JP2020060544A - アルファ線核医学治療剤の安全性評価方法およびスクリーニング方法 - Google Patents

Abstract

【課題】アルファ線核医学治療剤の安全性評価手法、スクリーニング方法、及びこれらの方法を用いたアルファ線核医学治療剤の非臨床段階から臨床段階へ移行するトランスレーショナル・リサーチ方法の提供。【解決手段】アルファ線放出核種としてアスタチン２１１、アクチニウム２２５を用いた、アルファ線核医学治療剤投与後の第１時点、および第２時点において、血液学的検査、血液生化学検査および病理組織学的検査を行うことを特徴とする前記非臨床安全性評価方法。【選択図】なし

Description

本発明は、アルファ線核医学治療剤の安全性評価手法、スクリーニング方法、及びこれらの方法を用いたアルファ線核医学治療剤を非臨床段階から臨床段階へ移行するトランスレーショナル・リサーチ方法に関する。
なお、本発明は、国立研究開発法人科学技術振興機構産学共創プラットフォーム共同研究推進プログラムにおける成果である。

分子標的抗がん剤の登場によって、がん治療の著効率の向上が図られたが、未だに、難治性の進行がんでは有効な治療法が求められている。がんにまつわるシグナル伝達経路上の分子をターゲットとするアプローチは、分子標的薬と呼ばれ、がん細胞が提示する抗原に反応する抗体によるアプローチとともに、現在のがん治療薬の主流となっている。しかし、これまで見出されてきたがん／腫瘍抗原をターゲットとする抗体だけでは、がんに対して高い細胞障害作用が得られなかったこと、とくに固形がんでは多くのがん抗原が抗体医薬品のターゲットにはなり得ていないと指摘されている。その大きな要因として固形がんでは抗体が腫瘍細胞の内部まで到達できずに効果が限定的なため、十分ながん抑制作用が得られないことがその大きな要因と考えられている。

このようながん抗原であっても強い細胞障害性を持つ薬物を抗体に結合させることにより、強力な細胞障害作用が発揮される可能性がある。抗体薬物複合体（Ａｎｔｉｂｏｄｙ−Ｄｒｕｇ−Ｃｏｎｊｕｇａｔｅ： ＡＤＣ）と呼ばれるアプローチであり、最新の免疫チェックポイント阻害薬をはじめとする癌免疫のアプローチと並んで、画期的な創薬アプローチと考えられている。アルファ線核医学治療Ｔａｒｇｅｔｅｄ Ａｌｐｈａ Ｔｈｅｒａｐｙ （ＴＡＴ）では、アルファ線放出核種を細胞障害性薬物として用い、抗体等の標的化分子と結合させることで、がん細胞等を選択的に殺傷することで疾患を治療する。ＡＤＣは腫瘍細胞に取り込まれた後、抗体と薬物をリソソーム内酵素により切断する必要があるが、アルファ線放出核種の物理学的半減期が短いことから抗体とアルファ線放出核種は自然に解裂するので、ＡＤＣのような人工的に切断する余分な分子設計は不要である。アルファ線核医学治療の利用により、飛躍的に治療効果を向上させることが期待されている。

一方、１９９０年から２０００年初頭に承認された抗体医薬は特許切れを迎えて、これら抗体のバイオ後続品（バイオシミラー）がＲＩ核医学治療剤としてより強力な治療剤として提供されようとしている。具体的には、ｂｅｖａｃｉｚｕｍａｂ、ｒｉｔｕｘｉｍａｂ、ｔｒａｓｔｕｚｕｍａｂといった３つのベータ線放射核医学治療剤が開発中である。また、数多くの抗体抗がん剤の開発される中で効果不十分により開発中止に至った抗体抗がん剤の再活用（ｒｅ−ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ）として、ＲＩ核医学治療剤が注目されている。例えば、抗体薬としては一旦開発中止に至った抗体のうち、８種の抗体が米国ＮＩＨの資金援助を受けてベータ線放射核医学治療剤としての臨床試験が進行中である。

これら従来実用化されてきた、ベータ線を放出する^１３１Ｉ、^９０Ｙ等のＲＩを用いたベータ線核医学治療として、^１３１Ｉによる甲状腺癌治療、^９０Ｙ及び^１３１Ｉ標識抗体による非ホジキンリンパ腫治療が行われてきたが、ベータ線放出核種は腫瘍細胞のＤＮＡ一重鎖を破壊するのみであり、細胞によるＤＮＡ修復のために腫瘍の死滅には至りにくいという欠点を有していた。

これに対して、アルファ線放出核種を用いるアルファ線核医学治療では、極めて強い線エネルギーが付与され腫瘍細胞のＤＮＡ二重鎖が破壊され腫瘍細胞を死滅に至らせることができる。当該アルファ線放出核種と高効率ターゲティング技術を組み合わせることにより、がん細胞を選択的に攻撃し、治療効果が高く副作用の少ない療法を提供することができる。例えば、アルファ線放出核種として、アクチニウム^２２５ＡｃとＰｒｏｓｔａｔｅ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ａｎｔｉｇｅｎ（ＰＳＭＡ）を標的化分子として組み合わせたアクチニウム^２２５Ａｃ−ＰＳＭＡによる前立腺がん治療は、劇的な治療効果を示し非常に注目されている（非特許文献１、２）。また、アルファ線放出核種としてアスタチン^２１１Ａｔを用い、これにより標識した低分子リガンドあるいは抗体や抗体フラグメントの研究も進められている（非特許文献３）。

アルファ線放出核種のアスタチン^２１１Ａｔあるいはアクチニウム^２２５Ａｃを結合して、その強いＤＮＡ障害性を付与することにより抗腫瘍活性の増強を図る、抗がん剤のルネサンスとも言える新しいビジネス領域が予期されており、利用可能な化合物構造の多様性を考慮すると、多様ながんの治療に対応できるものと期待されている。これまでに蓄積された非臨床・臨床の膨大なデータを有効に活用することで、難治性の進行がんに有効な抗がん剤を成功に導ければ、多くのがん患者の命を救うことが可能となるだけではなく莫大な収益を生み出すことが期待されている。

これらアルファ線核医学治療剤の実用化において重要なプロセスの１つが、一般医薬品の開発と同様に、ヒトを治療対象とする臨床試験を行う前の、動物を用いた非臨床薬理試験系、及び薬物動態試験系を利用した、薬剤の安全性の評価である。

このような医薬品の安全性評価試験基準に関して、厚生労働省から「医薬品の臨床試験および承認申請の非臨床安全性試験」としてＩＣＨ Ｍ３（Ｒ２）（薬食審査０２１９−４、平成２２年２月１９日）の他、特定の種類の薬剤について、例えば「抗悪性腫瘍薬の非臨床評価」（薬食審査０６０４−１、平成２２年６月４日）としてＩＣＨ Ｓ９、「バイオテクノロジー応用医薬品の非臨床安全性評価」（薬食審査０３２３−１、平成２４年３月２３日）としてＩＣＨ Ｓ６（Ｒ１）がそれぞれ発出されている。

このような非臨床安全性評価は、１）ヒトに適用する際の安全な初回投与量とその後の増量計画を設定すること、２）毒性の標的となる恐れのある臓器を特定し、その毒性が可逆的なものであるか検討を行うこと、３）臨床でのモニタリングを実施する際の安全性の評価項目を見出すこと、を目的としており（前掲「バイオテクノロジー応用医薬品の非臨床安全性評価」を参照）、医薬品開発において重要な役割を担っている。

現在、アルファ線核医学治療の抗がん作用のメカニズムとして、（１）ＤＮＡ二重鎖切断、（２）酸化ストレス、（３）生物学的バイスタンダー効果、そして、（４）アブスコパル効果と呼ばれる免疫作用が想定されている（表３）。
表３ ＲＩ核医学治療の抗がん作用のメカニズム

