JP2023085151A - Stem cell fractionation method using in vitro boron neutron reaction - Google Patents

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Tomonari Kasai
修一 古矢
Shuichi Furuya
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Yoshinobu Maeda
愛 植田
Ai Ueda
章 瓜谷
Akira Uritani
幸子 吉橋
Sachiko Yoshihashi
健夫 西谷
Takeo Nishitani
一輝 土田
Kazuteru Tsuchida
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Abstract

To provide cell fractionation methods for removing unfavorable cells mixed with radiation-sensitive stem cells with "stemness" used in the fields of transplantation medicine and regenerative medicine, e.g., teratoma, atypical cells, cancer cells (blood cancer cells such as leukemia, malignant lymphoma, multiple myeloma) to safely perform such transplantation medicine and regenerative medicine; and to provide cells obtained by the method.SOLUTION: The present invention provides a fractionation method of a non-target cell, comprising: (1) culturing a cell culture containing a target cell in the presence of a boron (10B) drug; and (2) irradiating the cell culture obtained in (1) with a neutron beam.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、「幹細胞らしさ(stemness)」を有する放射線高感受性細胞が利用される再生医療、細胞治療分野に関する。特に、骨髄および造血幹細胞の移植のための、これら細胞培養技術に適する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to the field of regenerative medicine and cell therapy in which radiation-sensitive cells having "stemness" are used. These cell culture techniques are particularly suitable for bone marrow and hematopoietic stem cell transplantation.

「幹細胞らしさ(stemness)」を有する放射線高感受性細胞としては、胚性幹細胞および人工多能性幹細胞などの多能性幹細胞、および間葉系幹細胞、骨髄内に存在する造血幹細胞や骨髄移植片そのものが挙げられる。多能性幹細胞は、再生医療に於いて適当な条件下生体器官や組織に分化誘導させ、再生医療や移植医療に活用される。この時未分化の細胞が奇形腫となるリスクがあり、これら細胞の混在を試験するためのガイダンス(独立行政法人医薬品医療機器総合機構:「再生医療等製品のうち、ヒト細 胞加工製品を開発する際の考え方や留意点を記した技術的ガイダンス(平成28年6月) 」は存在するものの、積極的に除去する技術的方法は報告されていない。 Radiation-sensitive cells with "stemness" include pluripotent stem cells such as embryonic stem cells and induced pluripotent stem cells, mesenchymal stem cells, hematopoietic stem cells present in bone marrow, and bone marrow grafts themselves. is mentioned. In regenerative medicine, pluripotent stem cells are induced to differentiate into living organs and tissues under appropriate conditions, and are utilized in regenerative medicine and transplantation medicine. At this time, there is a risk that undifferentiated cells may become teratoma. Although there is a technical guidance (June 2016) that describes the concept and points to note when doing so, no technical method for positive removal has been reported.

胚性幹細胞および人工多能性幹細胞などの多能性幹細胞の利用ケースでは、残存している未分化細胞を減らす分化誘導方法の開発に焦点があたっていたことから、「除去」方法は確立していない。一般的に「望ましくない」異種・異形細胞を取り除く方法としては、ガンマ線などの放射線の利用、および抗がん剤など細胞毒性のある薬剤に暴露する方法などが考えられる。しかし、いずれも、有用な多能性幹細胞に強いダメージを与える懸念が残り選択しにくい。 In the use cases of pluripotent stem cells, such as embryonic stem cells and induced pluripotent stem cells, the focus has been on the development of differentiation-inducing methods to reduce residual undifferentiated cells, so 'removal' methods have not been established. not In general, methods to remove "undesired" xenogeneic or atypical cells include the use of radiation such as gamma rays and exposure to cytotoxic agents such as anticancer agents. However, it is difficult to select any of them because of the concern that they may strongly damage useful pluripotent stem cells.

骨髄内に存在し「幹細胞らしさ(stemness)」を有する造血幹細胞や骨髄移植片に混在するがん化した細胞など「望ましくない」異種・異形細胞のケースでも、「除去」に導く技術や手法については報告がない。従来は、健康な移植細胞提供者あるいは寛解状態での骨髄あるいは造血幹細胞移植(同種あるいは自家移植)を想定し、「リスクを軽減・回避」しているのみである。 Technologies and methods that lead to "removal" of "undesirable" xenogeneic and atypical cells such as hematopoietic stem cells that exist in the bone marrow and have "stemness" and cancerous cells mixed in bone marrow grafts. has not been reported. Conventionally, only healthy transplant donors or remission bone marrow or hematopoietic stem cell transplantation (allogeneic or autologous) are assumed, and only "risks are reduced or avoided."

ホウ素中性子捕捉反応(BNCR: Boron Neutron Capture Reaction)は、ホウ素原子(10B)に熱中性子あるいは低エネルギーの熱外中性子線を照射して、核反応(α崩壊反応)を惹起させ、ホウ素原子を一定量以上含む細胞のみを、細胞単位で選択的に破壊し殺傷する化学反応であり、これを活用した治療法がBNCTである。本目的には、この方法が利用できる可能性がある。即ち、比較的細胞に与える影響が少ないホウ素薬剤を用い、「望ましくない」異種・異形細胞にホウ素元素(10B)を集積させたのち、正常細胞に影響が少ない「熱中性子」を中心とした低エネルギー中性子線を制御下照射して、「望ましくない」異種・異形細胞内でBNCRと表記される「α崩壊反応(核反応)」を生じさせ、正常細胞には影響を与えることなく、当該細胞のみを内部から破壊させて除去する方法が想定される。しかしながら、そうした目的でのBNCR利用報告は皆無であった。BNCT施設として、2020年3月にサイクロトロン型加速器中性子源(NeuCure)とホウ素薬剤ステボロニン(ボロファランBPAと溶解補助剤D-ソルビトールの点滴静注剤)を組合せた世界初の加速器駆動BNCTシステムが切除不能な局所進行または再発頭頚部がん治療を対象に厚生労働省から認可されている。また、国立がんセンターと江戸川病院に設置されたRFQライナック中性子源(CICS-1)とステボロニンを組合わせたシステムでメラノーマや血管肉腫を対象とした治験が進められている。フィンランドヘルシンキ病院に設置された静電型加速器と回転型Liターゲットを用いた加速器中性子源(nuBeam)の2号機が湘南鎌倉病院に導入されている。筑波大学ではRFQ/DTLライナック中性子源(iBNCT)の開発が進められており、実用化に向けて非臨床試験の準備が進められている。これらBNCT施設で用いられている加速器中性子源は、「陽子線加速器」「中性子生成ターゲット」「中性子を治療に適したエネルギー領域まで減速するモデレーター(BSA)」で構成される。これまで加速器(サイクロトロン、ライナック、静電加速器)とターゲット材(Be, Li)の組合せを変えて複数のシステムが開発されている(図1)が、何れも深部固形がんの治療を目的として、熱外領域(0.5eV~10keV)のエネルギーを持つ中性子を生成するのに適した仕様となっている。 In the Boron Neutron Capture Reaction (BNCR), boron atoms ( 10 B) are irradiated with thermal neutrons or low-energy epithermal neutron beams to induce a nuclear reaction (α-decay reaction), resulting in boron atoms. BNCT is a chemical reaction that selectively destroys and kills only cells containing more than a certain amount on a cell-by-cell basis. This method may be used for this purpose. That is, using a boron drug that has relatively little effect on cells, after accumulating boron element ( 10 B) in “undesirable” heterogeneous/heteromorphic cells, we focused on “thermal neutrons” that have little effect on normal cells. Controlled irradiation of low-energy neutron beams to induce an "alpha decay reaction (nuclear reaction)", designated BNCR, in "undesired" heterologous and atypical cells, without affecting normal cells A method of destroying and removing only cells from the inside is envisioned. However, there have been no reports of the use of BNCR for such purposes. As a BNCT facility, in March 2020, the world's first accelerator-driven BNCT system that combines a cyclotron-type accelerator neutron source (NeuCure) and a boron drug steboronine (borofarane BPA and a solubilizing agent D-sorbitol intravenous drip) was unresectable. It is approved by the Ministry of Health, Labor and Welfare for the treatment of locally advanced or recurrent head and neck cancer. In addition, clinical trials targeting melanoma and angiosarcoma are underway with a system that combines the RFQ Linac Neutron Source (CICS-1) and steboronine installed at the National Cancer Center and Edogawa Hospital. The second accelerator neutron source (nuBeam) using an electrostatic accelerator and a rotating Li target installed at Helsinki Hospital in Finland has been introduced at Shonan Kamakura Hospital. At the University of Tsukuba, the development of the RFQ/DTL linac neutron source (iBNCT) is underway, and preparations are underway for non-clinical tests for practical use. The accelerator neutron source used in these BNCT facilities consists of a "proton beam accelerator," a "neutron generation target," and a "moderator (BSA) that slows down neutrons to an energy range suitable for treatment." Until now, multiple systems have been developed by changing the combination of accelerators (cyclotron, linac, electrostatic accelerator) and target materials (Be, Li) (Fig. 1), all of which are aimed at treating deep solid tumors. , the specifications are suitable for generating neutrons with energies in the epithermal region (0.5 eV to 10 keV).

その中で、Liターゲットは低エネルギーの陽子ビーム下で効率良く中性子を発生することが可能であり、Beターゲットに比べて生成される中性子エネルギーが低いことから、BNCT治療に適した熱外中性子領域への中性子の減速が容易である特徴を持つ(表1)。
表1 各システムにおける熱外中性子生成に必要な中性子エネルギー減速比

Figure 2023085151000001
Among them, the Li target can efficiently generate neutrons under a low-energy proton beam, and the generated neutron energy is lower than that of the Be target. It has the characteristic that neutrons are easily slowed down (Table 1).
Table 1 Neutron energy reduction ratio required for epithermal neutron generation in each system
Figure 2023085151000001

BNCT(Boron Neutron Capture Therapy) 発展の経緯、Isotope News, 755, 42-47 (2018)Development of BNCT (Boron Neutron Capture Therapy), Isotope News, 755, 42-47 (2018) BNCTの将来展望、Isotope News, 756, 24-27 (2018)Future Prospects of BNCT, Isotope News, 756, 24-27 (2018) 医療用加速器中性子源の開発と産業・工業分野への応用、Isotope News, 757, 22-25 (2018)Development of accelerator neutron source for medical use and its application to industry, Isotope News, 757, 22-25 (2018)

特願2016-062865Patent application 2016-062865 特願2017-61979Patent application 2017-61979 特願2017-105099Patent application 2017-105099

本発明の目的は、移植医療、再生医療分野で用いられる「幹細胞らしさ(stemness)」をもつ放射線高感受性幹細胞に混在した好ましくない細胞、例えば、奇形腫、異形細胞、がん細胞(白血病、悪性リンパ腫、多発性骨髄腫などの血液がん細胞)を除去して、かかる移植医療、再生医療を安全に行うための細胞の分取方法、および該方法により得られる細胞を提供することにある。 The object of the present invention is to provide undesired cells such as teratoma, atypical cells, cancer cells (leukemia, malignant cells) mixed with radiation-sensitive stem cells having "stemness" used in the fields of transplantation medicine and regenerative medicine. Blood cancer cells such as lymphoma and multiple myeloma) are removed to provide a cell sorting method for safely performing such transplantation medicine and regenerative medicine, and the cells obtained by the method.

発明が解決するための手段Means for Invention to Solve

移植医療、再生医療を行う際に必要な「幹細胞(stemness)」を、幹細胞の機能に影響を与えることなく、幹細胞源に混入している「好ましくない細胞、例えば、奇形腫、異形細胞、がん細胞(白血病、悪性リンパ腫、多発性骨髄腫などの血液がん細胞)」を、「幹細胞の放射線高感受性」に影響が少ないホウ素中性子捕捉反応 ( Boron Neutron Capture reaction、BNCR)を患者の体外で適用することで、これらを除去する手法(Ex. Vivo BNCR)を提供する。
即ち、本発明は、下記の事項に関するものである。
"Stemness" necessary for transplantation medicine and regenerative medicine, without affecting the function of stem cells, "unfavorable cells such as teratoma, atypical cells, etc. Cancer cells (blood cancer cells such as leukemia, malignant lymphoma, and multiple myeloma) are treated with the Boron Neutron Capture reaction (BNCR), which has little effect on the radiosensitivity of stem cells, outside the patient's body. By applying it, we provide a method (Ex. Vivo BNCR) to remove them.
That is, the present invention relates to the following items.

