物の具体例としては、リジン、アルギニン、マレイン酸、又はマレイン酸塩（例えば、マレイン酸ナトリウム等）等が例示されるが、腎集積を大幅に低減させることから、マレイン酸又はマレイン酸塩がより好ましい。一方、より低毒性であることから、リジン又はアルギニンがより好ましい。

さらに、本発明は、本発明の膵臓内分泌細胞用指示薬の使用に際して必要な、投与手段（例えば、注射器等）、使用マニュアル（電子媒体に格納されたものでもよい）等と、膵臓内分泌細胞用指示薬とを組合わせたキットを提供し得る。

本発明の膵臓内分泌細胞用指示薬は、上記のように、ソマトスタチン又はソマトスタチンのアナログにおける、ソマトスタチン受容体との結合活性部位以外に位置するアミノ酸に対してのみ金属キレーターが結合している構成をとる。そのため、ソマトスタチン受容体との特異的な結合能に実質的な影響が生じる虞が低減されている。よって、ソマトスタチン受容体に対する特異的な結合能に優れた指示薬となる。

本発明の膵臓内分泌細胞用指示薬の好適例は、ソマトスタチン又はそのアナログのアミノ末端に位置するアミノ酸に対してのみＤＯＴＡが導入された構成をとるため、ソマトスタチン受容体との特異的な結合能に実質的な影響がない。よって、リンカーを介してＤＯＴＡを導入した構成、又は、ソマトスタチン等のＮ末端以外に位置するアミノ酸に対してＤＯＴＡが導入された構成、等と比較して、ソマトスタチン受容体に対する特異的な結合能によりいっそう優れた指示薬となる。

また、本発明の膵臓内分泌細胞用指示薬は、膵臓以外の臓器（特に腎臓）において、その大部分が非特異的に蓄積する。すなわち、膵臓以外の臓器では、本発明の膵臓内分泌細胞用指示薬の蓄積が見られる場合でも、ソマトスタチン受容体との特異的な結合の割合は比較的低く、物質代謝の過程において一時的に蓄積している割合が比較的多い。そのため、例えば、１）膵臓内分泌細胞用指示薬を被験者に投与した後、体内の蓄積を観察するタイミングを調整する（投与後、比較的長時間を経過した後に観察する場合には、半減期の比較的長い^６４Ｃｕ等が好ましく選択される）、又は、２）膵臓内分泌細胞用指示薬の投与前後、又は投与と同時に、上記したマレイン酸等の調節剤を被験者に投与する（上記したように、調節剤が膵臓内分泌細胞用指示薬の一構成である場合も含まれる）、ことによって、より一層、膵臓の内分泌細胞観察用の指示薬として好適に使用可能となる。なお、上記１）又は２）の処理は必須ではなく、必要に応じて行なえばよい。

本発明の膵臓内分泌細胞用指示薬（膵臓内分泌細胞用標識薬）をＰＥＴプローブ（ＰＥＴ用分子プローブ）として用いれば、非常に低侵襲な、膵臓内分泌細胞の観測を実現することができる。一例として、本発明の膵臓内分泌細胞用指示薬を動物の生体に投与する投与工程と、投与工程に引き続いて、生体内の膵臓内分泌細胞用指示薬から放射されているガンマ線量を測定する測定工程と、を含む膵臓内分泌細胞量の測定方法が挙げられる。なお、上記投与工程及び測定工程間の時間的間隔は、必要に応じて当業者によって適宜設計され得るが、一例としては１０分以上で９０分以下の範囲内である。また、上記測定工程では、通常、陽電子断層撮像装置を用いたイメージング（画像化）が用いられる。ここで測定された膵臓内分泌細胞量は、例えば糖尿病予備群の診断、又は膵臓内分泌細胞を移植（膵臓移植、又は膵島細胞移植を含む）した際の生着具合等の判定材料として使用され、この他に悪性腫瘍の処置のために部分的に切除された膵の残存部分における膵β細胞量の測定にも使用できる。なお、上記測定方法は、医師による診断を補助するためのデータ収集方法でもあり得、この場合、上記投与工程は必須ではなく、上記測定工程を含んでいればよい。