アクチニウム^２２５Ａｃ標識あるいはアスタチン^２１１Ａｔ標識した薬剤等を用いたアルファ線核医学治療では、従来、（１）ＤＮＡ二重鎖切断による直接作用の寄与が大きいと考えられていた。しかし、抗がん作用は比較的長期間に及ぶデータが得られていることから、上記作用メカニズムのうち、（３）生物学的バイスタンダー効果や（４）アブスコパル効果と呼ばれる免疫作用の寄与が大きいのではないかとも考えられている。薬剤の有効性と安全性は密接に関連しており、安全性評価に当たっては、（３）や（４）による遅延型の毒性発現にも注意を払う必要性が示唆されている。

Ｊ． Ｎｕｃｌｅａｒ Ｍｅｄｉｃｉｎｅ，２０１６，Ｖｏｌ．５７，Ｎｏ．１２，ｐｐ．１９４１−１９４４． Ｊ Ｎｕｃｌｅａｒ Ｍｅｄ．２０１８，ｐｐ．１−１６． ＰＨＡＲＭ ＴＥＣＨ ＪＡＰＡＮ，２０１７，Ｖｏｌ．３３，Ｎｏ．９，ｐｐ．９５−１０７

従来、放射性医薬品について安全性試験を行う際には、放射線標識される被験物質を各ＲＩに対応する安定同位体で標識したうえで動物に投与し毒性を評価している。例えば、ポジトロン放出核種で標識したＰＥＴ薬剤やガンマ線放出核種で標識したＳＰＥＣＴ薬剤といった放射性医薬品にはマイクロドーズ（ＭＤ）・早期探索的臨床試験ガイダンスが適応され得る（厚生労働省医薬食品局審査管理課長、マイクロドーズ臨床試験の実施に関するガイダンス、薬食審査発第０６０３００１号、平成２０年６月３日、厚生労働省医薬食品局審査管理課長、医薬品の臨床試験及び製造販売承認申請のための非臨床安全性試験の実施についてのガイダンス、薬食審査発０２１９第４号、平成２２年２月１９日）、その安全性試験では、げっ歯類（マウスあるいはラット）を用いる拡張型単回投与毒性試験によって毒性学的評価を実施しているが、当該試験においては、ＰＥＴ核種やＳＰＥＣＴ核種に代わり安定同位体で標識した被験物質が用いられている。

このように、安定同位体が存在する核種であれば、非放射性の安定同位体を用いた被験物質を大量に合成したうえで、ＲＩ規制のない一般の安全性試験施設において毒性試験を実施することができる。

ところが、アルファ線核医学治療に用いるアクチニウムおよびアスタチンには安定同位体が存在しないことから、上記従来放射性医薬品の安全性試験において用いられてきた手法を採用することができないという問題点があった。

また、臓器微細構造や細胞レベルの大きさを持つミクロなターゲットに対する線量（ミクロ線量）の定量的な評価もある程度可能となりつつあるものの（Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｍｅｄｉｃｉｎｅ Ｂｉｏｌｏｇｙ，２０１２，ｖｏｌ．５７， ｎｏ．１０，ｐｐ．３２０７−３２２２、Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｍｅｄｉｃｉｎｅ Ｂｉｏｌｏｇｙ，２０１２，ｖｏｌ．５７，ｎｏ．１３，ｐｐ．４４０３−４４２４等）、ミクロ線量は平均値だけでなくその分散が重要となるため、確率密度関数で表現する必要があり、従来の方法をそのまま医療現場に導入することは困難であった。したがって、ミクロ線量の確率密度分布から細胞生存率、腫瘍制御確率（ＴＣＰ）、正常組織障害確率（ＮＴＣＰ）等の生物影響を推定し、それと等価な影響を与える光子線量（生物学的線量若しくは光子等効果線量と呼ぶ。単位はＧｙＥ）に変換する手法を開発することが求められていた。なお、現在のアルファ線核医学治療でも、ＧｙＥ単位で線量を評価しているが、これは、吸収線量に経験的な生物学的効果比（Ｒｅｌａｔｉｖｅ Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ：ＲＢＥ）を乗じたものであり（主にＲＢＥ５）、マイクロドジメトリーに基づく量ではない。

ミクロ線量から生物学的線量を導出する方法として、炭素線治療において利用されているＬｏｃａｌ Ｅｆｆｅｃｔ Ｍｏｄｅｌ（ＬＥＭ）（Ｒａｄｉａｔ． Ｅｎｖｉｒｏｎ． Ｂｉｏｐｈｙｓ．，１９９７，ｖｏｌ．３６，ｎｏ．１，ｐｐ．５９−６６）およびＭｉｃｒｏｄｏｓｉｍｅｔｒｉｃ Ｋｉｎｅｔｉｃ Ｍｏｄｅｌ（ＭＫＭ）（Ｐｈｙｓ．Ｍｅｄ．Ｂｉｏｌ．，２０１０，Ｖｏｌ．５５，ｎｏ．２２，ｐｐ．６７２１−６７３７）が知られている。しかしながら、これら炭素線治療において利用される方法では、アルファ線核医学治療で重要となる、細胞または細胞核レベルでのミクロ線量の分散は考慮されていない。

上記課題の解決について、鋭意研究を進めた結果、本発明者らはまず、アルファ線核医学治療剤の安全性を検討するにあたって、アルファ線放出核種の物理学的半減期が重要な考慮因子であることを見出した。

また、アルファ線核医学治療剤の生体内局在の確認について、適切な相補イメージング薬剤が利用できないアルファ線核医学治療剤についても、当該核種が壊変時にアルファ線とともに放出する特異的な放射線を検出することを利用し、これらを検出することで放射性物質の局在を明らかにすることができる。当該技術を利用し、生体内での放射性元素、標識薬剤やその標識分解物が標的組織やその他正常臓器にどのように分布するのかを安全性評価に利用し得ることを見出した。

さらに、正常組織に不可逆的な有害事象の起こらない投与量を推定するためには、非臨床安全性評価において、実験動物の組織変化を病理学的評価することも重要と考えられた。たとえば、超大型加速器による^２２５Ａｃの核種製造では長半減期の^２２７Ａｃの混入が避けられない（ＰＨＡＲＭ ＴＥＣＨ ＪＡＰＡＮ， ２０１７， Ｖｏｌ．３３，Ｎｏ．９，ｐｐ．９５−１０７）。不純物^２２７Ａｃの安全性評価に対する影響を知る上でも、病理組織学的検査および薬物動態・ドジメトリーを動物モデルに組み込むことは重要である。

これらの検討を経た結果、本発明者らはアルファ線放出核種による放射線安全性を評価するとともに、病理組織学的評価を包含することで安全性に優れた放射性薬剤を選択（スクリーニング）することを特徴とする新しい安全性評価方法を提供するに至った。当該安全性評価方法では、薬剤投与後の第１時点、および第２時点において、血液学的検査、血液生化学検査および病理組織学的検査を行うことを主要な特徴としている。

すなわち、本発明は一態様において以下のものを提供する。

［項目１］
アルファ線核医学治療剤の非臨床安全性評価方法であって、前記アルファ線核医学治療剤投与後の第１時点、および第２時点において、血液学的検査、血液生化学検査および病理組織学的検査を行うことを特徴とする前記非臨床安全性評価方法。

［項目２］
前記第１時点が、前記アルファ線核医学治療剤投与の翌日である、項目１に記載の非臨床安全性評価方法。

［項目３］
前記アルファ線核医学治療剤の核種がアスタチン^２１１Ａｔであり、前記第２時点が投与の１４日後である、項目１または２に記載の非臨床安全性評価方法。

［項目４］
前記アルファ線核医学治療剤の核種がアクチニウム^２２５Ａｃであり、前記第２時点が投与の１ヶ月後である、項目１または２に記載の非臨床安全性評価方法。

［項目５］
前記病理組織学的検査が、甲状腺、胃、肝臓または腎臓について行われる、項目１〜４のいずれか一項に記載の非臨床安全性評価方法。

［項目６］
前記アルファ線核医学治療剤投与量が、相補する放射性診断薬を用いたＰＥＴあるいはＳＰＥＣＴイメージングにより薬剤分布が事前に決定されている、項目１〜５のいずれか一項に記載の非臨床安全性評価方法。