(項目1)
(1)標的細胞を含む非標的細胞培養物に、標的細胞に特異的にホウ素(10B)が取り込まれる条件下で培養する工程、および
(2)(1)で得られるホウ素(10B)が取り込まれた標的細胞に、非標的細胞に影響が少ない中性子線を照射して標的細胞を選択的に殺傷する工程で、非標的細胞を分取する方法。
(項目2)
工程(1)で、標的細胞にホウ素(10B)薬物が取り込まれ易く、非標的細胞にホウ素(10B)薬物が取り込みにくい培養条件下で細胞を培養する、項目1に記載の分取方法。
(項目3)
工程(2)で、非標的細胞を選択的に分取するために、照射する中性子線の最大エネルギーが50eV以下となるように構成された中性子照射場を用いたことを特徴とする、項目1または2に記載の分取方法。
(項目4)
工程(2)で得られる細胞培養物が、標的細胞を実質的に含まない、項目1~3のいずれか1項に記載の方法。
(項目5)
前記非標的細胞が、幹細胞である、項目1~4のいずれか1項に記載の分取方法。
(項目6)
前記幹細胞が、多能性幹細胞または造血幹細胞である、項目5に記載の分取方法。
(項目7)
前記多能性幹細胞が、ヒト多能性幹細胞である、項目6に記載の分取方法。
(項目8)
前記多能性幹細胞が、ヒトiPS細胞である、項目6に記載の分取方法。
(項目9)
前記造血幹細胞が、CD34陽性細胞である、項目6に記載の分取方法。
(項目10)
前記標的細胞が、異種細胞、異形細胞およびがん細胞からなる群から選択される1種以上である、項目1~9のいずれか1項に記載の分取方法。
(項目11)
前記標的細胞が、がん細胞である、項目1~9のいずれか1項に記載の分取方法。
(項目12)
前記ホウ素(10B)薬物が、p-ボロノフェニルアラニン(BPA)、メルカプトウンデカハイドロデカボレート(BSH)などクロソ(closo)構造を有する化合物またはこれらの混合物である、項目1~11のいずれか1項に記載の分取方法。
(項目13)
前記ホウ素(10B)薬物が、BSHなどクロソ(closo)構造を有するホウ素化合物と疎水性アミノ酸残基および塩基性アミノ酸残基を含むペプチドとの複合体であって、前記ペプチドがA6KまたはA6Rである、項目1~11のいずれか1項に記載の分取方法。
(項目14)
さらに、標的細胞および非標的細胞によるホウ素(10B)薬物の取り込みを評価する工程を含む、項目1~13のいずれか1項に記載の分取方法。
(項目15)
さらに、非標的細胞を単離する工程を含む、項目1~13のいずれか1項に記載の分取方法。
(項目16)
さらに、標的細胞および非標的細胞に影響が少ないホウ素(10B)薬物を評価する工程を含む、項目1~13のいずれか1項に記載の分取方法。
(項目17)
非標的細胞に影響が少ない中性子照射場として、ガンマ線などの混入が少なく、高速中性子の影響(特に、中性子が水素と反応して細胞に付与する水素線量など)が小さくなる最大中性子エネルギーが50eV 以下とする中性子減速材を特徴とする、項目3に記載の分取方法。
(項目18)
非標的細胞に影響が少ない中性子照射場としては、国際原子力機関(IAEA)の基準値(IAEA TECDOC-1223)を満足し、エネルギーの小さな熱外中性子(0.5ev-10keV)を発生できる装置と前記水ファントムを組合せて、標的細胞の生存率を減少させる効果をもつ中性子照射場を特徴とする、項目3に記載の分取方法。
(項目19)
非標的細胞に影響が少ない中性子照射場として、半径5cm以上の円柱状の中性子減速体(水、重水、Be,Cなど)軸中心に標的細胞を含む非標的細胞培養物を設置、円柱形状の中性子減速体脇に複数本設置された小型中性子発生装置から出射される高速中性子を50eV以下に減速して標的細胞を含む非標的細胞培養物に中性子を照射することを特徴とする、項目3に記載の分取方法。
(項目20)
項目1~19のいずれか1項に記載の分取方法により得られる非標的細胞。
(項目21)
項目20に記載の非標的細胞を含む、医薬組成物。
(項目22)
項目20に記載の非標的細胞を含む、がんの予防または治療剤。
(項目23)
項目20に記載の非標的細胞を含む、血液がんの予防または治療剤。
(項目24)
がん患者に対して、項目21に記載の医薬組成物の有効量を投与することを特徴とする、該がん患者におけるがんの予防または治療方法。
(項目25)
血液がん患者に対するホウ素中性子捕捉療法(BNCT)による抗がん処置前に、前記患者から造血幹細胞を採取する工程、
採取した造血幹細胞を、項目1~19のいずれか1項に記載の分取方法により生成する工程、および、
前記分取方法により得られる造血幹細胞を、前記患者に自家移植する工程、
を含む血液がんの治療方法。
(Item 1)
(1) culturing a non-target cell culture containing target cells under conditions in which boron ( 10 B) is specifically incorporated into the target cells, and (2) the boron ( 10 B) obtained in (1) A method of selectively killing non-target cells by irradiating the target cells into which the non-target cells have been taken up with a neutron beam that has little effect on non-target cells.
(Item 2)
The sorting method according to item 1, wherein in step (1), the cells are cultured under culture conditions in which the boron ( 10 B) drug is easily taken up by target cells and the boron ( 10 B) drug is difficultly taken up by non-target cells. .
(Item 3)
Item 1, characterized in that, in step (2), a neutron irradiation field configured so that the maximum energy of the irradiated neutron beam is 50 eV or less in order to selectively fractionate non-target cells. or the preparative method according to 2.
(Item 4)
4. The method according to any one of items 1 to 3, wherein the cell culture obtained in step (2) is substantially free of target cells.
(Item 5)
5. The sorting method according to any one of items 1 to 4, wherein the non-target cells are stem cells.
(Item 6)
The sorting method according to item 5, wherein the stem cells are pluripotent stem cells or hematopoietic stem cells.
(Item 7)
The sorting method according to item 6, wherein the pluripotent stem cells are human pluripotent stem cells.
(Item 8)
The sorting method according to item 6, wherein the pluripotent stem cells are human iPS cells.
(Item 9)
The sorting method according to item 6, wherein the hematopoietic stem cells are CD34-positive cells.
(Item 10)
10. The sorting method according to any one of items 1 to 9, wherein the target cells are one or more selected from the group consisting of heterologous cells, atypical cells and cancer cells.
(Item 11)
The sorting method according to any one of items 1 to 9, wherein the target cells are cancer cells.
(Item 12)
Any of items 1 to 11, wherein the boron ( 10 B) drug is a compound having a closo structure such as p-boronophenylalanine (BPA), mercaptoundecahydrodecaborate (BSH), or a mixture thereof. The preparative collection method according to item 1.
(Item 13)
The boron ( 10 B) drug is a complex of a boron compound having a closo structure such as BSH and a peptide containing a hydrophobic amino acid residue and a basic amino acid residue, wherein the peptide is A6K or A6R. A fractionation method according to any one of items 1 to 11.
(Item 14)
14. The method of sorting according to any one of items 1 to 13, further comprising evaluating uptake of the boron ( 10 B) drug by target cells and non-target cells.
(Item 15)
14. The sorting method according to any one of items 1 to 13, further comprising a step of isolating non-target cells.
(Item 16)
14. The sorting method according to any one of items 1 to 13, further comprising evaluating a boron ( 10 B) drug that has less effect on target cells and non-target cells.
(Item 17)
As a neutron irradiation field that has little effect on non-target cells, there is little contamination such as gamma rays, and the effect of fast neutrons (especially the hydrogen dose given to cells by neutrons reacting with hydrogen) is small. Maximum neutron energy is 50 eV or less. A preparative separation method according to item 3, characterized by a neutron moderator of
(Item 18)
As a neutron irradiation field that has little effect on non-target cells, the equipment that satisfies the standard value of the International Atomic Energy Agency (IAEA TECDOC-1223) and can generate low-energy epithermal neutrons (0.5ev-10keV) and the above-mentioned 4. A method of sorting according to item 3, characterized in that the water phantom is combined with a neutron irradiation field that has the effect of reducing the viability of the target cells.
(Item 19)
As a neutron irradiation field that has little effect on non-target cells, a non-target cell culture containing target cells is placed at the center of the axis of a cylindrical neutron moderator (water, heavy water, Be, C, etc.) with a radius of 5 cm or more. A non-target cell culture containing target cells is irradiated with neutrons by moderating fast neutrons emitted from a plurality of small neutron generators installed on the side of the neutron moderator to 50 eV or less. Fractionation method as described.
(Item 20)
Non-target cells obtained by the sorting method according to any one of items 1 to 19.
(Item 21)
A pharmaceutical composition comprising the non-target cells of item 20.
(Item 22)
A preventive or therapeutic agent for cancer, comprising the non-target cell according to item 20.
(Item 23)
A preventive or therapeutic agent for blood cancer, comprising the non-target cell according to item 20.
(Item 24)
A method for preventing or treating cancer in a cancer patient, comprising administering an effective amount of the pharmaceutical composition according to item 21 to the patient.
(Item 25)
prior to anti-cancer treatment with boron neutron capture therapy (BNCT) for blood cancer patients, collecting hematopoietic stem cells from said patient;
A step of producing the collected hematopoietic stem cells by the sorting method according to any one of items 1 to 19;
a step of autotransplanting the hematopoietic stem cells obtained by the sorting method into the patient;
A method of treating blood cancers comprising:

ホウ素中性子捕捉反応(BNCR)を再生医療や細胞医療に有用な細胞の分取に活用するものである。 Boron neutron capture reaction (BNCR) is utilized for sorting cells useful for regenerative medicine and cell therapy.

胚性幹細胞および人工多能性幹細胞などの多能性幹細胞は、放射線感受性が高いことが知られている。このため、従来から汎用されてきた放射線照射を「除去」目的に、異種・変異細胞に適用することは困難である。この点で、選択性の優れたホウ素薬剤とガンマ線や高エネルギー中性子の混入率が極めて少ない中性子との組み合わせによるBNCRが適用できればほぼ唯一となる実用的方法を提供することになる。 Pluripotent stem cells, such as embryonic stem cells and induced pluripotent stem cells, are known to be highly radiation sensitive. For this reason, it is difficult to apply irradiation, which has been widely used in the past, to heterologous/mutant cells for the purpose of "removal". In this respect, if we can apply BNCR, which is a combination of a highly selective boron agent and neutrons with an extremely low contamination rate of gamma rays and high-energy neutrons, we will be able to provide a practical method that is almost unique.

骨髄内に存在する造血幹細胞や骨髄移植片そのものから、BNCRで混在する可能性がある「がん細胞」を、選択的に除去できれば、「自家移植」の適用範囲が大幅に拡張される可能性がある。これにより、血液がんに対する全般的な治療法選択肢を増やすことが期待できる。特に、新薬処方等による「移植前処置」の効果改善により患者体内に残存するがん細胞がゼロもしくは大幅に減少したケースでは、処置前の寛解時に採取した自家造血幹細胞中に潜在するがん細胞の多寡が、自家移植後の再発・再燃につながる可能性は排除出来なくなる。自家骨髄移植あるいは自家造血幹細胞移植を有力な治療方法とする骨髄性の血液がんにとっては、本法による移植材料の創出が有効な方法を提供することになる。 If it is possible to selectively remove "cancer cells" that may be mixed with BNCR from the hematopoietic stem cells present in the bone marrow and the bone marrow graft itself, the scope of application of "autologous transplantation" may be greatly expanded. There is This is expected to increase the overall treatment options for blood cancers. In particular, in cases where the number of cancer cells remaining in the patient's body is zero or significantly reduced due to the improvement of the effect of "pretreatment for transplantation" by prescription of new drugs, latent cancer cells in autologous hematopoietic stem cells collected at the time of remission before treatment It cannot be ruled out that the amount of cancer may lead to recurrence or relapse after autologous transplantation. For myeloid hematologic cancers, for which autologous bone marrow transplantation or autologous hematopoietic stem cell transplantation is a promising treatment method, the creation of transplant materials by this method will provide an effective method.

再生医療、細胞医療の拡大、がん治療、例えば血液がん治療での「移植」適用範囲の拡大と選択性の向上による「パラダイムシフト」を実現する。治癒する患者数の増加と同時に、総額医療費の抑制を同時に実現する可能性があり、日本にとって望ましいがん治療の方向性を示すものとなる。 We will realize a "paradigm shift" by expanding regenerative medicine, cell therapy, cancer treatment, for example, expanding the scope of "transplantation" in blood cancer treatment and improving selectivity. It has the potential to increase the number of cured patients and at the same time reduce the total medical costs, indicating a desirable direction for cancer treatment in Japan.

Ex. Vivo BNCTは、血液がん(白血病、悪性リンパ腫、多発性骨髄腫など)では、患者の体内に存在または潜在するがん細胞を、大量の化学療法や放射線療法により完全に駆逐する治療方法(移植前処置)と組み合わせることにより、血液がんの治療のための自家造血幹細胞移植を安全に行うことができることにつながる。もしくは、再生医療において、奇形腫や異形細胞など、将来のがん化のリスクがある細胞を取り除き、再生医療を安全に行うことにつながる。 Ex. Vivo BNCT is a treatment method for blood cancers (leukemia, malignant lymphoma, multiple myeloma, etc.) that completely eliminates existing or latent cancer cells in the patient's body with high-dose chemotherapy or radiotherapy. (Transplant pretreatment) leads to safe autologous hematopoietic stem cell transplantation for the treatment of blood cancer. Alternatively, in regenerative medicine, removing cells that are at risk of becoming cancerous in the future, such as teratoma and atypical cells, will lead to safe regenerative medicine.