また、１）膵臓内分泌細胞にしめる膵β細胞の割合が極めて高いこと（ヒトでは約６０％から７０％程度）、及び２）膵β細胞は他の膵臓内分泌細胞と比較してソマトスタチン受容体が高発現していることから、本発明の膵臓内分泌細胞用指示薬は専ら膵β細胞を指示する薬剤（例えば、膵β細胞量を観察するＰＥＴプローブ）ともなりうる。さらに、１型糖尿病及び２型糖尿病の患者（いずれも顕在化前の者も含む）では膵β細胞の数の顕著な減少が見られることから、本発明の膵臓内分泌細胞用指示薬は、「糖尿病の診断薬（糖尿病の検査薬）」として用いることができる。

なお、本発明において「糖尿病の診断薬」とは、１型糖尿病及び２型糖尿病の発症の有無、又は発症可能性（顕在化する危険性）を、膵臓内分泌細胞量（専ら膵β細胞量）を指標として判定する薬剤を広く指す。これら判定に際しては、「膵β細胞量の減少」を糖尿病の発症「有り」、又は発症可能性「有り」の判定材料とする。膵β細胞量の減少は、例えば、１）診断対象動物における膵β細胞量の経時的な変化の把握、又は、２）診断対象動物と同等の基準動物（同一種、同一性別、及び略同一年齢）における膵β細胞量（基準値）との比較によって判定可能である。

本発明の「糖尿病の診断薬」を用いれば、例えば血糖値の上昇以前に（糖尿病の症状が顕在化する以前に）病状の進行を把握することも可能となる。これにより、例えば、早期発見に基づく糖尿病の予防（生活改善指導など）、糖尿病の早期治療、病状の進行抑止若しくは重症化の阻止、病状の進行遅延、又は糖尿病の治療効果の確認等を行ないうる。

なお、上記説明した本発明の優れた点は、後述する実施例により、より一層具体的に把握することができる。

（膵臓内分泌細胞用指示薬の合成例）
本発明の膵臓内分泌細胞用指示薬は、公知のペプチドの固相合成法、及びペプチドに対する金属キレーターの公知の導入法を適宜組合わせて合成可能である。すなわち、金属キレーターを導入したいアミノ酸残基以外を反応保護基によって保護したペプチドを固相合成し、当該ペプチドに対して金属キレーターを導入すればよい。例えば、金属キレーターであるＤＯＴＡを〔Ｔｙｒ^３〕−オクトレオチド（ＴＯＣ）に導入した実験例等が示された「参考文献：Tetrahedron Letters 44 (2003) 2393-2396」の記載に準じて合成することができる。

この他に、本発明の特に好適な膵臓内分泌細胞用指示薬を合成する方法として、例えば、１）保護基を有していないＤＯＴＡとジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）とを混合した混合液を作製する第１のステップと、２）公知のペプチド固相合成法により固相合成した固相担体上のソマトスタチン又はソマトスタチンのアナログと、該混合液とを接触させて、そのアミノ末端に位置するアミノ酸に対してＤＯＴＡが直接結合してなる修飾ポリペプチドを作製する第２のステップと、３）当該修飾ポリペプチドが有するＤＯＴＡに放射性の金属核種をキレート化（錯化）する第３のステップとを含む、方法により製造することができる。

ここで、保護基を有していないＤＯＴＡとは、１，４，７，１０−テトラアザシクロドデカン−Ｎ，Ｎ’，Ｎ’’，Ｎ’’’−四酢酸のことであり、下記式に示されるものである。ＤＯＴＡは、公知の方法で合成してもよく、又は市販品を購入してもよい。