［項目７］
前記薬剤分布のイメージングが、アルファ線放出核種が崩壊する際にアルファ線とともに生じる放射線を撮影することで行われる、項目６に記載の非臨床安全性評価方法。

［項目８］
さらに、前記アルファ線核医学治療剤の生体内安定性を検査することを含む、項目６または７に記載の非臨床安全性評価方法。

［項目９］
さらに、前記アルファ線核医学治療剤の比放射能または標識率を検査することを含む、項目６〜８のいずれか一項に記載の非臨床安全性評価方法。

［項目１０］
項目１〜９のいずれか一項に記載の非臨床安全性評価方法を用いて、安全性の高いアルファ線核医学治療剤をスクリーニングする方法。

［項目１１］
項目１０に記載のスクリーニング方法を用いてアルファ線核医学治療剤を非臨床段階から臨床段階へ移行するトランスレーショナル・リサーチ方法。
［項目１２］
ＰＨＩＴＳ−ＳＭＫモデルを用いたシミュレーション工程を包含する、項目１〜９のいずれか一項に記載の非臨床安全性評価方法、項目１０に記載のスクリーニング方法または、項目１１に記載のトランスレーショナル・リサーチ方法。

著者らの新しい安全性評価では、薬剤投与後の第１時点および第２時点で、血液学的検査、血液生化学検査に加えて病理組織学的検査を行うことにより、アルファ線放出核種で標識した薬剤の放射線安全性が遅延毒性や回復性の観点からも正しく評価することが可能になる。例えば、超大型加速器によるアクチニウム^２２５Ａｃの核種製造では長半減期の^２２７Ａｃの混入が避けられないが、病理組織学的検査および薬物動態・ドジメトリーを動物モデルに組み込むことにより、当該不純物^２２７Ａｃの毒性も適切に評価することが可能となる。

また、放射線の生体に対する影響は臓器・組織によって異なる。細胞分裂の頻度の高い造血細胞、腸管上皮などは感受性が高い。これは、細胞分裂中の前駆細胞が照射によって障害を受けることで、末梢の分化細胞の補充が出来なくなり、機能不全をきたすことによる。例えば、γ線照射（８Ｇｙ）をうけたラットで、照射４時間後には、直接障害を受けた腸管上皮細胞のアポトーシスやｐ５３、ｐ２１ｗａｆ１の発現などが病理組織学的に検出できる（Ａｍ Ｊ Ｐａｔｈｏｌ，１９９８，Ｖｏｌ．１５３，ｐｐ．８９９−９０９）。

ヒトにおける被曝事故例では、１６〜２５Ｇｙの被曝後１５日までは内視鏡的に腸管上皮に目立った異常が認められないものの、その後３５日までに上皮が消失することが報告されている（Ｊ Ｒａｄｉａｔ Ｒｅｓ， ２００８，Ｖｏｌ．４９，ｐｐ．５５−６２）。一方、分化段階の異なる前駆細胞がヒエラルキーを構成している造血細胞の場合、２．４〜３．６Ｇｙの被曝事故後、末梢血では比較的短寿命の白血球は照射後速やかに数が減少したが、寿命の長い赤血球数の減少は緩やかであった（Ｈｅａｌｔｈ Ｐｈｙｓ， １９５９，Ｖｏｌ．２，ｐｐ．１３４−１３８）。このように、組織としての障害の顕在化にかかる時間は、それぞれの組織の特性に応じた差異がみられる。

また、γ線照射（２Ｇｙ）をうけたマウスでは、赤血球数や白血球数は非照射群と同等数まで１ヶ月程度で回復するが、分化能の高い造血前駆細胞ほど回復が遅延し、特に多能性の前駆細胞は生涯にわたって細胞増殖シグナルが亢進するものの、酸化的ストレス指標が高く、数が回復しないままとなるなど、放射線ばく露によって間接的且つ遷延する障害も生じる（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ａｐｐｌｉｅｄ ｔｏｘｉｃｏｌｏｇｙ， ２０１５，Ｖｏｌ．３５，ｐｐ．２３０−２４０）。更に、上述のような急性の高線量ばく露では、その影響は主に普遍的な遺伝子発現に基づく反応として検知されるが、より低線量のばく露では確率論的となる。

本発明の安全性評価法では、血液学的検査、血液生化学検査の経時的な推移にも留意しつつ、以上のような放射線の生物影響の特性を踏まえて、酸化的ストレス指標なども含めた病理組織学的検査を行うことで、放射線に起因する障害性を評価することができる。

そして、当該安全評価方法を利用することにより、安全性に優れた放射性薬剤を選択（スクリーニング）できるという、技術的な効果が期待できる。

この評価法を適用できると見込まれる具体的な実施例には、腫瘍選択的に発現するトランスポーターあるいは腫瘍細胞上の受容体に親和性をもつ低分子リガンドに選択的に結合させるアスタチン^２１１Ａｔあるいはアクチニウム^２２５Ａｃ標識化合物、腫瘍細胞上の受容体に親和性をもつ抗体あるいは抗体フラグメントに選択的に結合させるアスタチン^２１１Ａｔあるいはアクチニウム^２２５Ａｃ標識化合物が含まれるが、これらに限定されない。その他、甲状腺がん、すい臓がん、褐色細胞腫、悪性リンパ腫など、難治性の進行がんの治療のためのアルファ線核医学治療剤の開発に適用することができる。

ｉｎ ｖｉｖｏでの脱アスタチン化と標識薬剤の量に基づき、放射性元素、標識薬剤やその標識分解物が標的組織や正常臓器に分布するか否かをシミュレーションする方法の概略を示す図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。以下の説明は単なる例示であり、本発明の範囲はこれらの説明に拘束されることはなく、本発明の趣旨を損なわない範囲で適宜変更し実施することができる。

（定義）
本明細書において、複数の数値の範囲が示された場合、それら複数の範囲の任意の下限値および上限値の組み合わせからなる範囲も同様に意味する。

本明細書において、「アルファ線放出核種」とは、当該核種又はその子孫となる核種が崩壊する際にアルファ線を放出する核種を意味する。当該核種の半減期は特に限定されないが、例えば１時間から１ヶ月の半減期を有する核種を用いることができる。当該放出されるアルファ線のエネルギー量は特に限定されないが、例えば１ＭｅＶから１００ＭｅＶのエネルギーを有するアルファ線を放出する核種を使用することができる。アルファ線放出核種として、例えば、アスタチン２１１（^２１１Ａｔ）、鉛２１２（^２１２Ｐｂ）、ラジウム２２３（^２２３Ｒａ）、アクチニウム２２５（^２２５Ａｃ）、テルビウム１４９（^１４９Ｔｂ）などが挙げられる。

本明細書において、「アルファ線核医学治療」とは、アルファ線放出核種を患者の標的細胞または組織に選択的に送達し、当該細胞を死滅させることで疾患を治療する治療方法を意味する。アルファ線放出核種を標的細胞または組織に選択的に送達するためには、アルファ線放出核種自体の有する細胞選択性を利用しても良いし、アルファ線放出核種を、細胞選択性を有する他の化合物（標的化分子）と結合させた薬剤を利用してもよい。例えば、アルファ線放出核種を前立腺特異的膜抗原（Ｐｒｏｓｔａｔｅ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ａｎｔｉｇｅｎ（ＰＳＭＡ））と結合させることにより、前立腺細胞特異的にアルファ線放出核種を送達することができる。その他、標的化リポソームなど、公知の細胞・組織選択的薬物送達システムを利用することもできる。