「幹細胞らしさ」(stemness)を有する放射線高感受性細胞は、再生医療や細胞医療にとって重要な生体素材ながら、混在するリスクのある異種・変異細胞等、および未分化の細胞を取り除く方法については効果的な方法が無く、大きな制限要素となっている。本発明は、再生医療や細胞医療の根源的な解決につながる。 Radiation-sensitive cells with “stemness” are important biomaterials for regenerative medicine and cell therapy. There is no effective method, which is a major limiting factor. The present invention leads to fundamental solutions for regenerative medicine and cell therapy.

本発明に示す方法を、血液がん(悪性リンパ腫、多発性骨髄腫など)治療に応用することができる。これにより根治につながる可能性がある「(自家)造血幹細胞」移植に対する安全性向上が期待できる。 The method shown in the present invention can be applied to the treatment of hematologic cancers (malignant lymphoma, multiple myeloma, etc.). This is expected to improve the safety of "(autologous) hematopoietic stem cell" transplantation, which may lead to a radical cure.

再生医療や細胞医療、その材料提供に関わる化学分野での発明となることから、これら医療分野での新たな発明や治療法開発につながる。承認までの期間短縮と費用圧縮が見込める。 Inventions in the chemical field related to regenerative medicine, cell therapy, and the provision of materials for these treatments will lead to new inventions and development of treatment methods in these medical fields. It is expected to shorten the period until approval and reduce costs.

従来から、造血組織(骨髄、造血幹細胞など)の移植は、日本造血細胞移植学会などからガイドラインに示されている通り、化学療法に反応する65歳以下の血液がん(悪性リンパ腫、多発性骨髄腫など)患者に対して実施されている。しかしながら、ガイドラインで示される造血組織移植は、他家移植のみが認められており、患者自身の造血組織を使用する自家移植は想定されていない。これは、自家移植すると、造血組織に存在するがん細胞を患者に移植することになり、がんを再発させる可能性があるためである。したがって、患者を救済できるかどうかは、移植細胞提供者(ドナー)が確保されるかどうかに依存し、治療できる患者数も限られたものとなっている。 Conventionally, transplantation of hematopoietic tissue (bone marrow, hematopoietic stem cells, etc.) has been recommended by the Japanese Society for Hematopoietic Cell Transplantation, etc., as shown in the guidelines. (e.g., tumor). However, the hematopoietic tissue transplantation shown in the guidelines only allows allogeneic transplantation, and autologous transplantation using the patient's own hematopoietic tissue is not assumed. This is because autologous transplantation involves transplanting cancer cells present in the hematopoietic tissue into the patient, which may cause the cancer to recur. Therefore, whether or not a patient can be rescued depends on whether or not a transplant donor (donor) can be secured, and the number of patients that can be treated is also limited.

本発明によれば、抗がん剤治療を行う前に、患者の体外に取り出した骨髄などの造血幹細胞に対して、ホウ素中性子捕捉療法を適用することにより、がん細胞を駆逐し、かつ造血幹細胞機能を維持した造血組織を得ることができる。このような造血組織を使用することにより、がん細胞の再移入を回避することのできる自家移植が可能となる。その結果、前記ドナーの確保が必要な他家移植に制限されることなく血液がんの治療が可能となり、救済される患者数が増加する。
According to the present invention, before performing anticancer drug treatment, by applying boron neutron capture therapy to hematopoietic stem cells such as bone marrow taken out of the patient's body, cancer cells are expelled and hematopoiesis A hematopoietic tissue that maintains stem cell function can be obtained. The use of such hematopoietic tissue enables autologous transplantation that avoids reintroduction of cancer cells. As a result, hematological cancer can be treated without being restricted to allotransplantation, which requires the securing of donors, and the number of rescued patients increases.

加速器中性子源の特性比較を示す。A comparison of the characteristics of accelerator neutron sources is shown. 限外濾過後のOKD粒子測定結果を示す。OKD particle measurement results after ultrafiltration are shown. がん細胞培地を用いた際のCD34陽性造血幹細胞と多発性骨髄腫由来細胞株に取り込まれるホウ素濃度計測結果を示す。FIG. 4 shows the results of measuring the concentration of boron incorporated into CD34-positive hematopoietic stem cells and multiple myeloma-derived cell lines when using cancer cell culture media. BPAとBSHの細胞内移行性評価結果を示す。Fig. 3 shows the results of evaluating the intracellular translocation of BPA and BSH. がん細胞と正常細胞に付与される線量の概念を示す。The concept of dose delivered to cancer cells and normal cells is shown. 生体組織に対するカーマ係数の中性子エネルギー依存を示す。Neutron energy dependence of the kerma coefficient for biological tissue is shown. γ線カーマ係数のγ線エネルギー依存を示す。γ-ray energy dependence of the γ-ray kerma coefficient. 静電加速器システムとビームライン外観写真を示す。Photographs of the electrostatic accelerator system and the beamline are shown. 中性子減速照射装置と出射される中性子線質を示す。Neutron moderation irradiation equipment and emitted neutron beam quality are shown. BSAノズルから出射される中性子のエネルギー分布を示す。The energy distribution of neutrons emitted from a BSA nozzle is shown. 幹細胞照射用中性子減速体を示す。A neutron moderator for stem cell irradiation is shown. 幹細胞照射用中性子減速体構造を示す。Neutron moderator structure for stem cell irradiation is shown. 幹細胞照射用中性子減速体中の各種線量分布(軽水減速体)を示す。Various dose distributions in the neutron moderator for stem cell irradiation (light water moderator) are shown. 幹細胞照射用中性子減速体中の各種線量分布(軽水減速体+鉛遮蔽)を示す。Various dose distributions in the neutron moderator for stem cell irradiation (light water moderator + lead shielding) are shown. 幹細胞照射用中性子減速体中の各種線量分布(重水減速体)を示す。Various dose distributions in the neutron moderator for stem cell irradiation (heavy water moderator) are shown. ホウ素薬剤(OKD)処理後の、がん細胞(MM細胞)と正常細胞(造血幹細胞)の中性子線照射時間と細胞生存率の関係式を示す。The relational expression between the neutron irradiation time and the cell viability of cancer cells (MM cells) and normal cells (hematopoietic stem cells) after boron drug (OKD) treatment is shown.

本発明の一実施態様において、
(1)標的細胞を含む非標的細胞培養物をホウ素(10B)薬物の存在下で培養する工程、および
(2)(1)で得られるホウ素(10B)が取り込まれた標的細胞に中性子線を照射して非標的細胞を選択的に分取する工程を含む、非標的細胞の分取方法を提供する。
工程(1)で、標的細胞にホウ素(10B)薬物が取り込まれ易い培養条件下で細胞を培養することが好ましい。工程(1)で、ホウ素(10B)薬物が標的細胞に取り込まれ易い培養条件として、例えば、ホウ素薬剤、細胞培地の種類、培養温度、炭酸ガス濃度等を最適化することが挙げられる。
また、工程(2)で、非標的細胞を選択的に分取するために、照射する中性子線の最大エネルギーが50eV以下であり、中性子に混入するγ線を抑えるように構成された中性子照射場を用いたことが好ましい。
In one embodiment of the invention,
(1) culturing a non-target cell culture containing target cells in the presence of a boron ( 10 B) drug ; A method for sorting non-target cells is provided, comprising the step of selectively sorting non-target cells by irradiating with radiation.
In step (1), the cells are preferably cultured under culture conditions that favor the uptake of the boron ( 10 B) drug into the target cells. In step (1), culture conditions that facilitate incorporation of the boron ( 10 B) drug into the target cells include, for example, optimization of the boron drug, type of cell culture medium, culture temperature, carbon dioxide gas concentration, and the like.
Further, in step (2), in order to selectively fractionate non-target cells, the maximum energy of the neutron beam to be irradiated is 50 eV or less, and the neutron irradiation field is configured to suppress γ rays mixed in the neutrons. is preferably used.

標的細胞とは、除去すべき細胞を意味し、例えば、細胞製剤として用いられる細胞に混在するがん化した細胞など「望ましくない」異種・異形細胞等が挙げられる。 A target cell means a cell to be removed, and includes, for example, “undesirable” heterologous/atypical cells such as cancerous cells mixed in cells used as cell preparations.

非標的細胞とは、分取すべき細胞を意味し、幹細胞性を有し放射線感受性の高い細胞を例示することができる。 A non-target cell means a cell to be sorted, and can be exemplified by a cell having stemness and high radiosensitivity.

幹細胞性を有し放射線感受性の高い細胞の例としては、多能性幹細胞(胚性幹細胞および人工多能性幹細胞など)あるいは多分化能幹細胞(分化複能性幹細胞骨:MUSE細胞や間葉系幹細胞および造血幹細胞)あるいは造血幹細胞から分化する正常幹細胞が挙げられる(放射線生物研究 Radiation Biology Research Communications 54(4), 266-280, 2019)。 Examples of highly radiosensitive cells with stemness include pluripotent stem cells (embryonic stem cells, induced pluripotent stem cells, etc.) or multipotent stem cells (differentiated multipotent stem cells, bone: MUSE cells and mesenchymal stem cells). Stem cells and hematopoietic stem cells) or normal stem cells differentiated from hematopoietic stem cells (Radiation Biology Research Communications 54(4), 266-280, 2019).

本発明に用いる多能性幹細胞としては、例えば、人工多能性幹細胞(induced pluripotent stem cell:iPS細胞)、胚性幹細胞(embryonic stem cell:ES細胞)、核移植により得られるクローン胚由来の胚性幹細胞(nuclear transfer Embryonic stem cell:ntES細胞)、多能性生殖幹細胞(multipotent germline stem cell)(「mGS細胞」)、胚性生殖幹細胞(EG細胞)、Muse細胞(multi-lineage differentiating stress enduring cell)が挙げられるが、好ましくはiPS細胞(より好ましくはヒトiPS細胞)である。上記多能性幹細胞がES細胞又はヒト胚に由来する任意の細胞である場合、その細胞は胚を破壊して作製された細胞であっても、胚を破壊することなく作製された細胞であってもよいが、好ましくは、胚を破壊することなく作製された細胞である。 Pluripotent stem cells used in the present invention include, for example, induced pluripotent stem cells (iPS cells), embryonic stem cells (ES cells), and embryos derived from cloned embryos obtained by nuclear transfer. stem cells (nuclear transfer Embryonic stem cells: ntES cells), multipotent germline stem cells ("mGS cells"), embryonic germline stem cells (EG cells), Muse cells (multi-lineage differentiating stress enduring cells) ), preferably iPS cells (more preferably human iPS cells). When the above-mentioned pluripotent stem cells are ES cells or any cells derived from human embryos, the cells may be cells produced by destroying embryos or those produced without destroying embryos. Although it may be, preferably the cell is produced without destroying the embryo.

造血幹細胞は基本的には骨髄に存在する。造血幹細胞は骨髄中ですべての血液細胞分化系列に分化し、赤血球、白血球および血小板に成長する。また造血幹細胞は、細胞分裂により増殖し、自己複製することもできる。本発明で使用する自家移植用細胞は、造血幹細胞を含み、がん患者の骨髄から採取することが好ましい。前記がん患者は、造血幹細胞移植の対象となる、白血病、悪性リンパ腫、多発性骨髄腫などの血液がんの患者である。患者からの骨髄の採取は、例えば、日本造血細胞移植学会が公開している骨髄採取の方法にしたがって行われる。 Hematopoietic stem cells reside primarily in the bone marrow. Hematopoietic stem cells differentiate into all blood cell lineages in the bone marrow and develop into red blood cells, white blood cells and platelets. Hematopoietic stem cells can also proliferate by cell division and self-renew. Cells for autologous transplantation used in the present invention contain hematopoietic stem cells, and are preferably collected from the bone marrow of cancer patients. The cancer patient is a patient with blood cancer such as leukemia, malignant lymphoma, and multiple myeloma, who is a target for hematopoietic stem cell transplantation. Bone marrow collection from a patient is performed, for example, according to the method of bone marrow collection published by the Japan Society for Hematopoietic Cell Transplantation.

CD34は細胞膜を貫通する表面抗原であり、骨髄および末梢血の造血幹細胞、血管内皮前駆細胞、骨格筋の衛星細胞、上皮の毛包幹細胞ならびに脂肪組織の間葉系幹細胞などに発現している。すなわち、CD34は様々な体性幹細胞の表面マーカーであり、CD34を発現する細胞は、あらゆる血液細胞と内皮性細胞への分化能を有するが、細胞が成熟し、分化が進むにつれて消失する。したがって、本発明で使用する造血幹細胞は、CD34陽性細胞であることが好ましい。使用する細胞がCD34陽性であるかどうかは、例えば、フローサイトメーターで確認することができる。 CD34 is a surface antigen that penetrates cell membranes, and is expressed on bone marrow and peripheral blood hematopoietic stem cells, vascular endothelial progenitor cells, skeletal muscle satellite cells, epithelial hair follicle stem cells, adipose tissue mesenchymal stem cells, and the like. That is, CD34 is a surface marker for various somatic stem cells, and cells expressing CD34 have the ability to differentiate into all blood cells and endothelial cells, but they disappear as the cells mature and differentiation progresses. Therefore, hematopoietic stem cells used in the present invention are preferably CD34-positive cells. Whether or not the cells to be used are CD34-positive can be confirmed by, for example, a flow cytometer.