上記第１のステップは、活性化剤を用いてＤＯＴＡを活性化する処理を含むことが好ましい。本明細書において「ＤＯＴＡを活性化する処理」としては、例えば、ＤＯＴＡを適当な活性エステル化成分（例、コハク酸イミドなどのＮ−ヒドロキシアミン類、フェノール類）と反応させることによって反応性エステルを形成させる処理などが挙げられる。

上記第２のステップでは、例えば、公知のペプチド固相合成法によってソマトスタチン又はソマトスタチンのアナログを合成する過程で、そのアミノ末端以外に位置するアミノ酸の官能基を保護しておく。これにより、ソマトスタチン等のアミノ末端に位置するアミノ酸のみにＤＯＴＡを直接結合可能な状態とする。なお、第２のステップにおける「接触」は、ＤＯＴＡと、ＤＯＴＡが導入されるソマトスタチン又はそのアナログとの化学反応を生じさせることが可能な処理であれば特に限定されない。

上記第３のステップにおける「キレート化」は、ＤＯＴＡと金属核種とをキレート化するための公知の方法を適宜採用すればよい。

上記例示した合成法に従えば、ソマトスタチン又はそのアナログのアミノ末端に位置するアミノ酸のみにＤＯＴＡが導入されるため、単一の放射標識化合物からなる「膵臓内分泌細胞用の指示薬」を確実に合成可能である。よって、例えば、指示薬及び診断薬としての品質安定性の問題が生じない。

（好ましい構成）
本発明にかかる膵臓内分泌細胞用指示薬は、品質の安定性に優れるという観点から、放射標識化合物として、上記金属核種を保持した上記修飾ポリペプチド１種類のみを含むことが好ましい。

本発明にかかる膵臓内分泌細胞用指示薬は、さらに、上記金属核種を保持した上記修飾ポリペプチドの腎臓への排出量を調節する調節剤を含んでもよい。

上記の構成によれば、上記修飾ポリペプチドの腎臓への排出量の調節を通じて、特に当該修飾ポリペプチドの腎臓における集積量が調節される。これにより、本発明にかかる膵臓内分泌細胞用指示薬を用いて、より一層特異的に膵臓内分泌細胞を指示することができる。なお、「腎臓への排出量の調節」は、排出量を増大させるものであっても、減少させるものであってもよい。例えば、排出量を増大させた場合には、次いで排尿を伴うことによって腎臓における非特異的な集積の影響を短時間に低減させることができる。

本発明にかかる膵臓内分泌細胞用指示薬は、上記構成のいずれかにおいて、上記ポリペプチドがオクトレオチドであることが好ましい。

上記構成によれば、比較的長時間にわたる観察に利用可能な膵臓内分泌細胞用指示薬を提供できる。

本発明にかかる膵臓内分泌細胞用指示薬は、半減期がより長いという観点から、上記構成のいずれかにおいて、上記金属核種が、⁶⁴Ｃｕであることがより好ましい。

本発明について、以下の実施例等に基づいてより具体的に説明するが、本発明はこれに限定されない。

〔合成例１：膵臓内分泌細胞用指示薬の合成例〕
（１）^６８Ｇａ−ＤＯＴＡ−ソマトスタチンの合成
コハク酸イミド２ｍｇと１−エチル３−（ジメチルアミノプロピル）カルボジイミド４ｍｇをＤＭＳＯ２ｍＬに溶解し、そこにＤＯＴＡ（金属キレーター）を８ｍｇ加えて室温において３時間にわたって攪拌し活性化反応を行った。

Fmoc-Cys(Trt)-(2-Cl)トリチル樹脂３００ｍｇ（０．５２ｍｍｏｌ／ｇ）を出発原料にソマトスタチンを標準的なＦｍｏｃ固相合成法により合成し、H-Ala-Gly-Cys(Trt)-Lys(Boc)-Asn(Trt)-Phe-Phe-Trp(Boc)-Lys(Boc)-Thr(tBu)-Phe-Thr(tBu)-Ser(tBu)-Cys(Trt)-(2Cl)Trt樹脂を得た。