本明細書において、「標的化分子」とは、特定の細胞、例えば特定の組織にのみ存在する細胞や、疾患部位でのみ存在する細胞に特異的に結合または取り込まれる分子を意味する。当該標的化分子は、細胞の表面または内部構造に結合しても良いし、細胞の特定の構造に結合することなく、細胞内に滞留してもよい。このような標的化分子として、例えば標的細胞で特異的に発現している受容体のリガンド分子およびその類似体、標的細胞の表面で特異的に発現しているたんぱく質、例えば腫瘍特異的抗原に結合する抗体やトランスポーターなどを使用することができる。

本明細書において、「アルファ線核医学治療剤」とは、アルファ線核医学治療において、患者に投与される化合物を意味する。アルファ線核医学治療剤は、細胞特異性を有するアルファ線放出核種自体であっても良いし、アルファ線放出核種と標的化分子を結合したものでもよい。アルファ線放出核種と標的化分子の結合には、公知の方法を用いることができ、例えば、ホウ素クラスターを介して、アルファ線放出核種と標的化分子を結合させることができる。

本発明において、「非臨床安全性評価」とは、ヒトの疾患治療を前提とした薬剤開発において、非ヒト動物に対して薬剤を投与した際の毒性等を検査することにより、当該薬剤をヒトに投与した際の安全性を予測するための評価方法を意味する。一般に、このような非臨床安全性評価は、１）ヒトに適用する際の安全な初回投与量とその後の増量計画を設定すること、２）毒性の標的となる恐れのある臓器を特定し、その毒性が可逆的なものであるか検討を行うこと、３）臨床でのモニタリングを実施する際の安全性の評価項目を見出すこと、を目的としているが、これらに限定されない。

本発明において、「血液学的検査」とは、主に赤血球（ＲＢＣ）、白血球（ＷＢＣ）、血小板（ＰＬＴ）などの数や、ヘモグロビン濃度（Ｈｂ）、ヘマトクリット（Ｈｔ）などの血液の物理的構成を測定する検査を意味し、白血球の５分類（好中球、リンパ球、単球、好酸球、好塩基球）の割合の測定なども含むことがある。血液学的検査の具体的内容やその検査基準（正常又は異常の判断基準）等は、治療対象の疾患および投与する薬剤に応じて、当業者が適宜選択・設定することができる。

本発明において、「血液生化学検査」とは、血液中の化学物質の量、状態等を調べることにより、それぞれの臓器の機能異常を調べる検査を意味する。血液生化学検査の具体的内容やその検査基準（正常又は機能異常の判断基準）等は、治療対象の疾患および投与する薬剤に応じて、当業者が適宜選択・設定することができる。例えば、肝臓の機能障害を起こす疾患については、総たんぱく質（Ｔｐ）、アルブミン（Ａｌｂ）、コリンエステラーゼ（ＣｈＥ）、乳酸脱水素酵素（ＬＤＨ）、アスパラギン酸アミノ基転移酵素（ＧＯＴ）、アラニンアミノ基転移酵素（ＧＰＴ）、γ−ＧＴＰ（グルタミルトランスフェラーゼ）、アルカリホスファターゼ（ＡＬＰ）、総ビリルビン（Ｔ．Ｂ）、アミラーゼ（ＡＭＹ）等の量を測定することができる。

本発明において、「病理組織学的検査」とは、薬剤を投与した被験動物から得た臓器、組織、細胞などを対象に肉眼、顕微鏡等を用いて行う検査を意味する。典型的には、「医薬品の臨床試験および承認申請の非臨床安全性試験」（薬食審査０２１９−４、平成２２年２月１９日）に規定される拡張型単回投与毒性試験に準じた検査を行う。病理組織学的検査の具体的内容やその検査基準（正常又は異常の判断基準）等は、治療対象の疾患および投与する薬剤に応じて、当業者が適宜選択することができる。

病理組織学的検査を行う際には、肉眼による検査、光学顕微鏡を用いた検査、電子顕微鏡を用いた検査等を適宜組み合わせて行うことができ、被験動物から得た臓器、組織、細胞は、各検査にあわせて適宜固定、染色等の処理を受けることがある。これらの処理は、公知の情報に基づいて当業者が適切に行うことができる

本発明において、「トランスレーショナル・リサーチ」とは、非臨床段階から臨床段階へ移行するアルファ線核医学治療の候補薬剤が有効性・安全性・品質に関わるすべての研究を意味する。

本発明において、「マイクロドジメトリー」とは、Ｓｍａｌｌ Ｓｃａｌｅ Ｄｏｓｉｍｅｔｒｙ（Ｍｉｃｒｏｄｏｓｉｍｅｔｒｙと呼ぶ）のことであり、アルファ線放出核種の飛程が短いことや、その線エネルギー付与（Ｌｏｃａｌ Ｅｎｅｒｇｙ Ｔｒａｎｓｆｅｒ：ＬＥＴ）の高さに起因して、局所での吸収線量が高いことによって、アルファ線放出核種のドジメトリーは細胞レベルの小スケールで実施しなければならないからである。このような、マイクロスケールである細胞を対象に臨床用量を導くことを、「マイクロドジメトリー」と呼ぶ。
このようなマイクロドジメトリーは、ベータ線放出核種を用いる従来のボクセルタイプのドジメトリーであるＭａｃｒｏｓｃｏｐｉｃ Ｗｈｏｌｅ−Ｏｒｇａｎ Ｄｏｓｉｍｅｔｒｙとは大きく異なり、マイクロドジメトリーを実施するには質的な向上を要する。詳細は米国核医学会のＭＩＲＤ委員会が発行するＭＩＲＤ Ｍｏｎｏｇｒａｐｈ： Ｒａｄｉｏｂｉｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｄｏｓｉｍｅｔｒｙ ｆｏｒ Ｒａｄｉｏｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ Ｔｈｅｒａｐｙ ｗｉｔｈ Ａｌｐｈａ−Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｅｍｉｔｔｅｒｓにも記載されているが、特に以下の点が問題となる。

第一に、アルファ線放出核種の飛程は、核種によって異なるものの、おおよそ１００μｍ以下程度となる。これに対して、体細胞の大きさは、例えば平滑筋細胞では１００μｍ程度であり、それ以外の細胞も細胞種によって異なるものの、１０〜１００μｍ程度となる。したがって、アルファ線放出核種の飛程は、細胞２〜３個分程度しかなく、標的である腫瘍細胞の二重鎖ＤＮＡの近傍にアルファ線核医学治療薬剤を送達する必要がある。同時に、標的細胞以外への集積や、標的細胞近傍の細胞に対しての効果も評価する必要がある。

また、アルファ線放出核種はベータ線放出核種に比して、投与対象に与えるエネルギーが大きく、例えば、ベータ線^１７７Ｌｕ‐ＰＳＭＡ−６１７の投与線量が数ＧＢｑであるのに対して、アルファ線^２2５Ａｃ‐ＰＳＭＡ−６１７の投与線量は、数ＭＢｑであり、その投与線量は１／１０００である。すなわち、アルファ線核医学治療剤の投与量は極めて少量であるために、組織中で不均一に分布すると考えられる。

以上のアルファ線核医学治療剤特有の性質のために、吸収フラクションの用量平均化技術による従来のマクロドジメトリー手法は、比較的飛程の長いベータ線やガンマ線放出核種には適合すると考えられるものの、飛程の短いアルファ線核医学治療剤に適用すると、個々の細胞や腫瘍のドジメトリーが不正確となる。アルファ線核医学治療において、腫瘍への治療用量を正確に求めるためには、その核種が効果を発揮するであろう時間に、どのような体内分布をしているのかという問題を、臓器レベルにとどまらず、細胞レベルにおける分布について確認する必要がある。

また、毒性を考慮するためには、腎臓や骨髄などのモデルを構築したうえで、エネルギー付与の確率変動も計算し、シミュレーションによって、細胞に与える効果を計算する。このシミュレーションの精度を検証するため動物実験により検証を行い、より高い精度が得られるようになった後に、ヒトに対して外挿するという方法をとることができる（図１参照）。