Ex. Vivo BNCRでは、放射線高感受性細胞へのBNCRの適用に際して、(1)未分化細胞を含む「標的とする異種・異形細胞」等に、ホウ素原子(10B)を選択的・効果的に取り込ませる「ホウ素薬剤」、(2)ガンマ線など放射線の混在が少なく、50eV以下の熱外中性子を安定的に発生させる「中性子線源」を組み合わせることで実施する。 In Ex. Vivo BNCR, when applying BNCR to radiation-sensitive cells, (1) boron atoms ( 10 B) are selectively and effectively applied to "target heterogeneous/atypical cells" including undifferentiated cells. It is carried out by combining a "boron drug" to be taken in, and (2) a "neutron beam source" that stably generates epithermal neutrons of 50 eV or less with little radiation such as gamma rays.

ホウ素中性子捕捉療法(BNCT)は、ホウ素同位体(10B)をがん細胞に導入し、中性子線を照射することによりがん細胞を選択的に殺傷する方法である。本発明において、自家移植用細胞をホウ素(10B)薬物の存在下で培養する工程とは、例えば、がん患者の骨髄から採取された造血幹細胞を含む自家移植用細胞をホウ素(10B)薬物の存在下で培養し、前記細胞に十分量のホウ素薬物を導入する工程である。前記ホウ素(10B)薬物としては、p-ボロノフェニルアラニン(BPA)、メルカプトウンデカハイドロデカボレート(BSH)などcloso構造を有するホウ素化合物およびこれらの混合物を使用することができる。 Boron neutron capture therapy (BNCT) is a method of selectively killing cancer cells by introducing boron isotopes ( 10 B) into cancer cells and irradiating them with neutron beams. In the present invention, the step of culturing cells for autologous transplantation in the presence of a boron ( 10 B) drug means, for example, autologous transplantation cells containing hematopoietic stem cells collected from the bone marrow of a cancer patient Culturing in the presence of a drug to introduce a sufficient amount of the boron drug into the cells. As the boron ( 10 B) drug, boron compounds having a closo structure such as p-boronophenylalanine (BPA), mercaptoundecahydrodecaborate (BSH), and mixtures thereof can be used.

BPAは、分子内にホウ素原子を1個含むアミノ酸誘導体であり、細胞膜に存在するアミノ酸輸送体により細胞内に取り込まれる。一方、BSHは、分子内にホウ素原子を12個含む結晶体である。BPAおよびBSHは公知の化合物である。BSHなどcloso構造を有するホウ素化合物は遊離形態であってもよく、塩の形態であってもよい。BSHなどcloso構造を有するホウ素化合物の塩としては、ナトリウム塩、アンモニウム塩、テトラメチルアンモニウム塩等が挙げられるが、これらに限定されない。また、BSHなどcloso構造を有するホウ素化合物は、修飾または誘導体化されていてもよい。修飾および誘導体化されたBSHは公知であり、ペプチドを結合させたBSH、糖類を結合させたBSH、チオール基、水酸基、カルボキシル基、アミノ基、アミド基、アジド基、ハロゲン基およびリン酸基等を有するBSHなどが例示されるが、これらに限定されない。修飾されたBSHおよび誘導体化されたBSHの製造方法は公知である。 BPA is an amino acid derivative containing one boron atom in the molecule, and is taken up into cells by amino acid transporters present in cell membranes. On the other hand, BSH is a crystal containing 12 boron atoms in the molecule. BPA and BSH are known compounds. A boron compound having a closo structure such as BSH may be in a free form or in a salt form. Salts of boron compounds having a closo structure such as BSH include, but are not limited to, sodium salts, ammonium salts, tetramethylammonium salts, and the like. In addition, boron compounds having a closo structure such as BSH may be modified or derivatized. Modified and derivatized BSH are known and include peptide-conjugated BSH, sugar-conjugated BSH, thiol groups, hydroxyl groups, carboxyl groups, amino groups, amide groups, azido groups, halogen groups and phosphate groups. are exemplified, but not limited to. Methods for making modified BSH and derivatized BSH are known.

BSHなどcloso構造を有するホウ素化合物は、細胞膜の透過性が低いため、そのままでは細胞内に十分取り込まれない場合があるが、リポソームなどに封入して培養液に添加し、細胞に取り込ませることもできる。BSHの細胞内取り込み量が少ない場合には、BSHなどcloso構造を有するホウ素化合物を、疎水性アミノ酸残基および塩基性アミノ酸残基を含むペプチドとの複合体とすることにより、BSHの細胞への取り込み量を増大させることができる。 Boron compounds with a closo structure, such as BSH, have low cell membrane permeability, so they may not be fully taken up into cells as they are. can. When the intracellular uptake of BSH is low, BSH can be absorbed into cells by complexing a boron compound having a closo structure such as BSH with a peptide containing a hydrophobic amino acid residue and a basic amino acid residue. Uptake can be increased.

前記の疎水性アミノ酸残基および塩基性アミノ酸残基を含むペプチドとしては、AAAAAK、AAAAAAK、AAAAAAAK、AAAAAKK、AAAAAAKK、AAAAAAAKK、AAAAAR、AAAAAAR、AAAAAAAR、AAAAARR、AAAAAARR、AAAAAAARRなどが例示される。前記ペプチドとしてより好ましくは、AAAAAA-ホモアルギニン、AAAAAA-オルニチン、AAAAAA-2,7-ジアミノヘプタン酸、AAAAAA-2,4-ジアミノブタン酸、AAAAAA-2-アミノ-4-グアニジノブタン酸などが挙げられ、さらに好ましくは、AAAAAAK(A6Kと略称)およびAAAAAAR(A6Rと略称)が挙げられるが、これらに限定されない。なお、上記したペプチドは、慣用的な1文字アミノ酸標記で示されている。したがって、Aはアラニン(alanine)、Kはリシン(lysine)、Rはアルギニン(arginine)を示す。 Examples of peptides containing the hydrophobic amino acid residue and the basic amino acid residue include AAAAAK, AAAAAAK, AAAAAAK, AAAAAKK, AAAAAKK, AAAAAAKK, AAAAAAR, AAAAAAR, AAAAAAR, AAAAARR, AAAAAAARR, and AAAAAAARR. More preferably, the peptide includes AAAAA-homoarginine, AAAAA-ornithine, AAAAA-2,7-diaminoheptanoic acid, AAAAA-2,4-diaminobutanoic acid, AAAAA-2-amino-4-guanidinobutanoic acid, and the like. and more preferably AAAAAAK (abbreviated as A6K) and AAAAAAR (abbreviated as A6R), but are not limited thereto. The peptides described above are indicated by conventional one-letter amino acid symbols. Therefore, A represents alanine, K represents lysine, and R represents arginine.

本発明で使用する前記ペプチドは遊離形態であってもよく、塩の形態であってもよく、溶媒和物の形態であってもよく、または修飾もしくは誘導体化されていてもよい。ペプチドの塩は様々なものが公知であり、その製法も公知である。ペプチドの塩の例としては、塩酸塩、硫酸塩、硝酸塩、リン酸塩、酢酸塩、トリフルオロ酢酸塩(TFA塩)、クエン酸塩、コハク酸塩、マレイン酸塩、フマル酸塩、リンゴ酸塩、酒石酸塩、p-トルエンスルホン酸塩、ベンゼンスルホン酸塩、メタンスルホン酸塩、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩などが挙げられるが、これらに限定されない。ペプチドの溶媒和物も公知であり、その製法も公知である。ペプチドの溶媒和物の例としては、水、メタノール、エタノール、イソプロパノール、テトラヒドロフラン、ジメチルスルホキシド、エチレングリコール、プロピレングリコール、アセトアミドなどの溶媒和物が挙げられるが、これらに限定されない。様々な修飾ペプチドおよびペプチド誘導体が公知である。ペプチドの修飾および誘導体化方法も公知である。ペプチドの修飾および誘導体化の例としては、アセチル化、アミド化、ビオチン化、マレイミド化、メチル化などのアルキル化、マレイミド化、ミリストイル化、エステル化、リン酸化、蛍光標識、放射性標識などでの標識化などが挙げられるがこれらに限定されない。ペプチドのN末端はアセチル化されていることが好ましい。また、ペプチドを構成するアミノ酸は、光学異性体としてL体であってもよく、またはD体であってもよい。さらに、ペプチド1分子中に、L体およびD体のアミノ酸が含まれてもよい。本発明において、ペプチドという場合は、上記のような修飾されたペプチド、誘導体化されたペプチド、塩の形態のペプチド、D-アミノ酸を含むペプチドを包含するものとする。 Said peptides for use in the invention may be in free form, in salt form, in solvate form, or may be modified or derivatized. Various salts of peptides are known, and methods for producing them are also known. Examples of salts of peptides include hydrochloride, sulfate, nitrate, phosphate, acetate, trifluoroacetate (TFA salt), citrate, succinate, maleate, fumarate, malate. Salts, tartrates, p-toluenesulfonates, benzenesulfonates, methanesulfonates, alkali metal salts, alkaline earth metal salts, and the like, but are not limited to these. Peptide solvates are also known, and methods for their preparation are also known. Examples of solvates of peptides include, but are not limited to, solvates of water, methanol, ethanol, isopropanol, tetrahydrofuran, dimethylsulfoxide, ethylene glycol, propylene glycol, acetamide, and the like. Various modified peptides and peptide derivatives are known. Methods for peptide modification and derivatization are also known. Examples of peptide modifications and derivatizations include acetylation, amidation, biotinylation, maleimidation, alkylation such as methylation, maleimidation, myristoylation, esterification, phosphorylation, fluorescent labeling, radiolabeling, etc. Examples include, but are not limited to, labeling. Preferably, the N-terminus of the peptide is acetylated. In addition, amino acids that constitute peptides may be L-isomers or D-isomers as optical isomers. Furthermore, one peptide molecule may contain L- and D-amino acids. In the present invention, the term "peptide" includes modified peptides, derivatized peptides, salt-form peptides, and peptides containing D-amino acids as described above.

本発明において使用される、BSHなどcloso構造を有するホウ素化合物と疎水性アミノ酸残基および塩基性アミノ酸残基を含むペプチドとの複合体は、水溶液中でBSHなどcloso構造を有するホウ素化合物と前記ペプチドとを混合することにより調製することができる。混合時には、分散および複合体形成を促進するため、撹拌または超音波処理を行ってもよい。BSHなどcloso構造を有するホウ素化合物と前記ペプチドとを混合する水溶液中において、前記ペプチドの濃度は特に限定されず、一般的には数μM~数mMである。前記水溶液中のBSHの濃度も特に限定されず、一般的には数十μM~数mMである。混合する際の前記ペプチドとBSHとのモル比も特に限定されないが、混合比率は、ペプチド1モルに対してBSH約1モル~約1000モルの比率が好ましく、例えばペプチド1モルに対してBSH約1~約100モルの比率、ペプチド1モルに対してBSH約100~約1000モルの比率などであってもよい。 The complex of a boron compound having a closo structure such as BSH and a peptide containing a hydrophobic amino acid residue and a basic amino acid residue, which is used in the present invention, is obtained by combining a boron compound having a closo structure such as BSH with the peptide in an aqueous solution. It can be prepared by mixing Stirring or sonication may be used during mixing to facilitate dispersion and complex formation. In an aqueous solution in which a boron compound having a closo structure such as BSH is mixed with the peptide, the concentration of the peptide is not particularly limited, and is generally several μM to several mM. The concentration of BSH in the aqueous solution is also not particularly limited, and is generally several tens of μM to several mM. The molar ratio of the peptide and BSH when mixed is not particularly limited, but the mixing ratio is preferably about 1 mol to about 1000 mol of BSH per 1 mol of peptide, for example, about 1 mol of peptide and about 1000 mol of BSH. A ratio of 1 to about 100 moles, a ratio of about 100 to about 1000 moles of BSH to 1 mole of peptide, and the like.

BSHなどcloso構造を有するホウ素化合物と前記ペプチドとを混合する前記水溶液は、水を媒体とする溶液である。水溶液は水のみであってもよく、緩衝液および塩類などの他の物質が添加されていてもよい。前記混合時の温度、pH、混合時間などの条件は、当業者であれば適切な条件を設定することができる。例えば、BSHとA6KまたはA6Rとを混合する場合は、A6Kのリジン残基またはA6Rのアルギニン残基が正電荷を有し、BSHが負電荷を有するような条件下で混合することが好ましい。リン酸緩衝生理食塩水などの緩衝液を用いて水溶液のpHを所望の値にしてもよい。 The aqueous solution in which the boron compound having a closo structure such as BSH and the peptide are mixed is a solution containing water as a medium. The aqueous solution may be water only, or may have other substances added, such as buffers and salts. A person skilled in the art can appropriately set conditions such as the temperature, pH, and mixing time during the mixing. For example, when BSH is mixed with A6K or A6R, it is preferable to mix under conditions such that the lysine residue of A6K or the arginine residue of A6R has a positive charge and BSH has a negative charge. Buffers such as phosphate buffered saline may be used to bring the pH of the aqueous solution to the desired value.