そこに上記で得た活性化反応懸濁液２ｍＬ、Ｎ−メチルピロリドン２ｍＬおよびジイソプロピルアミンを１００μＬ加え、１時間室温で攪拌した。これによりソマトスタチンのアミノ末端にあるアラニンのアミノ基にＤＯＴＡを導入できる。この反応を５回繰り返し行い、ニンヒドリン反応にて固相樹脂上に未反応のアミノ基がほぼないことを確認した。反応後の樹脂をメタノールを用いて洗浄し、減圧乾燥した。

乾燥した樹脂５０ｍｇをトリイソプロピルシラン１０μＬ、エタンジチオール２５μＬ、水２５μＬ、トリフルオロ酢酸（ＴＦＡ）９４０μＬを含む溶液で２時間室温にて処理し、脱保護と樹脂からの切り出しとを行った。反応後、冷エーテル５ｍＬで粗ペプチドを沈殿させ、その沈殿をアセトニトリル水溶液に溶かして逆相ＨＰＬＣにて精製を行った。精製後、リン酸緩衝液（ｐＨ＝７．４）中に５％（ｖ/ｖ）のＤＭＳＯを加えジスフィルド結合を形成し逆相ＨＰＬＣにて精製を行った。なお、ＤＯＴＡ−ソマトスタチンの同定には質量分析装置を用い、分子量が計算値と一致することを確認した。

次に、^６８Ｇｅ／^６８Ｇａジェネレーターから^６８ＧａＣｌ_３を得た。得られた^６８ＧａＣｌ_３を１ＭＨＥＰＥＳ緩衝液中で９５℃、ｐＨ３．５の条件でＤＯＴＡ−ソマトスタチンと１５分間反応させ（錯形成させ）^６８Ｇａ−ＤＯＴＡ−ソマトスタチンを含む反応液を得た。得られた反応液をＣ１８固相抽出カラムを用いて精製後、エタノールで抽出して、診断薬となる最終的化合物^６８Ｇａ−ＤＯＴＡ−ソマトスタチンを得た。この方法によって得られた^６８Ｇａ−ＤＯＴＡ−ソマトスタチンの比放射能は約３０ＧＢｑ／μｍｏｌであった。

（２）^６８Ｇａ−ＤＯＴＡ−オクトレオチドの合成
Ｆｍｏｃ固相合成法を行なう際に、出発原料としてThr(tBu)-ol-(2Cl)Trt樹脂３００ｍｇ（０．２０ｍｍｏｌ／ｇ）を用い、D-Phe-Cys(Trt)-Phe-D-Trp(Boc)-Lys(Boc)-Thr(tBu)-Cys(Trt)-Thr(tBu)-ol-(2Cl)Trt樹脂を得た点以外は、上記の「^６８Ｇａ−ＤＯＴＡ−ソマトスタチン」の合成に準じて、^６８Ｇａ−ＤＯＴＡ−オクトレオチドを合成した。この方法によって得られた^６８Ｇａ−ＤＯＴＡ−オクトレオチドの比放射能は約３０ＧＢｑ／μｍｏｌであった。

（３）^６４Ｃu−ＤＯＴＡ−オクトレオチドの合成
上記の「^６８Ｇａ−ＤＯＴＡ−オクトレオチド」の合成に従い、オクトレオチドのアミノ末端に位置するアミノ酸のアミノ基にＤＯＴＡが導入されたＤＯＴＡ−オクトレオチドを合成した。