より具体的には、飛程が短いアルファ線では、細胞の周辺に存在する核種がアルファ線を放出したとしても、ＤＮＡ二重鎖にヒットしなければ、大きな効果は得られない。したがって、臓器ごとの吸収線量から効果を見積もるよりも、核種ごとにエネルギー付与の確率的変動を考慮して用量を決定する必要がある。この確率的変動に寄与する因子としては、例えば、細胞一つに対して核種が存在する位置が含まれる。例えば、核種が細胞膜上、細胞質あるいは核内に存在するのかで、与える効果が大きく異なる。単純に投与量から核種が細胞のどの位置に存在するのかを導くことは難しいため、臓器モデルを構築し、核種の位置と近傍の細胞へ与える影響をシミュレーションにより計算することが有効である。より具体的には、細胞のそれぞれの微小構造からアルファ線が放射され、ターゲットに効果を与える確率をコンパートメント値という係数として算出し、分布した核種に当該係数を乗じて用量の推定を行う。

アルファ線核医学治療に用いることのできるマイクロドジメトリーとして、Ｊｏｈｎｓ Ｈｏｐｋｉｎｓ大学のグループにより提案されているシミュレーションを用いて、ＭＩＲＤのＳ−ｖａｌｕｅに基づいた吸収フラクション・ドジメトリー法をアルファ線核種に適用させる方法を利用することができる（Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｍｅｄｉｃｉｎｅ Ｂｉｏｌｏｇｙ．，２０１２，Ｖｏｌ．５７，ｎｏ．１３，ｐｐ．４４０３−４４２４）。
また、後述のＰＨＩＴＳ−ＳＭＫモデルを用いたマイクロドジメトリーも利用することができる。

（本発明の安全性評価方法）
本発明のアルファ線核医学治療剤の安全性評価方法では、アルファ線核医学治療剤を被験動物に投与した後の第１時点、および第２時点において、血液学的検査、血液生化学検査および病理組織学的検査を行う。

アルファ線核医学治療剤を被験動物に投与する際には、使用する薬剤および対象疾患に合わせて各種投与経路を用いることができ、例えば、経口投与、腹腔内、筋肉内、または静脈内注入、経皮投与等を用いることができる。

本発明の安全性評価方法において、病理組織学的検査の対象は特に限定されないが、好ましくは、薬剤の吸収および分布に係わる臓器（甲状腺および胃など）、代謝および排泄に関わる主要臓器（肝臓、腎臓など）について病理組織学的検査を行う。

本発明の安全性評価方法において各種検査を行う薬剤投与後の第１時点は特に限定されないが、例えば、投与後６時間、８時間、１２時間、１８時間、２４時間、３２時間、３６時間、４２時間もしくは４８時間後、または１日、２日、３日後である。

本発明の安全性評価方法において各種検査を行う薬剤投与後の第２時点は特に限定されないが、例えば、投与後１週間、２週間、３週間、４週間、５週間、６週間、７週間、もしくは８週間、または１ヶ月、２ヶ月、３ヶ月、４ヶ月、５ヶ月、６ヶ月後である。当該第２時点の検査は、被験薬剤の遅延毒性や被験動物の回復性を評価し得るように設定される。当該設定に当たっては、下記に述べる各種事項を調査、検討することができる

（薬剤初回投与量）
アルファ線放出核種の安全性を評価するに当たって重要な考慮要素は投与量である。アルファ線放出核種はベータ線に比べ、線エネルギー付与（ＬＥＴ）が大きく、また飛程が短いという特徴を有している。それゆえアルファ線核医学治療剤の投与量はベータ線放出核種の^９０Ｙや^１７７Ｌｕに比べ極めて少なくなる。

また、アルファ線核医学治療剤の投与量の決定に当たって重要な考慮因子はアルファ線半減期である。すなわち、アルファ線核種の崩壊様式は核種によって異なり、ｉｎ ｖｉｖｏ ジェネレーターと言われる多段階の崩壊を示し、複数回のアルファ線放出を繰り返すものが知られている（ＰＨＡＲＭ ＴＥＣＨ ＪＡＰＡＮ， ２０１７，Ｖｏｌ．３３，Ｎｏ．９，ｐｐ．９５−１０７）。例えば^２２５Ａｃは安定な^２０９Ｂｉに崩壊する間に４回のアルファ線放出と２回のベータ線放出を起こす。^２２５Ａｃは半減期が１０日と長く、最初のアルファ線放出からは短時間でアルファ線放出が連続して起こるため、半減期を考慮すると、^２２５Ａｃ標識薬剤は抗体のように血中滞留性が長く、集積に時間を要する薬剤であっても、標的部位以外での被曝は小さくなる。

すなわち、比較的長い半減期を有する^２２５Ａｃを利用するアルファ線核医学治療剤では、生体内標的部位に取り込ませた後、同部位で複数回アルファ線放出をするようにすることで高い腫瘍殺傷効果が得られる。また、標的腫瘍細胞に取り込まれ、そこで安定に存在するようなキレーターに結合した^２２５Ａｃは、血中滞留性が短くても問題はない。

これに対して^２１１Ａｔの場合、半減期が７時間で１回のアルファ線放出により安定な^２０７Ｐｂとなる。すなわち、アルファ線放出が完了するまでの時間は^２２５Ａｃよりも大幅に短く、早期に標的部位に取り込まれる必要があるため、^２１１Ａｔを利用するアルファ線核医学治療剤では、血中滞留性は^２２５Ａｃよりも短い方が好ましい。

このようなアルファ線半減期の相違に基づくと、^２２５Ａｃは細胞傷害性が大きいために投与量は^２１１Ａｔよりも少なくても効果を発揮する一方、細胞傷害性の大きい^２２５Ａｃは１回の投与量を少なくし、次の投与までの間隔を空けて正常細胞の回復を図ることになる。^２１１Ａｔは細胞傷害性が小さく、半減期が短いため、^２２５Ａｃに比べ正常細胞の回復が早く、腫瘍細胞への効果も小さいことから、短期間で繰り返し投与する方が良いと考えられる。これらの投与量の設定の際には、正常組織に有害事象が起こらない量を初回投与し、腫瘍に対する縮小効果を評価してその後の投与回数などを決める必要がある。

本発明の安全性評価における薬剤投与量は、上記を検討の上決定される。

（薬剤分布のイメージング）
アルファ線核医学治療剤の初回投与量およびその後の増量計画に関しては、アルファ線核種を相補する放射性イメージング薬剤（ＰＥＴあるいはＳＰＥＣＴ薬剤）が利用できる場合は、当該相補イメージング薬剤を用いて正常臓器への分布や腫瘍縮小効果を確認して投与量を検討する。また利用し得るバイオマーカーがあればそれを治療効果の判断基準にすることができる。

例えば標的化薬剤としてＰＳＭＡを用いる場合であれば、１，４，７，１０−ｔｅｔｒａａｚａｃｙｃｌｏｄｏｄｅｃａｎｅ−Ｎ，Ｎ′，Ｎ′′，Ｎ′′′−ｔｅｔｒａａｃｅｔｉｃ ａｃｉｄ （ＤＯＴＡ）という金属キレーターを用いた^２２５Ａｃ−ＤＯＴＡ−ＰＳＭＡを治療薬剤として用い、これに相補するイメージング薬剤として^６８Ｇａ−ＤＯＴＡ−ＰＳＭＡまたは^１８Ｆ標識ＰＳＭＡを利用し、ＰＥＴ画像診断による腎集積や正常臓器への集積等を評価して初回投与量を決めることが可能である。またバイオマーカーとしてはＰｒｏｓｔａｔｅ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ａｎｔｉｇｅｎ （ＰＳＡ）を用いることができる。