BSHなどcloso構造を有するホウ素化合物と疎水性アミノ酸残基および塩基性アミノ酸残基を含むペプチドとの前記複合体は、表面に角状突起を有する球形または突起を有さない球形である。球形とは真球のみならずほぼ球形であるものも包含する。具体的には、長径に対する短径の割合が約0.5以上、好ましくは約0.6以上、さらに好ましくは約0.7以上であれば球形ということができる。前記複合体から形成される粒子の粒子径および粒子径分布は、動的光散乱法(Dynamic Light Scattering、DLS)により測定することができる。前記複合体の粒子径は、BSHなどcloso構造を有するホウ素化合物と前記ペプチドとの複合体の調製時における両者の混合比率により調節することができる。混合する前記ペプチドに対するBSHの比率が低いと、得られる複合体の直径はより小さいものが多くなり、前記ペプチドに対するBSHの比率が高いと、得られる複合体の直径はより大きいものが多くなる。 The complex of a boron compound having a closo structure such as BSH and a peptide containing a hydrophobic amino acid residue and a basic amino acid residue has a spherical shape with horns on the surface or a spherical shape without projections. A spherical shape includes not only a perfect sphere but also a substantially spherical shape. Specifically, if the ratio of the minor axis to the major axis is about 0.5 or more, preferably about 0.6 or more, and more preferably about 0.7 or more, it can be said to be spherical. The particle size and particle size distribution of the particles formed from the composite can be measured by dynamic light scattering (DLS). The particle size of the complex can be adjusted by adjusting the mixing ratio of the boron compound having a closo structure such as BSH and the peptide during preparation of the complex. A low ratio of BSH to the peptides to be mixed gives rise to smaller diameter complexes, and a high ratio of BSH to the peptides gives rise to larger diameter complexes.

本発明の一実施態様において、さらに、標的細胞および非標的細胞によるホウ素(10B)薬物の取り込みを評価する工程を含む、非標的細胞の分取方法を提供する。 In one embodiment of the present invention, there is further provided a method for sorting non-target cells comprising assessing boron ( 10 B) drug uptake by target cells and non-target cells.

本発明の一実施態様において、さらに、標的細胞を単離する工程を含む、非標的細胞の分取方法を提供する。 In one embodiment of the present invention, there is provided a method for sorting non-target cells, further comprising isolating target cells.

本発明の一実施態様において、さらに、標的細胞および非標的細胞に影響が少ないホウ素(10B)薬物を評価する工程を含む、非標的細胞の分取方法を提供する。 In one embodiment of the present invention, there is further provided a method for sorting non-target cells, comprising evaluating a boron ( 10 B) drug that has less effect on target cells and non-target cells.

本発明の一実施態様において、非標的細胞に影響が少ない中性子照射場として、ガンマ線などの混入が少なく、高速中性子の影響(特に、中性子が水素と反応して細胞に付与する水素線量など)が小さくなる最大中性子エネルギーが50eV 以下とすることを特徴とする、非標的細胞の分取方法を提供する。 In one embodiment of the present invention, as a neutron irradiation field that has little effect on non-target cells, there is little contamination such as gamma rays, and the influence of fast neutrons (especially, the hydrogen dose given to cells by the reaction of neutrons with hydrogen) is reduced. Provided is a method for sorting non-target cells, characterized in that the maximum neutron energy to be reduced is 50 eV or less.

本発明の一実施態様において、非標的細胞に影響が少ない中性子照射場としては、国際原子力機関(IAEA)の基準値(IAEA TECDOC-1223)を満足し、エネルギーの小さな熱外中性子(0.5ev-10keV)を発生できる装置と水ファントムと組合わせて標的細胞の生存率を減少させる効果をもつ中性子照射場を特徴とする、非標的細胞の分取方法を提供する。 In one embodiment of the present invention, the neutron irradiation field that has little effect on non-target cells satisfies the International Atomic Energy Agency (IAEA) standard (IAEA TECDOC-1223) and uses low-energy epithermal neutrons (0.5ev- 10 keV) and a water phantom are combined with a neutron irradiation field having the effect of reducing the viability of target cells.

本発明の一実施態様において、非標的細胞に影響が少ない中性子照射場として、半径5cm以上の円柱状の中性子減速体(水、重水、Be、Cなど)軸中心に標的細胞を含む非標的細胞培養物を設置、円柱形状の中性子減速体脇に複数本設置された小型中性子発生装置から出射される高速中性子を50eV以下に減速して標的細胞を含む非標的細胞培養物に中性子を照射することを特徴とする、非標的細胞の分取方法を提供する。 In one embodiment of the present invention, as a neutron irradiation field that has little effect on non-target cells, a cylindrical neutron moderator (water, heavy water, Be, C, etc.) with a radius of 5 cm or more Non-target cells containing target cells at the center of the axis A culture is installed, and fast neutrons emitted from a small neutron generator installed multiple times on the side of a cylindrical neutron moderator are moderated to 50 eV or less, and neutrons are irradiated to a non-target cell culture including target cells. To provide a method for sorting non-target cells, characterized by

前記自家移植用細胞を前記ホウ素(10B)薬物の存在下で培養する工程において、培養液の種類、培養時間、培養液に添加する前記ホウ素(10B)薬物の濃度、培養液における細胞密度等の培養条件は、前記ホウ素(10B)薬物の細胞内への取り込み量および細胞内分布等で決定することができる。BPA等のホウ素(10B)薬物を取り込んだ前記自家移植用細胞に中性子線を照射すると、細胞内部でホウ素と熱中性子との核反応が生じ、核反応により発生した粒子線(アルファ線および7Li粒子)が細胞を傷害する。したがって、前記ホウ素(10B)薬物の取り込みが高い細胞ほど、中性子線照射による細胞傷害を受けやすい。本発明の分取方法における前記培養条件は、非標的細胞(例えば正常細胞)への前記ホウ素(10B)薬物の取り込みをできるだけ少なくし、一方で、標的細胞(例えばがん細胞)への前記ホウ素(10B)薬物の取り込みをできるだけ多くするものである。
非標的細胞への取り込みを少なくする方法として、
・ホウ素薬剤としてOKD-001を用いる。終濃度をA6K:BSH=0.2 mM/2 mMとする。
・培地の種類は1% ヒト血清アルブミン (HSA)を添加したRPMI1640を用いる。
・培養温度は37℃
・5% CO2条件下での培養
などが挙げられる。
その結果、中性子線照射前に存在する生存可能ながん細胞数と比較して、中性子線照射後に存在する生存可能ながん細胞数は減少する。好ましくは、中性子線照射後は、生存可能ながん細胞は消滅する。一方で、正常細胞は中性子線照射後であっても生存可能な状態で存在し、好ましくは、中性子線照射の前後で、生存可能な正常細胞数にはほとんど変動がない。ホウ素(10B)薬物を取り込んだ前記自家移植用細胞に対する中性子の照射は、原子炉または加速器型中性子発生装置を用い、がん細胞および正常細胞に対する細胞傷害性を調べながら、中性子線量、中性子スペクトル、照射時間、照射角度等の条件を決定することができる。
In the step of culturing the cells for autologous transplantation in the presence of the boron ( 10 B) drug, the type of culture medium, the culture time, the concentration of the boron ( 10 B) drug added to the culture medium, and the cell density in the culture medium Such culture conditions can be determined by the intracellular uptake amount and intracellular distribution of the boron ( 10 B) drug. When the cells for autologous transplantation that have taken up a boron ( 10 B) drug such as BPA are irradiated with neutron beams, a nuclear reaction between boron and thermal neutrons occurs inside the cells, and particle beams (alpha rays and 7Li particles) damage cells. Therefore, cells with higher uptake of the boron ( 10 B) drug are more susceptible to cytotoxicity due to neutron beam irradiation. The culture conditions in the sorting method of the present invention minimize the incorporation of the boron ( 10 B) drug into non-target cells (e.g., normal cells), while minimizing the incorporation of the boron ( 10 B) drug into target cells (e.g., cancer cells). Boron ( 10 B) drug uptake is maximized.
As a method to reduce uptake into non-target cells,
・OKD-001 is used as a boron agent. The final concentration is A6K:BSH=0.2 mM/2 mM.
・Use RPMI1640 medium supplemented with 1% human serum albumin (HSA).
・Incubation temperature is 37℃
・Culture under 5% CO 2 conditions.
As a result, the number of viable cancer cells present after neutron irradiation is reduced compared to the number of viable cancer cells present before neutron irradiation. Preferably, viable cancer cells are extinguished after neutron beam irradiation. On the other hand, normal cells exist in a viable state even after neutron beam irradiation, and preferably, there is little change in the number of viable normal cells before and after neutron beam irradiation. Neutron irradiation of the autologous transplant cells incorporating the boron ( 10 B) drug is performed using a nuclear reactor or an accelerator type neutron generator, while examining cytotoxicity to cancer cells and normal cells, neutron dose, neutron spectrum , irradiation time, irradiation angle, etc. can be determined.

本発明の一実施態様において、本発明の分取方法により得られる非標的細胞を提供する。該細胞は、例えば、自家移植用の細胞であって、培養液等に懸濁された状態または細胞凍結保存液中で凍結した状態で提供される。細胞凍結保存液としては、例えば、10%ジメチルスルホキシドおよび10%血清を含む細胞培養液、セルバンカー(登録商標、タカラバイオ)等が挙げられる。 In one embodiment of the present invention, non-target cells obtained by the sorting method of the present invention are provided. The cells are, for example, cells for autologous transplantation, and are provided in a state of being suspended in a culture medium or the like, or in a state of being frozen in a cell cryopreservation medium. Examples of the cell cryopreservation medium include cell culture medium containing 10% dimethylsulfoxide and 10% serum, Cellbanker (registered trademark, Takara Bio), and the like.

本発明の一実施態様において、本発明の分取方法により得られる非標的細胞を含む、医薬組成物を提供する。 In one embodiment of the present invention, pharmaceutical compositions containing non-target cells obtained by the sorting method of the present invention are provided.

本発明の非標的細胞を有効成分として含む医薬組成物は、がん治療対象を処置するために使用することができる。本発明の医薬組成物は、製剤技術分野において慣用の方法、例えば、日本薬局方に記載の方法等により製造することができる。本発明の医薬組成物は、薬学的に許容される添加剤を含んでいてもよい。該添加剤としては、例えば、細胞培養液、生理食塩水や適当な緩衝液(例えば、リン酸系緩衝液)等が挙げられる。 A pharmaceutical composition containing the non-target cells of the present invention as an active ingredient can be used to treat cancer patients. The pharmaceutical composition of the present invention can be produced by a method commonly used in the field of formulation technology, such as the method described in the Japanese Pharmacopoeia. The pharmaceutical composition of the present invention may contain pharmaceutically acceptable additives. Examples of such additives include cell culture media, physiological saline, and suitable buffers (eg, phosphate buffers).

本発明の医薬組成物は、非標的細胞を生理食塩水や適当な緩衝液(例えばリン酸系緩衝液)等に懸濁することによって製造することができる。所望の治療効果が発揮されるように、一回投与分の量として、例えば1×10個以上の細胞を含有させることが好ましい。より好ましくは1×108個以上、さらに好ましくは1×109個以上である。細胞の含有量は、適用対象の性別、年齢、体重、患部の状態、細胞の状態等を考慮して適宜調整することができる。本発明の医薬組成物には、非標的細胞の他、細胞を保護する目的でジメチルスルフォキシド(DMSO)および血清アルブミン等を含有させてもよい。また、細菌の混入を阻止する目的で抗生物質等ならびに細胞の活性化および分化を促す目的でビタミン類やサイトカイン等を含有させてもよい。さらに、製剤上許容される他の成分(例えば、担体、賦形剤、崩壊剤、緩衝剤、乳化剤、懸濁剤、無痛化剤、安定剤、保存剤、防腐剤、生理食塩水等)を本発明の医薬組成物に含有させてもよい。 The pharmaceutical composition of the present invention can be produced by suspending non-target cells in physiological saline, an appropriate buffer (eg, phosphate buffer), or the like. It is preferable to contain, for example, 1×10 7 cells or more in a single dose so as to achieve the desired therapeutic effect. It is more preferably 1×10 8 or more, still more preferably 1×10 9 or more. The content of cells can be appropriately adjusted in consideration of the sex, age, weight, condition of the affected area, condition of cells, etc. of the subject. In addition to non-target cells, the pharmaceutical composition of the present invention may contain dimethylsulfoxide (DMSO), serum albumin and the like for the purpose of protecting cells. Antibiotics and the like may be added for the purpose of preventing bacterial contamination, and vitamins, cytokines, and the like may be included for the purpose of promoting activation and differentiation of cells. Furthermore, other pharmaceutically acceptable components (e.g., carriers, excipients, disintegrants, buffers, emulsifiers, suspending agents, soothing agents, stabilizers, preservatives, preservatives, physiological saline, etc.) It may be contained in the pharmaceutical composition of the present invention.