次に、医療用小型加速器（商品名CYPRIS HM-12（住友重機械工業社製））を用い、ニッケルをターゲットとした常法に従い^６４ＣｕＣｌ_２を得た。得られた^６４ＣｕＣｌ_２を５Ｍ酢酸ナトリウム緩衝液中で４０℃、ｐＨ５．８の条件でＤＯＴＡ−オクトレオチドと１５分間反応させ（錯形成させ）^６４Ｃｕ−ＤＯＴＡ−オクトレオチドを含む反応液を得た。得られた反応液をＣ１８固相抽出カラムを用いて精製後、エタノールで抽出して、診断薬となる最終的化合物^６４Ｃｕ−ＤＯＴＡ−オクトレオチドを得た。この方法によって得られた⁶⁴Ｃｕ−ＤＯＴＡ−オクトレオチドの比放射能は約７０ＧＢｑ／μｍｏｌであった。

〔実施例１：健常ラットでのＰＥＴ撮像（１）〕
合成例１にて得られた^６８Ｇａ−ＤＯＴＡ−オクトレオチド（膵臓内分泌細胞用指示薬（以下、「ＰＥＴプローブ」））１ｎｍｏｌ（約３０ＭＢｑ）を５００μｌの生理食塩水に溶解し、正常血糖値を示す７週齢のオスのSprague Dawley種ラットにイソフルラン麻酔下で静脈内に投与した。次いで、陽電子断層撮像装置（商品名microPET Focus220 （SIEMENS社製））で当該ラットの腹部を撮像した。撮像時間は投与後から９０分間である。

なお、撮像結果からの画像の再構成はASIPro（SIEMENS社製のソフトウェア）を用いて次のように行った。ＰＥＴプローブの投与直後は当該プローブが拡散中である。よって、投与後１０分程度の間に撮像した画像で見られるＰＥＴプローブの集積は、ソマトスタチン受容体と特異的結合したものよりも血中にある未結合のＰＥＴプローブの影響が強い。このため、ＰＥＴプローブの投与後１０分から９０分までに得られたデータをMaximum a Posteriori Expectation Maximization法（MAP-EM法：参考文献／Qi J, Leahy R, Resolution and noise properties of MAP reconstruction for fully 3-D PET, IEEE Trans Med Imag vol 19, 493-506(2000)）にて画像再構成を行った。

再構成した画像を図１中の（Ａ）に示す。同図に示すように、主に膵臓、腎臓、及び肝臓において膵臓内分泌細胞用指示薬（以下、「ＰＥＴプローブ」）の集積が見られた。なお、図１中の（Ａ）で、膵臓は、各画像の外縁部に示す対向する白線同士を結んだ十字の交点に位置している。

また、撮像が済んだ上記ラットから臓器等を摘出し、血液（blood）、心臓（heart）、肺（lung）、脾臓（spleen）、肝臓（liver）、腎臓（kidney）、膵臓（pancreas）、筋肉（muscle）、及び脂肪(fat)中に存在するＰＥＴプローブを定量した。具体的には、摘出した各臓器等の放射活性をガンマカウンターを用いて測定した。定量の結果は、図２中、「ビークル」として示すが、図１中の（Ａ）に示した結果をよく反映していた。

〔実施例２：ＰＥＴプローブの特異性の確認〕
ブロッキング実験；
本実施例でのブロッキング実験とは、ＰＥＴプローブの約１０００倍量にあたる大量の非標識体を前投与してソマトスタチン受容体を飽和させ、ＰＥＴプローブの結合が阻害されるかどうかを検証したものである。当該実験の結果、ＰＥＴプローブの結合が阻害される場合、ＰＥＴプローブはソマトスタチン受容体に特異的に結合していると評価される。