^２２５Ａｃ−ＤＯＴＡ−ＰＳＭＡと^６８Ｇａ−ＤＯＴＡ−ＰＳＭＡ、^１８Ｆ標識ＰＳＭＡでは正確な薬物動態が異なる可能性がある。しかし全身の腫瘍サイズ判定には^６８Ｇａ−ＤＯＴＡ−ＰＳＭＡや^１８Ｆ標識ＰＳＭＡは充分な力を発揮し、治療判定マーカーと成りうる。これらの検討を非臨床段階から行い、腫瘍サイズと投与量による縮小効果、薬剤臓器分布を評価し、正常組織へ有害事象が起こらない線量を予測し初回投与量などの設定を検討する。非臨床段階で様々なケースを予測し、臨床段階に反映できるようデータを蓄積する。

一方、アルファ線放出核種として^２１１Ａｔを使用する場合では相補するイメージング薬剤として^１２３Ｉが使用可能であるものの、^２１１Ａｔを結合する薬剤と^１２３Ｉを結合する薬剤では、後述のように薬剤の安定性が全く異なる可能性があるため、その点を考慮して初回投与量などの設定を検討しなければならない。腫瘍の大きさ、血管の豊富さ、腫瘍を構成する細胞の感受性、腫瘍組織の不均一性によっても投与量は変化し得る。

投与したアルファ線核医学治療剤から放出されるアルファ線は飛程が短いため、一般に全身からのアルファ線を撮像して放射性物質の局在を評価することは困難である。しかし、^２１１Ａｔは壊変時に特性Ｘ線を出すので、非臨床段階では組織を取り出し、切片にして、それをｉＱＩＤ ｃａｍｅｒａ （アルファ ｃａｍｅｒａ）と呼ばれる特殊なカメラで撮像することにより細胞レベルで放射性物質の局在を明らかにする研究が報告されている（Ｍｅｄ Ｐｈｙｓ．２０１５．Ｖｏｌ．４２，Ｎｏ．７，ｐｐ．４０９４−４１０５、Ｊ Ｎｕｃｌ Ｍｅｄ．２０１０，Ｖｏｌ．５１，Ｎｏ．１０，ｐｐ．１６１６−１６２３、Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｒｅｐｏｒｔｓ，８，ＤＯＩ：１０．１０３８／ｓ４１５９８−０１８−２１５００−ｚ，３１９４，Ｆｅｂ．１６，２０１８）。当該技術を利用することで放射性物質の臓器分布を正確に評価することができる。また^２２５Ａｃは壊変時に娘核種の^２２１Ｆｒから２１８ｋｅＶ、^２１３Ｂｉから４４０ｋｅＶのγ線が放出されるので、それを検出することで放射性物質の局在を明らかにする研究が報告されている（Ｃａｎｃｅｒ Ｒｅｓ．２００９，Ｖｏｌ．６９，Ｎｏ．２３，ｐｐ．８９４１‐８９４８）。当該技術を用いることで、非臨床段階で詳細な細胞レベルまでの局在を解析することができる。

（アルファ線核医学治療剤の安定性）
アルファ線はベータ線と比べ飛程が短いため、腫瘍周囲に存在する正常組織への傷害が抑えられるという利点がある。またアルファ線核医学治療剤は標的組織には高濃度の標識薬剤を集積させ、正常組織を低い濃度にすることで有害事象を減らせる。しかし標的分子が正常組織にも発現するか、もしくは非特異的に薬剤もしくはその分解物や放射性元素が集積する組織には傷害が起こる可能性を考慮する必要がある。例えば^２１１Ａｔでは同族のヨウ素に性質が類似するため、元素そのままの性質では正常組織である甲状腺、胃、肺、脾臓にも集積することが報告されている（Ｊ Ｎｕｃｌ Ｍｅｄ．２０１８，ｄｏｉ： １０．２９６７／ｊｎｕｍｅｄ．１１６．１８６３３８）。非臨床段階において集積する可能性の高い臓器を特定することは重要である。放射性薬剤の分布を考慮する際には標識する元素と薬剤の２つに分けて考える必要がある。アルファ線放出核種の標識薬剤ではその安定性が重要な因子となる。すなわち、標識化薬剤の臓器集積のみを評価しても、その薬剤と放射性元素が安定的に結合していない可能性があるので分布の評価を誤る可能性がある。

現在、^２２５ＡｃはキレーターであるＤＯＴＡへの高効率な標識法も開発され、その標識体の安定性は高いと言われている（Ｊ Ｎｕｃｌ Ｍｅｄ．，２０１４，Ｖｏｌ．５５，Ｎｏ．９，ｐｐ．１４９２‐１４９８）。ただし^２２５Ａｃの壊変では反跳により娘核種が集積部位から逸脱することがあり、完全に集積部位へ局在し続ける訳ではない点を考慮する必要がある。^２２５Ａｃから生成する娘核種の^２２１Ｆｒや^２１３Ｂｉの体内動態も参考にするべきであろう。非臨床段階で組織を取りだしアルファ線を放出する放射性物質の局在を明らかにすることで、^２２５Ａｃ、^２２１Ｆｒ、^２１３Ｂｉの混在した局在が明らかにでき、また２１８ｋｅＶのγ線で^２２１Ｆｒ、４４０ｋｅＶのγ線で^２１３Ｂｉの局在を知ることができる。

^２１１Ａｔの場合、標識化合物の不安定さが問題となり得ることが知られている（Ｎａｔｕｒｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｒｅｐｏｒｔｓ，２０１７，Ｖｏｌ．７，ｐ．２５７９）。Ａｔの同族であるヨウ素は酸化によって原子価が容易に変化するが、Ａｔはヨウ素よりもさらに酸化されやすい。炭素−Ａｔ結合は、結合長が長いためその結合エネルギーは低く、生体内あるいは生体外の酸化的環境によりＡｔが酸化されるとその結合エネルギーはさらに低下するために、標識薬剤から脱アスタチン化しやすい。この問題点の解決が、^２１１Ａｔ標識化薬剤の開発のために望まれている。なおホウ素クラスターにＡｔを導入することも可能である（Ｂｉｏｃｏｎｊｕｇａｔｅ Ｃｈｅｍ．，２００７，Ｖｏｌ．１８，Ｎｏ．４，ｐｐ．１２２６‐１２４０）。Ａｔ化ホウ素クラスターはかなり安定であるが、ホウ素クラスターが腫瘍ターゲィングに影響しないような薬剤の開発が必要とされる。

（薬物体内動態のシミュレーション）
放射性薬剤の安全性評価では放射性薬剤および放射性元素を含む放射性薬剤の分解物、すなわち、すべての放射性物質の体内動態を検討すべきである。放射性薬剤の場合、効果を発揮するのは放射性元素であり、非臨床段階で重要なことは放射性物質の局在を明らかにすることである。標識されていない分解物は投与物質量から詳細な検討は要しないと考えられる。その際にはアルファ線放出核種と相補となるポジトロン核種またはＳＰＥＣＴ核種で薬剤を標識し、ＰＥＴもしくはＳＰＥＣＴを用いることで標識薬剤の体内動態をマクロで評価し参考データを取る。それにより代謝物や排泄経路が明らかになる。しかし前述のとおり、Ａｔは安定同位体が存在しないため、例えば代わりに^１２３Ｉを用いた標識体でＳＰＥＣＴ撮像し体内動態を明らかにしても、その結果が^２１１Ａｔと同等とは限らない。

安定同位体のない核種の場合、アルファ線標識薬剤を動物に投与し、経時的に屠殺しては組織切片を作成し、αカメラというｅｘ ｖｉｖｏオートラジオグラフィーイメージングおよびアルファ線を検出する固体飛跡検出用プラスチック（ＣＲ−３９）を用いて組織中のアルファ線核種の分布を評価することができる（ＰＬＯＳ ＯＮＥ，ｈｔｔｐｓ：／／ｄｏｉ．ｏｒｇ／１０．１３７１／ｊｏｕｒｎａｌ．ｐｏｎｅ．０１７８４７２，２０１７年６月２８日）。