本発明の非標的細胞を有効成分として含む医薬組成物は、低温凍結保存することができる。低温凍結保存する場合、温度は、細胞の保存に適した温度であれば特に限定されない。例えば、-20℃、-80℃および-120~-196℃が挙げられる。低温凍結保存する場合、細胞は、バイアル等の適切な容器中で保存することができる。非標的細胞の凍結時および解凍時の細胞損傷リスクを最小限にするための操作は、当業者には周知である。 A pharmaceutical composition containing the non-target cells of the present invention as an active ingredient can be cryopreserved. In the case of low-temperature cryopreservation, the temperature is not particularly limited as long as it is suitable for cell preservation. Examples include -20°C, -80°C and -120 to -196°C. For cryopreservation, cells can be stored in suitable containers such as vials. Manipulations to minimize the risk of cell damage during freezing and thawing of non-target cells are well known to those skilled in the art.

非標的細胞の冷凍保存においては、非標的細胞を培養液から回収し、緩衝液または培養液により洗浄し、細胞数を計数し、遠心分離等により濃縮して、凍結媒質(例えば、10% DMSOを含む培養液)中に懸濁した後、低温凍結保存する。非標的細胞は、複数の培養容器で培養した細胞を合わせ、単一ロットにすることができる。本発明の非標的細胞を含む医薬組成物は、バイアル等の容器当たり、例えば、5×104個~9×1010個の非標的細胞を含むが、対象とするがんの種類、投与対象、投与経路等に応じて変更することができる。 For cryopreservation of non-target cells, non-target cells are harvested from the culture medium, washed with buffer or culture medium, counted, concentrated by centrifugation, etc., and placed in a freezing medium (e.g., 10% DMSO After suspending it in the culture medium containing the cells, it is cryopreserved. Non-target cells can be combined into a single lot from cells cultured in multiple culture vessels. The pharmaceutical composition containing non-target cells of the present invention contains, for example, 5×10 4 to 9×10 10 non-target cells per container such as a vial. , route of administration, etc.

本発明の非標的細胞を含む医薬組成物の投与経路としては、例えば、輸注、腫瘍内注射、動注、門脈注、腹腔内投与等が挙げられる。但し、本発明の医薬組成物中の有効成分である非標的細胞が患部に送達される限り、投与経路はこれに限られるものではない。投与スケジュールとしては、単回投与または複数回投与とすることができる。複数回投与の期間は例えば、2~4週間に1回投与を繰り返す方法または半年から1年に1回投与を繰り返す方法等を採用することができる。投与スケジュールの作成においては、対象患者の性別、年齢、体重、病態等を考慮することができる。 Examples of administration routes of the pharmaceutical composition containing the non-target cells of the present invention include infusion, intratumoral injection, arterial injection, portal vein injection, intraperitoneal administration and the like. However, the administration route is not limited to this as long as the non-target cells, which are the active ingredients in the pharmaceutical composition of the present invention, are delivered to the affected area. Dosage schedules can be single doses or multiple doses. For the period of multiple administrations, for example, a method of repeating administration once every 2 to 4 weeks, a method of repeating administration once every six months to a year, or the like can be adopted. In preparing the administration schedule, the sex, age, body weight, disease state, etc. of the target patient can be taken into consideration.

本発明の一実施態様において、本発明の分取方法により得られる非標的細胞を含む、がんの予防または治療剤を提供する。 In one embodiment of the present invention, a preventive or therapeutic agent for cancer containing non-target cells obtained by the sorting method of the present invention is provided.

本発明の一実施態様において、本発明の培養方法により得られる非標的細胞を含む、血液がんの予防または治療剤を提供する。血液がんとしては、白血病、悪性リンパ腫、多発性骨髄腫などが挙げられるが、これらに限定されない。 In one embodiment of the present invention, there is provided a preventive or therapeutic agent for blood cancer containing non-target cells obtained by the culture method of the present invention. Hematologic cancers include, but are not limited to, leukemia, malignant lymphoma, multiple myeloma, and the like.

本発明の一実施態様において、非標的細胞を含む医薬組成物の有効量を投与することを特徴とする、該がん患者におけるがんの予防または治療方法を提供する。 In one embodiment of the present invention, there is provided a method for preventing or treating cancer in said cancer patient, comprising administering an effective amount of a pharmaceutical composition comprising non-target cells.

本発明の一実施態様において、血液がん患者に対するホウ素中性子捕捉療法(BNCT)による抗がん処置前に、前記患者から造血幹細胞を採取する工程、採取した造血幹細胞を、本発明の分取方法により生成する工程、および、前記分取方法により得られる造血幹細胞を、前記患者に自家移植する工程を含む、血液がんの治療方法を提供する。 In one embodiment of the present invention, a step of collecting hematopoietic stem cells from a blood cancer patient before anti-cancer treatment by boron neutron capture therapy (BNCT), and subjecting the collected hematopoietic stem cells to the fractionation method of the present invention. and autotransplanting the hematopoietic stem cells obtained by the sorting method into the patient.

本発明の一実施態様において、血液がん患者に対するホウ素中性子捕捉療法(BNCT)による抗がん処置前に、前記患者から造血幹細胞を採取する工程、採取した造血幹細胞を、本発明の分取方法により生成する工程、および、前記分取方法により得られる造血幹細胞の有効量を、血液がん治療を必要とする患者に自家移植する工程を含む、血液がんの治療方法を提供する。 In one embodiment of the present invention, a step of collecting hematopoietic stem cells from a blood cancer patient before anti-cancer treatment by boron neutron capture therapy (BNCT), and subjecting the collected hematopoietic stem cells to the fractionation method of the present invention. and autotransplanting an effective amount of the hematopoietic stem cells obtained by the fractionating method into a patient in need of hematologic cancer treatment.

以下に実施例を示して本発明をさらに詳細かつ具体的に説明するが、実施例は本発明の範囲を限定するものと解してはならない。 The present invention will be described in greater detail and specificity with reference to the following examples, but the examples should not be construed as limiting the scope of the present invention.

<対象となる細胞とホウ素薬剤>
Ex. Vivo BNCRにより「幹細胞らしさ(stemness)」を有する放射線高感受性細胞、から異種・変異細胞を除去する際に適用が想定されるホウ素薬剤[10B薬剤]の組合せを下表に示す。
異種・変異細胞としては、がん細胞、血液がん(多発性骨髄腫、悪性リンパ腫、骨髄性白血病(AML,CMLなど))、肉腫、奇形腫(teratoma)など腫瘍性の細胞、残存している多能性幹細胞a(胚性幹細胞および人工多能性幹細胞など)および神経変性疾患などの原因となる異形
<Target cells and boron drugs>
Combinations of boron agents [ 10 B agents] that are assumed to be applied in removing heterologous/mutant cells from radiation-sensitive cells having “stemness” by Ex. Vivo BNCR are shown in the table below.
Heterogeneous/mutated cells include cancer cells, hematologic cancers (multiple myeloma, malignant lymphoma, myeloid leukemia (AML, CML, etc.)), sarcoma, teratoma, and other neoplastic cells. pluripotent stem cellsa (including embryonic stem cells and induced pluripotent stem cells) and malformations that cause neurodegenerative diseases

表2 異種・変異細胞を除去する際に適用が想定されるホウ素薬剤[10B薬剤]の組合せ

Figure 2023085151000002
Table 2 Combinations of boron agents [ 10 B agents] that are assumed to be applied when removing heterologous/mutant cells
Figure 2023085151000002

<新ホウ素薬剤OKDの製造>
BSH(テトラメチルアンモニウム塩)およびA6Kを含む複合体の製造
BSH水溶液の調製
秤量したBSHテトラメチルアンモニウム塩を15mL容チューブに移した。そこへ、注射用水(大塚蒸留水、株式会社大塚製薬工場)を加えた。得られた溶液を、超音波洗浄器(CPX1800H-J、BRANSON)を用いて、超音波処理した。その後、ボルテックスにより撹拌して、BSHテトラメチルアンモニウム塩が完全に溶解したことを確認した。
A6K水溶液の調製
秤量したA6K塩酸塩を1.5mL容チューブに移した。そこへ、注射用水(大塚蒸留水、株式会社大塚製薬工場)を加えた。得られた溶液を、超音波洗浄器(AUC-1L、アズワン株式会社)を用いて超音波処理を行った。その後、ボルテックスにより撹拌して、A6K塩酸塩が完全に溶解したことを確認した。
BSHとA6Kとの混合
1.5mL容チューブに、BSHの終濃度は20mM、A6Kの終濃度は2mMとなるように、A6K水溶液とBSH水溶液、および注射用水(大塚蒸留水、株式会社大塚製薬工場)を混合した。
得られた混合液の性状
得られた混合液は、無色透明の水溶液であった。動的光散乱法(DLS)による分析により、水溶液中にBSHおよびA6Kからなる複合体が、粒子として存在していることが確認された。DLSの測定条件は、温度25℃、平衡60秒、173Åで3回測定し、汎用モデルとした(実測定時間70秒、カウントレート192.6kcps、測定位置3.00mm、減衰器7)。ほとんどの複合体の粒子は、粒径が1000~6000nmの範囲にあり、粒径2000nm付近にピークを認めた。
<Production of new boron drug OKD>
Preparation of complexes containing BSH (tetramethylammonium salt) and A6K
Preparation of BSH aqueous solution
A weighed amount of BSH tetramethylammonium salt was transferred to a 15 mL tube. Water for injection (Otsuka distilled water, Otsuka Pharmaceutical Factory Co., Ltd.) was added thereto. The resulting solution was sonicated using an ultrasonic cleaner (CPX1800H-J, BRANSON). After that, the mixture was stirred by vortexing to confirm that the BSH tetramethylammonium salt was completely dissolved.
Preparation of A6K aqueous solution
A weighed amount of A6K hydrochloride was transferred to a 1.5 mL tube. Water for injection (Otsuka distilled water, Otsuka Pharmaceutical Factory Co., Ltd.) was added thereto. The resulting solution was subjected to ultrasonic treatment using an ultrasonic cleaner (AUC-1L, AS ONE Corporation). After that, it was confirmed that the A6K hydrochloride was completely dissolved by stirring with a vortex.
Mixing BSH and A6K
A6K aqueous solution, BSH aqueous solution, and water for injection (Otsuka distilled water, Otsuka Pharmaceutical Factory, Inc.) were mixed in a 1.5 mL tube so that the final concentration of BSH was 20 mM and the final concentration of A6K was 2 mM.
Properties of the resulting mixture
The resulting mixed liquid was a colorless and transparent aqueous solution. Analysis by dynamic light scattering (DLS) confirmed the presence of a complex of BSH and A6K as particles in the aqueous solution. DLS was measured three times at a temperature of 25° C., equilibrium of 60 seconds, and 173 Å, and was used as a general-purpose model (actual measurement time of 70 seconds, count rate of 192.6 kcps, measurement position of 3.00 mm, attenuator of 7). Most of the composite particles had a particle size in the range of 1000 to 6000 nm, with a peak around 2000 nm in particle size.

がん細胞、正常細胞へのホウ素薬剤処理
<OKDの細胞取込み試験>
Boron drug treatment to cancer cells and normal cells <OKD cell uptake test>

BSHおよびA6Kを含む複合体の調製と細胞取り込み試験
BSH(ナトリウム塩)水溶液とA6Kペプチド水溶液を用いたBSH複合体の作製
BSH水溶液とA6K水溶液を、それぞれ注射用水(大塚)で溶解して調製した。BSH水溶液、A6K水溶液、および注射用水を混合してBSH複合体(BSH:A6K=20 mM:2 mM)を調整した。動的光散乱法(DLS)により、BSH(テトラメチルアンモニウム塩)およびA6Kから成る複合体が示すものと同様のピークを認めた。
Preparation of conjugates containing BSH and A6K and cell uptake studies
Preparation of BSH complex using BSH (sodium salt) aqueous solution and A6K peptide aqueous solution
A BSH aqueous solution and an A6K aqueous solution were each dissolved in water for injection (Otsuka) and prepared. A BSH aqueous solution, an A6K aqueous solution, and water for injection were mixed to prepare a BSH complex (BSH:A6K=20 mM:2 mM). Dynamic light scattering (DLS) showed peaks similar to those exhibited by a complex consisting of BSH (tetramethylammonium salt) and A6K.