具体的には、正常血糖値を示す７週齢のオスのSprague Dawley種ラットに対し、２００μlの生理食塩水に溶解した１ｍｇのオクトレオチド（非標識）を、イソフルラン麻酔下で静脈内に投与した。その１分後に、^６８Ｇａ−ＤＯＴＡ−オクトレオチド（ＰＥＴプローブ）１ｎｍｏｌ（約３０ＭＢｑ）を３００μＬの生理食塩水に溶解し、イソフルラン麻酔下で静脈内に投与した。次いで、陽電子断層撮像装置（商品名microPET Focus220 （SIEMENS社製））で当該ラットの腹部を撮像した。撮像時間は投与後から９０分間である。また、撮像結果からの画像の再構成は実施例１と同様に行なった。再構成した画像を図１中の（Ｂ）に示す。同図に示すように、腎臓及び肝臓ではＰＥＴプローブの集積が見られた一方で、膵臓ではＰＥＴプローブの集積が顕著に減少していた。

また、実施例１と同様に、撮像が済んだ上記ラットから臓器等を摘出し、各臓器等に存在するＰＥＴプローブを定量した。定量の結果は、図２中、「ブロッキング」として示すが、図１中の（Ｂ）に示した結果をよく反映し、膵臓ではブロッキングによりＰＥＴプローブの蓄積が約９６．６％の減少していた。

〔実施例３：健常ラットでのＰＥＴ撮像（２）〕
合成例１にて得られた⁶⁸Ga−ＤＯＴＡ−ソマトスタチン（膵臓内分泌細胞用指示薬（以下、「ＰＥＴプローブ」））を、実施例１と同様に、正常血糖値を示す７週齢のオスのSprague Dawley種ラットに投与した。次いで、実施例１の方法に従い、当該モデルラットの腹部のＰＥＴ撮像、及び画像の再構成を行なった。再構成した画像を図３に示す。同図に示すように、主に膵臓、腎臓、及び肝臓においてＰＥＴプローブの集積が見られた。なお、図３中で、膵臓は、各画像の外縁部に示す対向する白線同士を結んだ十字の交点に位置している。

また、実施例１と同様に、撮像が済んだ上記ラットから臓器等を摘出し、各臓器等に存在するＰＥＴプローブを定量した。定量の結果は、図４中、「Ｇａ−ソマトスタチン」として示す。さらに、参照のため、実施例１で用いたＰＥＴプローブの結果（すなわち図２中「ビークル」として示すデータ）を、図４中に「Ｇａ−オクトレオチド」として併記する。

図４に示すように、実施例１及び２の測定条件下では、^６８Ｇａ−ＤＯＴＡ−ソマトスタチンよりも^６８Ｇａ−ＤＯＴＡ−オクトレオチドの方が、膵臓での蓄積量がより多く、かつ腎臓での蓄積（非特異的集積）量がより少なかった。この結果は、本発明の膵臓内分泌細胞用指示薬を構成するポリペプチドはソマトスタチンよりオクトレオチドがより好ましい場合があることを裏付ける。

〔実施例４：健常ラットでのＰＥＴ撮像（３）、及びマレイン酸塩投与の影響〕
（１）合成例１にて得られた^６４Ｃｕ−ＤＯＴＡ−オクトレオチド（膵臓内分泌細胞用指示薬（以下、「ＰＥＴプローブ」））を、実施例１と同様に、正常血糖値を示す７週齢のオスのSprague Dawley種ラットに投与した。次いで、実施例１の方法に従い、当該モデルラットの腹部のＰＥＴ撮像、及び画像の再構成を行なった。ただし、ＰＥＴ撮像は、ＰＥＴプローブの投与後２４０分間行い、当該プローブの投与後１０分から２４０分までに得られたデータを画像再構成に用いた。再構成した画像を図５に示す。同図に示すように、主に膵臓、腎臓、及び肝臓においてＰＥＴプローブの集積が見られた。なお、図５中で、膵臓は、各画像の外縁部に示す対向する白線同士を結んだ十字の交点に位置している。

また、実施例１と同様に、撮像が済んだ上記ラットから臓器等を摘出し、各臓器等に存在するＰＥＴプローブを定量した。定量の結果は、図６中、「マレイン酸塩無」として示す。