非臨床段階で、ｉｎ ｖｉｖｏでの脱アスタチン化と標識薬剤の量を検討し、放射性元素、標識薬剤やその標識分解物が標的組織や正常臓器に分布するかをシミュレーションすることができる（図１）。

正常組織への集積部位と、細胞内取込量などを考慮し、そこで正常組織に不可逆的な有害事象の起こらない投与量を推定することで正常組織への傷害を可逆的にすることが可能となる。また腫瘍のサイズや、腫瘍内の不均一性により周辺組織へのアルファ線の照射量が変化する。正常組織への集積において集積細胞周辺への影響を調べるには臓器レベルでの集積（Ｍａｃｒｏｄｏｓｉｍｅｔｒｙ）だけでなく、細胞レベルでの集積を検討（Ｍｉｃｒｏｄｏｓｉｍｅｔｒｙ）することが推奨されている（Ｃｏｍｐｕｔ Ｍａｔｈ Ｍｅｔｈｏｄｓ Ｍｅｄ．，２０１２，Ｖｏｌ．２０１２，ＩＤ１５３２１２）。例えばアルファ線の飛程を考慮し、甲状腺の濾胞上皮細胞周辺の影響のある細胞を推定する必要がある。影響はその配置や距離で異なり、また細胞分裂の頻度の高い細胞がより放射線感受性が高くなる。障害を受ける可能性のある臓器・組織・細胞を考える上では細胞レベルでの集積を検討することが重要であると考えられる。これらの検討において、実験動物の組織変化を病理学的評価することは、非臨床段階における安全性評価に重要な知見をもたらす。

このようなアルファ線核医学治療剤の評価に、ＰＨＩＴＳ−ＳＭＫモデルと称される数理モデルを利用することができる。当該数理モデルは、アルファ線核医学治療と同様に細胞レベルでのミクロ線量の分散が重要となるホウ素中性子補足療法（ＢＮＣＴ）の治療効果を推定する数理モデルとして開発されたものである。ホウ素中性子補足療法では各細胞の吸収線量はその細胞に取り込まれる薬剤濃度に依存するため、アルファ線核医学治療と同様に、大きな分散を持つのが特徴である。ＰＨＩＴＳ−ＳＭＫモデルは、あらゆる物質中の放射線挙動を解析可能なモンテカルロ放射線輸送計算コードＰＨＩＴＳ（Ｊ．Ｎｕｃｌ． Ｓｃｉ． Ｔｅｃｈｎｏｌ． ２０１８，Ｖｏｌ．５５，ｐ．６８４−６９０）と、上記ＭＫＭに細胞核線量の分散の概念を導入したＳｔｏｃｈａｓｔｉｃ Ｍｉｃｒｏｄｏｓｉｍｅｔｒｉｃ Ｋｉｎｅｔｉｃ Ｍｏｄｅｌ（ＳＭＫモデル）（Ｒａｄｉａｔ． Ｒｅｓ．，２０１２,Ｖｏｌ．１７８，ｐｐ．３４１−３５６）で構成されている。

具体的には、（１）ＰＨＩＴＳを用いて、ホウ素薬剤が細胞核、細胞質、細胞膜、及び細胞外に局在した場合の細胞核線量の確率密度分布を計算し、（２）ホウ素薬剤の細胞部位集積性と細胞間不均一性を入力情報として、任意のホウ素薬剤及び中性子場における細胞核線量の確率密度分布を評価し、（３）評価した確率密度分布をＳＭＫモデルの入力情報として個々の細胞の生存率及びそこから推定される細胞集団の生存率を計算し、（４）計算した生存率と同じ生存率を与える光子線量をＳＭＫモデルで計算し、生物学的線量（光子等効果線量）を評価する。

従来モデルと比較したＰＨＩＴＳ−ＳＭＫモデルの最大の特徴は、経験的に定められたＲＢＥを用いずに、ホウ素薬剤濃度の細胞部位集積性及び細胞間不均一性から理論的に生物学的線量を評価できる点にある。したがって、ＰＨＩＴＳ−ＳＭＫモデルは、ホウ素薬剤や放射線場の特性が変わっても、普遍的に利用することができ、従来モデルでは困難であった様々な条件に対する包括的な解析が可能となる。

そして、アルファ線放出薬剤濃度の細胞内及び細胞間不均一性に関する情報が得られれば、全く同様の手法でアルファ線核医学治療に対する生物学的線量を評価することが可能となる。

アルファ線核医学治療に用いることのできるマイクロドジメトリーとして、Ｊｏｈｎｓ Ｈｏｐｋｉｎｓ大学のグループにより提案された方法も知られている。

ＰＨＩＴＳ−ＳＭＫモデルと、Ｊｏｈｎｓ Ｈｏｐｋｉｎｓ大学の提案するするＪｏｈｎｓ Ｈｏｐｋｉｎｓモデルを比較すると、以下の表１のようになる。

本発明では、これらの細胞等の微細構造をターゲットとしたシミュレーション工程を包含するマイクロドジメトリーのいずれか、またはこれらの組み合わせを用いて、正確なドジメトリーを行うことができる。

（アルファ線核医学治療剤の品質）
アルファ線核医学治療剤の安全性を評価するに当たり、更なる重要な考慮因子はアルファ線核医学治療剤の品質である。特に、アルファ線核医学治療剤の有する比放射能、すなわち、物質量あたりの放射能の強さは、アルファ線核医学治療剤の安全性に大きく影響する。物質量をモル数で、放射能をＢｑで表すと、比放射能はＢｑ／ｍｏｌという単位で表される。放射性医薬品の投与量は薬効に直接関与する放射能で規定されるが、一方で物質量も体内分布に関わる重要な因子であるから、同じ核種、放射能量の薬剤であっても比放射能が異なると、安全性が異なる可能性がある。

例えば、比放射能が低い場合、その薬剤の中にはアルファ線放出核種で標識されていない薬剤が多く含まれていることを意味し、非標識薬剤が標的分子に対して結合することでアルファ線核医学治療剤と競合阻害を起こすこととなる。つまり標識分子に対し過量の標識薬剤を投与する場合、比放射能が低いと投与量が増えるから相対的に放射性薬剤が標的臓器に集積する量が減り、逆に標的臓器外に分布することになり、正常組織の被曝が増加する。それゆえ比放射能はある程度高い方が良い。非臨床段階から血中に滞留する薬剤の量をモニタリングし、比放射能と投与量と血中滞留薬剤との相関を確認し、最適な投与条件を考える必要がある。

一方、逆に比放射能が高いと放射線量が強く、物質量は少ないことになる。この場合、アルファ線核医学治療剤の放射線分解が起こりやすいという問題が生じる。すなわち比放射能が高いほど標識薬剤は分解しやすくなり、それにより分解物を含んだ薬剤となる。また投与後の分解速度や標的集積性にも変化を生じる。また、容器などへの非特異的吸着により標識薬剤をロスすることになり、扱いが困難になることが懸念されるし、容器へ吸着することで正確な投与が困難なことも想定される。

また、アルファ線核医学治療剤として、アルファ線放出核種と標的化分子が結合した化合物を用いる場合、アルファ線放出核種と標的化分子の結合効率は一般に１００％を下回るため、アルファ線放出核種と結合していない未標識の標的化分子が不純物として混入する。これら未標識の標的化分子も競合阻害などの問題を引き起こす。

したがって、安全性評価に際しては、薬剤合成法を充分に検討し、毎回同じ品質（標識率、比放射能等）であることを検査する必要がある。

（アルファ線核医学治療剤のスクリーニング方法）
本発明の安全性評価方法を用いることにより、毒性が低く、安全性に優れたアルファ線核医学治療剤をスクリーニングすることができる。