BSHとA6KペプチドからなるBSH複合体水溶液に安定化剤を添加した薬剤作製
BSH水溶液とA6K水溶液を、それぞれ注射用水(大塚)で溶解して調製した。BSH水溶液、A6K水溶液、および注射用水を混合してBSH複合体(BSH:A6K=20 mM:2 mM)を調整した。この水溶液に適量の安定化剤あるいは分散剤を添加して薬剤を調製した。
安定化剤あるいは分散剤としては、調製後のOKD-001を1% ヒト血清アルブミン (HSA)で5倍に希釈すると(BSH:A6K=4 mM:0.4 mM、0.8% HSA)、4℃で安定して保存できた。なおこのケースOKD-001とは、BSH複合体(BSH:A6K=20 mM:2 mM)を表す。
また、OKD-001を調製直後に超純水で5倍に希釈し、限外濾過(Amicon Ultra,regenerated
cellulose membrane)によって溶媒の脱塩と希釈液の濃縮を行うことで、4℃で安定して保存できることを確認した。図2には限外濾過を行った後のOKD水溶液をDLSで測定した結果を示した。平均粒子直径は385.9 nmであり、調製から1週間後も4℃下で安定して分散していた。
Preparation of drug by adding stabilizer to BSH complex aqueous solution consisting of BSH and A6K peptide
A BSH aqueous solution and an A6K aqueous solution were each dissolved in water for injection (Otsuka) and prepared. A BSH aqueous solution, an A6K aqueous solution, and water for injection were mixed to prepare a BSH complex (BSH:A6K=20 mM:2 mM). A suitable amount of stabilizer or dispersant was added to this aqueous solution to prepare a drug.
As a stabilizer or dispersant, OKD-001 after preparation is diluted 5-fold with 1% human serum albumin (HSA) (BSH: A6K = 4 mM: 0.4 mM, 0.8% HSA) and is stable at 4°C. and saved. In this case, OKD-001 represents a BSH complex (BSH:A6K=20 mM:2 mM).
In addition, OKD-001 was diluted 5-fold with ultrapure water immediately after preparation, followed by ultrafiltration (Amicon Ultra, regenerated
By desalting the solvent and concentrating the diluted solution with a cellulose membrane, it was confirmed that it could be stably stored at 4°C. FIG. 2 shows the results of DLS measurement of the OKD aqueous solution after ultrafiltration. The average particle diameter was 385.9 nm, and it was stably dispersed at 4°C even one week after preparation.

細胞播種と薬剤曝露
薬剤添加当日に各細胞を3×105 cells/well、培地量2.7 ml/wellで6 well plateに播種した。培地はRPMI1640 10% FBS, P/Sを用いた。プレートに播種した細胞に前述のBSH複合体水溶液を300 μl/well(終濃度はBSH:A6K=2 mM:0.2 mM)添加した。
Cell Seeding and Drug Exposure On the day of drug addition, each cell was seeded in a 6-well plate at 3×10 5 cells/well in a medium volume of 2.7 ml/well. RPMI1640 10% FBS, P/S was used as the medium. 300 μl/well of the aforementioned BSH complex aqueous solution (final concentration: BSH:A6K=2 mM:0.2 mM) was added to the cells seeded on the plate.

細胞の回収とエラスターゼ処理、ホウ素定量
薬剤添加24時間後に細胞を15 ml容チューブに回収し、エラスターゼ(Sigma社)の処理を行い、細胞外の複合体を除去した。PBSで洗浄した後、細胞数を計測した。PBS懸濁した細胞を移した2 ml容チューブを遠心し、上清を除去して細胞ペレットとして-20℃で冷凍保存した。冷凍保存した細胞ペレットは300 μlの硝酸で懸濁溶解して、熱硝酸分解を行った後、20倍に希釈してICP-MS(Agilent7500cx)でホウ素濃度の測定を行った。
Collection of cells, elastase treatment, addition of boron quantification agents 24 hours later, cells were collected in a 15 ml tube and treated with elastase (Sigma) to remove extracellular complexes. After washing with PBS, cell numbers were counted. The 2 ml tube into which the PBS-suspended cells were transferred was centrifuged, the supernatant was removed, and the cell pellet was cryopreserved at -20°C. The cryopreserved cell pellet was suspended and dissolved in 300 μl of nitric acid, subjected to thermal nitric decomposition, diluted 20-fold, and measured for boron concentration by ICP-MS (Agilent 7500cx).

図3に各細胞における、ホウ素取り込み量を細胞数106あたりの測定値(B ng)で示した。各処理区はtriplicate (n=3)で試験を行い、平均値と標準偏差をグラフに示した。
自家造血幹細胞モデル細胞(CD34+細胞)と血液がん細胞株(多発性骨髄腫モデル細胞2種類:IM-9、RPMI8226)への新ホウ素薬剤OKDの取り込み量をICP-MSで計測した結果から、細胞に取り込まれたホウ素(10B)濃度比が大きいことを確認した(図3)。
RPMI8226/CD34+:1700pm/70ppm
IM-9/ CD34+ :3000pm/70ppm
これにより、例えば、多発性骨髄腫治療における自家造血幹細胞移植時に、混入リスクがあるがん細胞をBNCRを活用して除去できることが示唆された。即ち、ホウ素薬剤を曝露した細胞に1~2×1010中性子・cm -2 の中性子を照射することでがん細胞を殺傷できる。
FIG. 3 shows the amount of boron uptake in each cell as a measured value (B ng) per 10 6 cells. Each treatment plot was tested in triplicate (n=3), and the mean and standard deviation are shown in the graph.
ICP-MS was used to measure the uptake of the new boron drug OKD into autologous hematopoietic stem cell model cells (CD34+ cells) and blood cancer cell lines (two types of multiple myeloma model cells: IM-9 and RPMI8226). It was confirmed that the boron ( 10 B) concentration ratio taken up by the cells was large (Fig. 3).
RPMI8226/CD34+: 1700pm/70ppm
IM-9/CD34+: 3000pm/70ppm
This suggests that, for example, BNCR can be used to remove cancer cells at risk of contamination during autologous hematopoietic stem cell transplantation in the treatment of multiple myeloma. That is, cancer cells can be killed by irradiating cells exposed to boron agents with 1 to 2×10 10 neutrons·cm −2 neutrons.

<既存ホウ素薬剤BPA,BSHの細胞取込み試験>
BPA水溶液、BSH水溶液による各種細胞へのホウ素取り込み
細胞播種と薬剤曝露
薬剤添加当日に各細胞を3×105 cells/well、培地量2.925 ml/wellで6 well plateに播種した。培地はRPMI1640 10% FBS, P/Sを用いた。プレートに播種した細胞にBPAの終濃度2 mM、BSHの終濃度0.5 mMとなる様に調整した各水溶液を75μl/well添加した。CD34陽性造血幹細胞の培地はX-VIVO 20 (Lonza) 1% ITESを用いた。
<Cellular uptake test of existing boron agents BPA and BSH>
Boron uptake into various cells by BPA aqueous solution and BSH aqueous solution
Cell seeding and drug exposure
On the day of drug addition, each cell was seeded in a 6-well plate at 3×10 5 cells/well in a medium volume of 2.925 ml/well. RPMI1640 10% FBS, P/S was used as the medium. 75 μl/well of each aqueous solution adjusted to a final BPA concentration of 2 mM and a BSH final concentration of 0.5 mM was added to the cells seeded on the plate. X-VIVO 20 (Lonza) 1% ITES was used as the medium for CD34-positive hematopoietic stem cells.

細胞の回収とホウ素定量
薬剤添加24時間後に細胞を15 ml容チューブに回収し、300×gで5 min行った後、上清を除去した。4 mlのPBSで再懸濁し、再度遠心した。上清のPBSを除去した後、1 mlのPBSで再懸濁し、2 mlチューブに移した。2 ml容チューブに移した細胞懸濁液から各処理区ごとに5 μlずつ1.5 ml容チューブにまとめて回収(各処理区合計15 μlずつ)して混合し、平均の細胞数として計測した。
PBS懸濁した細胞を移した2 ml容チューブを遠心し、上清を除去して細胞ペレットとして-20℃で冷凍保存した。冷凍保存した細胞ペレットは300 μlの硝酸で懸濁溶解して、熱硝酸分解を行った後、20倍に希釈してICP-MS(Agilent7500cx)でホウ素濃度の測定を行った。各処理区のホウ素量は細胞数106あたりの測定値(B ng)で示した。各処理区はtriplicate (n=3)で試験を行い、平均値と標準偏差をグラフに示した。ホウ素薬剤を曝露した細胞に1~2×1011中性子・cm -2 の中性子を照射することでがん細胞を殺傷できる。
Cell recovery and boron quantification 24 hours after the addition of the drug, the cells were recovered in a 15 ml tube, subjected to 300×g for 5 minutes, and then the supernatant was removed. Resuspend in 4 ml PBS and centrifuge again. After removing the PBS from the supernatant, the cells were resuspended in 1 ml of PBS and transferred to a 2 ml tube. From the cell suspension transferred to a 2-ml tube, 5 μl of each treatment group was collectively collected in a 1.5-ml tube (total of 15 μl for each treatment group), mixed and counted as the average cell number.
The 2 ml tube into which the PBS-suspended cells were transferred was centrifuged, the supernatant was removed, and the cell pellet was cryopreserved at -20°C. The cryopreserved cell pellet was suspended and dissolved in 300 μl of nitric acid, subjected to thermal nitric decomposition, diluted 20-fold, and measured for boron concentration by ICP-MS (Agilent 7500cx). The amount of boron in each treatment group was shown as the measured value (B ng) per 10 6 cells. Each treatment plot was tested in triplicate (n=3), and the mean and standard deviation are shown in the graph. Cancer cells can be killed by irradiating cells exposed to boron agents with 1 to 2×10 11 neutrons·cm −2 neutrons.

実験に用いた細胞
RPMI8226細胞:ヒト多発性骨髄腫(multiple myeloma)患者末梢血由来細胞株
IM-9細胞:ヒト多発性骨髄腫およびBリンパ芽球性白血病(myeloma, multiple, B lymphoblastic)患者骨髄由来細胞株
ヒトCD34陽性造血幹細胞:ヒト骨髄由来(Lonza社)
Cells used in experiments
RPMI8226 cells: peripheral blood-derived cell line of human multiple myeloma patients
IM-9 cells: human multiple myeloma and B lymphoblastic leukemia (myeloma, multiple, B lymphoblastic) patient bone marrow-derived cell line Human CD34-positive hematopoietic stem cells: human bone marrow-derived (Lonza)

図4は、BPAとBSHの細胞内移行性評価結果を示す。ホウ素薬剤BPAおよびBSHは、造血幹細胞(CD34+で示される)に比べ、2種の血液がん(多発性骨髄腫:MM)細胞(RPMI-8226およびIM-9)へのホウ素取り込みが多いことが確認された(図4)。
これにより、例えば、多発性骨髄腫治療における自家造血幹細胞移植時に、混入リスクがあるがん細胞をこれらホウ素薬剤と中性子線の組み合わせから成るBNCRを活用して除去できることが示唆された。即ち、ホウ素薬剤を曝露した細胞に1~2×1010中性子・cm -2 の中性子を照射することでがん細胞を殺傷できる。
FIG. 4 shows the results of evaluating the intracellular translocation properties of BPA and BSH. Boron drugs BPA and BSH showed higher boron uptake into two hematologic cancer (multiple myeloma: MM) cells (RPMI-8226 and IM-9) compared to hematopoietic stem cells (indicated by CD34+). confirmed (Fig. 4).
This suggests that BNCR, which is a combination of these boron agents and neutron beams, can be used to remove cancer cells that are at risk of contamination during autologous hematopoietic stem cell transplantation in the treatment of multiple myeloma, for example. That is, cancer cells can be killed by irradiating cells exposed to boron agents with 1 to 2×10 10 neutrons·cm −2 neutrons.

中性子線照射 (水ファントムを用いたシミュレーション試験)
<中性子照射場>
幹細胞は放射線感受性が高く、骨髄中の「造血幹細胞(幹/前駆細胞)」の場合、放射線感受性D0は「0.8-1.2Gy」と報告されている(下表参照)。この場合、造血幹細胞に1Gy程度の線量が付与されると幹細胞の生存率は0.34まで低下するので、BNCR反応を用いて自家移植用の骨髄に含まれるがん細胞を除去する場合に、造血幹細胞に付与される放射線量が強くならないことが好ましい。
Neutron beam irradiation (simulation test using water phantom)
<Neutron irradiation field>
Stem cells are highly radiosensitive, and for "hematopoietic stem cells (stem/progenitor cells)" in the bone marrow, the radiosensitivity D0 is reported to be "0.8-1.2 Gy" (see table below). In this case, when a dose of about 1 Gy is given to hematopoietic stem cells, the survival rate of stem cells decreases to 0.34. It is preferred that the dose of radiation applied to the is not strong.