（２）マレイン酸塩投与の影響
^６４Ｃｕ−ＤＯＴＡ−オクトレオチド（ＰＥＴプローブ）を溶解する５００μＬの生理的食塩水中に、マレイン酸ナトリウム（マレイン酸塩／調節剤）２００ｍｇ／ｍＬの濃度の溶液をラット体重あたり４００ｍｇ／ｋｇ投与した以外は、本実施例４の（１）の方法に従って、正常血糖値を示す７週齢のオスのSprague Dawley種ラットにＰＥＴプローブを投与した。次いで、本実施例４の（１）の方法に従い、当該ラットの腹部のＰＥＴ撮像、及び画像の再構成を行なった。

次いで、本実施例４の（１）の方法と同様に、撮像が済んだ上記ラットから臓器等を摘出し、各臓器等に存在するＰＥＴプローブを定量した。定量の結果は、図６中、「マレイン酸塩有」として示す。

図６に示すように、マレイン酸塩を投与すれば、膵臓での蓄積量がやや多く、かつ腎臓での蓄積（非特異的集積）量がより少なくなった。この理由は主に、マレイン酸の薬理作用（糸球体内の血管を収縮させる）により、腎臓の糸球体への血流量が減少して、ＰＥＴプローブの腎臓への排出量が減少したためと推測される。

〔実施例５：糖尿病モデルラットへの適用〕
薬剤誘発糖尿病モデルラットを用いたＰＥＴ撮像；
膵β細胞を特異的に破壊するストレプトゾチン（Streptozotocin （ＳＴＺ））を、体重あたり７０ｍｇ／ｋｇの用量でラットの腹腔内に投与して、膵β細胞が破壊された糖尿病モデルラットを作成した。次いで、実施例１の方法に従い、当該モデルラットに、^６８Ｇａ−ＤＯＴＡ−オクトレオチド（ＰＥＴプローブ）を静脈内投与した。次いで、実施例１の方法に従い、当該モデルラットの腹部のＰＥＴ撮像、及び画像の再構成を行なった。再構成した画像を図７に示す。同図に示すように、腎臓及び肝臓ではＰＥＴプローブの集積が見られた一方で、膵臓ではＰＥＴプローブの集積が顕著に減少していた。

また、実施例１と同様に、撮像が済んだ上記モデルラットから臓器等を摘出し、各臓器等に存在する放射線量を定量した。定量の結果は、図８に示す。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明は、膵臓内分泌細胞量の測定、及び糖尿病の診断に利用することができる。

Claims

ソマトスタチン及びソマトスタチンのアナログからなる群より選択されるポリペプチドのアミノ末端に位置するアミノ酸に対してのみＤＯＴＡ（１，４，７，１０−テトラアザシクロドデカン−Ｎ，Ｎ’，Ｎ’’，Ｎ’’’−四酢酸）が直接結合している修飾ポリペプチドと、当該ＤＯＴＡに保持された放射性の金属核種と、を含んでおり、
上記金属核種を保持している上記修飾ポリペプチドの腎臓への排出量を調節する調節剤をさらに含んでおり、当該調節剤は、リジン、アルギニン、マレイン酸またはマレイン酸塩であり、
上記ポリペプチドがオクトレオチドであり、
上記金属核種が、 ⁶⁴ Ｃｕであることを特徴とする、膵臓内分泌細胞用指示薬。
上記金属核種を保持している上記修飾ポリペプチド１種類のみを、放射標識化合物として含んでいる、請求項１に記載の膵臓内分泌細胞用指示薬。
請求項１又は２に記載の膵臓内分泌細胞用指示薬を含んでいる糖尿病の診断薬。
動物の体内に存在している、請求項１又は２に記載の膵臓内分泌細胞用指示薬から放射されているガンマ線量を測定する工程を含んでいることを特徴とする膵臓内分泌細胞量の測定方法。