具体的には、各候補アルファ線核医学治療剤について、本発明の安全性評価方法を適用することにより当該治療剤の安全性を評価することで、より毒性が低く、安全性に優れたアルファ線核医学治療剤をスクリーニングすることができる。各候補アルファ線核医学治療剤間の安全性の比較に際しては、血液学検査による評価、血液生化学検査による評価、病理組織学的検査による評価を総合的に評価する指標を用いることができる。より具体的には、総合的な評価指標として、（１）治療反応性を示す患者を選択し、（２）毒性を避け、（３）血液学的検査のうえ、定量的なイメージングを伴うことで腫瘍バイオプシーとすること、（４）血液生化学検査によってジェネティック・エピジェネティックなマーカー分析を伴い、質の高い投与量設定を導くこと、（５）病理組織学的検査によって異常所見に対する正しい解釈を導くこと、といった評価を行い、より毒性が低く、安全性に優れたアルファ線核医学治療剤をスクリーニングすることができる。ここで、マイクロドジメトリーは総合的な指標として重要視され、言い換えれば、上記評価指標において、「マイクロドジメトリーは理想的なバイオマーカーになる」といえる。

（アルファ線核医学治療剤を非臨床段階から臨床段階へ移行するトランスレーショナル・リサーチ方法）
本発明の安全性評価方法を用いることにより、候補アルファ線核医学治療剤についての毒性、安全性を正確に評価し、非臨床段階から臨床段階への移行を促進するトランスレーショナル・リサーチ方法を提供することができる。

各候補アルファ線核医学治療剤の毒性、安全性の評価に際しては、上述のアルファ線核医学治療剤のスクリーニング方法と同様に、血液学検査による評価、血液生化学検査による評価、病理組織学的検査による評価を総合的に評価する指標を用いることができる。

より具体的には、一例として、本発明のマイクロドジメトリーおよび薬物体内動態のシミュレーションを利用した安全性評価方法では、（１）相補的な核種を用いた標識薬剤及び放射性元素単独のＰＥＴもしくはＳＰＥＣＴによる体内動態解析工程（全身レベルでの局在を評価）、（２）アルファ線標識薬剤を投与した動物組織中の放射性物質の、αカメラや固体飛跡検出用プラスチックなどを用いた局在解析工程（組織レベルでの局在を評価）、（３）アルファ線標識薬剤を投与した動物組織中の病理組織学的検査を行い、炎症の惹起などを確認し、薬剤の有害事象を評価する工程（細胞レベルでの影響を評価）を含み、投与量を増加して工程（１）〜（３）を繰り返すことで毒性を発現する臓器を評価することを含む。更に、（４）上記マイクロドジメトリーを組み込んだシミュレーションを構築し、組織内での分布を細胞レベルで評価し、シミュレーションにより効果や周辺細胞への効果を見積もる工程を含んでもよい。さらに、（５）動物実験によりその安全性評価手法の正確性を検証した後に、ヒトへの外挿を行う工程を含む。

以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。

^２１１Ａｔ含有アルファ線核医学治療剤の安全性評価
担癌マウスの薬理試験プロトコールにしたがい、１用量の^２１１Ａｔ含有アルファ線核医学治療剤をマウスに静脈内投与する。投与の翌日に、血液検査、血液生化学検査および病理組織学的検査を行う。血液検査として赤血球・白血球・血小板の数を測定（血算測定）するとともに形態（血液像）を観察し、血液生化学検査として酵素、たんぱく質、脂質などの測定を行うことで、肝臓や腎臓などの臓器の機能評価、障害の程度を把握する。病理組織学的検査として、甲状腺、胃、肝臓、腎臓を検査する。具体的には、採取した臓器や組織から作製した薄切り切片を顕微鏡で細胞・組織の構造や細胞の形態を観察し（細胞診という）、がん細胞の有無の検査を実施する。投与の１４日後に、同様の血液検査、血液生化学検査および病理組織学的検査を行う。血液検査として血算測定および血液像を観察し、血液生化学検査として酵素、たんぱく質、脂質の測定のうえ臓器の機能評価・障害の程度を把握し、病理組織学的検査として、甲状腺、胃、肝臓、腎臓を検査する。具体的には、細胞診によってがん細胞の有無の検査を実施する。

そして、予め定められた血液検査、血液生化学検査、及び病理組織学的検査の個別の検査基準（判断基準）に基づいて、各検査において「正常」又は「異常」のいずれかが判定されると、各検査結果に基づいて、^２１１Ａｔ含有アルファ線核医学治療剤が総合的に安全であるか否かが判定される。この場合、^２１１Ａｔ含有アルファ線核医学治療剤が総合的に安全であるか否かを判定する方法として、ソフトウェアを用いてもよい。

^２２５Ａｃ含有アルファ線核医学治療剤の安全性評価
担癌マウスの薬理試験プロトコールにしたがい、１用量の^２２５Ａｃ含有アルファ線核医学治療剤をマウスに静脈内投与する。投与の翌日に、血液検査、血液生化学検査および病理組織学的検査を行う。血液検査として血算測定をするとともに血液像を観察し、血液生化学検査として酵素、たんぱく質、脂質の測定のうえ臓器の機能評価・障害の程度を把握し、病理組織学的検査として、甲状腺、胃、肝臓、腎臓を検査する。具体的には、細胞診によってがん細胞の有無の検査を実施する。投与の１ヶ月後に、同様の血液検査、血液生化学検査および病理組織学的検査を行う。血液検査として血算測定および血液像を観察し、血液生化学検査として酵素、たんぱく質、脂質の測定のうえ臓器の機能評価・障害の程度を把握し、病理組織学的検査として、甲状腺、胃、肝臓、腎臓を検査する。具体的には、細胞診によってがん細胞の有無の検査を実施する。なお、実施例１と同様に、^２２５Ａｃ含有アルファ線核医学治療剤が総合的に安全であるか否かが判定される。また、その判定方法として、ソフトウェアを用いてもよい。

Claims (12)

1. アルファ線核医学治療剤の非臨床安全性評価方法であって、前記アルファ線核医学治療剤投与後の第１時点、および第２時点において、血液学的検査、血液生化学検査および病理組織学的検査を行うことを特徴とする前記非臨床安全性評価方法。
2. 前記第１時点が、前記アルファ線核医学治療剤投与の翌日である、請求項１に記載の非臨床安全性評価方法。
3. 前記アルファ線核医学治療剤の核種がアスタチン^２１１Ａｔであり、前記第２時点が投与の１４日後である、請求項１または２に記載の非臨床安全性評価方法。
4. 前記アルファ線核医学治療剤の核種がアクチニウム^２２５Ａｃであり、前記第２時点が投与の１ヶ月後である、請求項１または２に記載の非臨床安全性評価方法。
5. 前記病理組織学的検査が、甲状腺、胃、肝臓または腎臓について行われる、請求項１〜４のいずれか一項に記載の非臨床安全性評価方法。
6. 前記アルファ線核医学治療剤投与量が、相補する放射性診断薬を用いたＰＥＴあるいはＳＰＥＣＴイメージングにより薬剤分布が事前に決定されている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の非臨床安全性評価方法。
7. 前記薬剤分布のイメージングが、アルファ線放出核種が崩壊する際にアルファ線とともに生じる放射線を撮影することで行われる、請求項６に記載の非臨床安全性評価方法。
8. さらに、前記アルファ線核医学治療剤の生体内安定性を検査することを含む、請求項６または７に記載の非臨床安全性評価方法。
9. さらに、前記アルファ線核医学治療剤の比放射能または標識率を検査することを含む、請求項６〜８のいずれか一項に記載の非臨床安全性評価方法。
10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の非臨床安全性評価方法を用いて、安全性の高いアルファ線核医学治療剤をスクリーニングする方法。
11. 請求項１０に記載のスクリーニング方法を用いてアルファ線核医学治療剤を非臨床段階から臨床段階へ移行するトランスレーショナル・リサーチ方法。
12. ＰＨＩＴＳ−ＳＭＫモデルを用いたシミュレーション工程を包含する、請求項１〜９のいずれか一項に記載の非臨床安全性評価方法、請求項１０に記載のスクリーニング方法または、請求項１１に記載のトランスレーショナル・リサーチ方法。

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