表3 骨髄中の各種細胞の放射線感受性

Figure 2023085151000003
Table 3 Radiosensitivity of various cells in bone marrow
Figure 2023085151000003

Ex. Vivo BNCT 用に適した中性子場を以下検討する。
BNCRで、腫瘍または通常細胞が受ける放射線量D(x)は、中性子線による線量Dn(x)、γ線による線量Dγ(x)、ホウ素が熱中性子で核分裂した際に付与される線量DB(x)の和で表せる(下式)。場所xにおける中性子線量Dnは、中性子のエネルギー分布Φnと、中性子カーマ係数Kn、中性子線質係数RBEの積で求められる。中性子に含まれるγ線によるγ線量Dγは、γ線のエネルギー分布Φγと、γ線カーマ係数Kγ、線質係数RBEγ(=1.0)の積で求められる。ホウ素線量DBは、中性子のエネルギー分布Φnと、ホウ素カーマ係数KB、ホウ素線質係数RBEBの積で求められる。CBは、細胞中に集積されたホウ素濃度(ppm)である。

Figure 2023085151000004
中性子をがん細胞および幹細胞(通常細胞)に照射すると、中性子線量Dn、γ線線量Dγは両細胞に等量で、ホウ素濃度に比例したホウ素線量DBが付与される。
幹細胞を残してがん細胞を殺傷するためには、(i)がん細胞と幹細胞間のホウ素線量DBの差を大きくすると共に、(ii)中性子線量Dn、γ線線量Dγを極力少なくすることが必須となる。 Neutron fields suitable for Ex. Vivo BNCT are discussed below.
In BNCR, the radiation dose D(x) received by tumor or normal cells is the dose Dn(x) due to neutron beams, the dose Dγ(x) due to gamma rays, and the dose D B given when boron undergoes nuclear fission by thermal neutrons. It can be expressed by the sum of (x) (the following formula). The neutron dose Dn at the location x is determined by the product of the neutron energy distribution Φn, the neutron kerma coefficient Kn, and the neutron beam quality coefficient RBE n . The γ-ray dose Dγ due to the γ-rays contained in the neutrons is determined by the product of the γ-ray energy distribution Φγ, the γ-ray kerma coefficient Kγ, and the radiation quality coefficient RBE γ (=1.0). The boron dose D B is obtained by multiplying the neutron energy distribution Φn, the boron kerma coefficient K B and the boron quality coefficient RBE B . CB is the boron concentration (ppm) accumulated in the cell.
Figure 2023085151000004
When cancer cells and stem cells (normal cells) are irradiated with neutrons, the neutron dose Dn and the γ-ray dose Dγ are equal to both cells, and the boron dose D B is given in proportion to the boron concentration.
To kill cancer cells while leaving stem cells, (i) increase the difference in boron dose D B between cancer cells and stem cells, and (ii) minimize neutron dose Dn and γ-ray dose Dγ. is essential.

図5はがん細胞と正常細胞に付与される線量の概念を示す。
中性子線量Dnを決定する要素である生体組織に対するカーマ係数Kn(E)*のエネルギー依存をみると、中性子エネルギーが50eV以下で窒素元素の電離による寄与が大きく、50eV以上で水素元素のリコイルによるエネルギー付与が大きいことが分る。このことから、中性子線量Dnを小さくするためには50eV以下のエネルギー分布を持つ中性子を照射することが好ましい。
(*カーマ係数:着目する「単位重量当たりの物質dm」中で「間接電離粒子によって生成された荷電粒子の運動エネルギーdE」。K=dE/dm。)
γ線量Dγの寄与を小さくするためには、BSAから出射されるγ線強度を小さくすることが主要な手段となる。この為には、Liターゲットを用いた加速器中性子源が好ましい。
FIG. 5 shows the concept of dose given to cancer cells and normal cells.
Looking at the energy dependence of the kerma coefficient Kn(E)* for living tissue, which is the factor that determines the neutron dose Dn, when the neutron energy is 50 eV or less, the ionization of nitrogen elements contributes greatly, and when the neutron energy is 50 eV or more, the recoil energy of hydrogen elements It turns out that the grant is large. For this reason, it is preferable to irradiate neutrons having an energy distribution of 50 eV or less in order to reduce the neutron dose Dn.
(*Kerma coefficient: "Kinematic energy dE of charged particles generated by indirectly ionized particles" in "substance dm per unit weight" of interest. K = dE/dm.)
In order to reduce the contribution of the γ-ray dose Dγ, the main means is to reduce the intensity of γ-rays emitted from the BSA. For this purpose, an accelerator neutron source using a Li target is preferred.

図6は、生体組織に対するカーマ係数の中性子エネルギー依存を示す。
図7は、γ線カーマ係数のγ線エネルギー依存を示す。
FIG. 6 shows the neutron energy dependence of the Kerma coefficient for biological tissue.
FIG. 7 shows the γ-ray energy dependence of the γ-ray kerma coefficient.

加速器中性子源として、Liターゲットと静電加速器(陽子エネルギー:2.8MeV~1.9MeV)を組合わせたシステム例を下図に示す。当該システムは、ビーム最大エネルギーが2.8MeVと低いため陽子による加速器本体及びビームラインの放射化は殆ど起こらず、加速器の保守や修理を安全に速やかに行うことが可能であり、加速器運転に係る電力代が安くすむ利点がある。一方、Liは化学的に活性であり,機械的にも弱く,中性子生成に伴い放射性の7BeがLi内に生成されるなどの課題があるが、Liや7Beをチタン薄膜で封入し(Li封入ターゲット)、安定的な運転・保守を可能としている。図8は、静電加速器システムとビームライン外観写真を示す。 The figure below shows an example of a system that combines a Li target and an electrostatic accelerator (proton energy: 2.8MeV to 1.9MeV) as an accelerator neutron source. Since the system has a low maximum beam energy of 2.8 MeV, activation of the accelerator itself and the beam line by protons hardly occurs, and maintenance and repair of the accelerator can be performed safely and quickly. It has the advantage of being cheaper. On the other hand, Li is chemically active and mechanically weak, and there are issues such as the generation of radioactive 7Be in Li as a result of neutron generation. Li-filled target), enabling stable operation and maintenance. FIG. 8 shows the appearance of the electrostatic accelerator system and the beamline.

ターゲットで生成された高速の中性子を脳腫瘍や頭頚部などのがん治療に適した熱外エネルギー領域(0.5eV~10keV)まで減速するために,中性子減速照射装置(Beam Shaping Assembly: BSA)を用いている。出射される中性子のエネルギースペクトルを下図に示す。このBSAから出射される熱外中性子の線質はIAEAが推奨する特性に準拠しているので、正常組織に影響が大きい10keV以上の高速中性子、および、中性子中に含まれるγ線混入率が小さい特徴を持つが、幹細胞照射に適する中性子エネルギー「50eV以下」を満足し
ていない。図9は、中性子減速照射装置と出射される中性子線質を示す。
A slow neutron irradiation apparatus (Beam Shaping Assembly: BSA) is used to slow down the high-speed neutrons generated by the target to the exothermic energy range (0.5 eV to 10 keV) suitable for cancer treatment such as brain tumors and head and neck. ing. The figure below shows the energy spectrum of emitted neutrons. The radiation quality of epithermal neutrons emitted from this BSA conforms to the characteristics recommended by the IAEA, so fast neutrons of 10 keV or higher, which have a large effect on normal tissue, and gamma rays contained in neutrons are low. Although it has characteristics, it does not satisfy the neutron energy "50 eV or less" suitable for stem cell irradiation. FIG. 9 shows the neutron moderation irradiation device and the emitted neutron beam quality.

造血幹細胞への中性子照射に適した低エネルギー中性子を得るために、BSAの出口に細胞照射用中性子減速体を設置、その減速体体系として2種を選択、造血幹細胞の照射に適した体系をモンテカルロシミュレーション解析PHITS(核データJENDEL-4)で評価した結果を下図に示す。(減速体寸法:20cm x 20cmx20cm、アクリル壁厚さ3mm)
(1) 軽水減速体
軽水(H2O)は中性子と同じ質量をもつHが含まれているために、中性子の減速に最も適する。一方、γ線が生成される。
(2) 軽水減速体とガンマ線鉛遮蔽
(1)の体系で、γ線を鉛で遮蔽する構造。
(参考) 重水減速体
減速に際してγ線を発生しない重水(D2O)を用いて中性子を減速できるが、重水素Dと中性子の質量比が2倍となり中性子の減速が迅速に進まない。
In order to obtain low-energy neutrons suitable for neutron irradiation of hematopoietic stem cells, a neutron moderator for cell irradiation was installed at the exit of the BSA. The figure below shows the results of evaluation by simulation analysis PHITS (nuclear data JENDEL-4). (Moderator dimensions: 20cm x 20cmx20cm, acrylic wall thickness 3mm)
(1) Light water moderator Light water (H 2 O) is most suitable for moderating neutrons because it contains H which has the same mass as neutrons. On the other hand, gamma rays are produced.
(2) The system of light water moderator and gamma ray lead shielding (1), where γ rays are shielded by lead.
(Reference) Heavy water moderator Neutrons can be moderated by using heavy water (D 2 O), which does not generate gamma rays during moderation.

図11は幹細胞照射用中性子減速体を示す。
図12は幹細胞照射用中性子減速体構造を示す。
FIG. 11 shows a neutron moderator for stem cell irradiation.
FIG. 12 shows the neutron moderator structure for stem cell irradiation.

幹細胞照射用中性子減速体内の線量分布例を図13に示す。縦軸は、PHITS解析で求めた線量(Gy-eq/mA/秒)で、ビーム電流(最大2mA)と照射時間をかけると細胞に与えられる予想線量(Gy-eq)が評価できる。BSA出口から熱外中性子が減速体に入射すると、生体中の窒素や水素と反応して「窒素線量」「水素線量」、γ線により「γ線線量」が、生体内の細胞全てに付与される。がん細胞に集積されたB-10は熱中性子で核分裂するのでがん細胞のみに「ホウ素線量」を付与する。Ex. Vivo BNCR でがん細胞のみを除去する際には、造血幹細胞への線量を一定以下(1Gy-Eq以下)に留めながら、がん患部における線量が一定基準以上(例えば30Gy以上)となるように中性子照射条件を設定することが好ましい。 FIG. 13 shows an example of dose distribution in the neutron moderator for stem cell irradiation. The vertical axis is the dose (Gy-eq/mA/sec) obtained by PHITS analysis, and the expected dose (Gy-eq) given to the cell can be evaluated by multiplying the beam current (maximum 2 mA) and the irradiation time. When epithermal neutrons enter the moderator from the exit of the BSA, they react with nitrogen and hydrogen in the body to give "nitrogen dose", "hydrogen dose", and "γ-ray dose" by γ-rays to all cells in the body. be. Since B-10 accumulated in cancer cells undergoes nuclear fission by thermal neutrons, it imparts a "boron dose" only to cancer cells. Ex. When only cancer cells are removed with Ex. Vivo BNCR, the dose to the hematopoietic stem cells is kept below a certain level (1 Gy-Eq or below), while the dose at the cancer-affected area is above a certain standard (e.g., 30 Gy or above). It is preferable to set the neutron irradiation conditions as follows.

幹細胞照射用中性子減速体として軽水を用いた場合、50eV以上の中性子成分は4cm程度軽水を通過すると十分低減され「水素線量DH」が小さくなることが分る。BSA出射口からの「γ線線量」は小さいが、中性子が軽水(H)と衝突するとγ線を放出するためにγ線による線量付与が大きくなる。陽子ビーム電流2mAで40分運転した場合、減速体表面から4cmで、窒素線量(3.8E-5 Gy-Eq/mA/s x 2 mA x 40x60秒)、水素線量(4E-6 Gy-Eq/mA/s x 2 mA x 40x60秒)、γ線線量(6.5E-5 Gy-Eq/mA/s x 2 mA x 40x60秒)と予想され、ホウ素線量以外の線量は合計0.5Gy-eqと評価される。がん細胞に集積されるホウ素の濃度は、用いるホウ素薬剤やがん細胞の種類によって変わるが、体表面から4cmにある細胞にホウ素が1500ppm取り込まれた場合、「ホウ素線量」は165 Gy-eqと評価される(ホウ素濃度87.5ppmの時9.6Gy-eqからの外挿)。造血幹細胞にもホウ素薬剤が一定割合取り込まれる可能性があり、造血幹細胞に5ppmあるいは50ppmのホウ素が取り込まれた場合「ホウ素線量」は、それぞれ0.5Gy-Eq、5Gy-eqとなる。がん細胞に比して造血幹細胞に取り込まれにくいホウ素薬剤を用いることができると、軽水を用いた中性子減速体と組合わせることで、造血幹細胞への影響を少なくしてがん細胞を除去できることが期待される。 When light water is used as a neutron moderator for stem cell irradiation, neutron components of 50 eV or more are sufficiently reduced when passing through about 4 cm of light water, and the "hydrogen dose D H " becomes small. Although the "γ-ray dose" from the BSA outlet is small, the dose given by γ-rays increases when neutrons collide with light water (H) and emit γ-rays. When the proton beam current is 2mA for 40 minutes, nitrogen dose (3.8E-5 Gy-Eq/mA/sx 2 mA x 40x60 seconds), hydrogen dose (4E-6 Gy-Eq/mA) at 4cm from the moderator surface /sx 2 mA x 40x60 s), gamma-ray dose (6.5E-5 Gy-Eq/mA/sx 2 mA x 40x60 s), and a total non-boron dose estimated at 0.5 Gy-eq. The concentration of boron accumulated in cancer cells varies depending on the boron drug used and the type of cancer cell, but when 1500 ppm of boron is taken into a cell located 4 cm from the body surface, the "boron dose" is 165 Gy-eq. (extrapolated from 9.6 Gy-eq at 87.5 ppm boron concentration). There is a possibility that hematopoietic stem cells also take up a certain percentage of boron drugs, and if hematopoietic stem cells take up 5 ppm or 50 ppm of boron, the "boron dose" will be 0.5 Gy-Eq and 5 Gy-eq, respectively. If a boron drug that is less likely to be taken up by hematopoietic stem cells compared to cancer cells can be used, and in combination with a neutron moderator using light water, cancer cells can be removed with less effect on hematopoietic stem cells. There is expected.

造血幹細胞を入れた容器の周りにγ線遮蔽用の鉛(厚さ1cm)を設置すると、γ線線量を約半分に低減できるが、同時にホウ素線量も低下するために、非ホウ素線量とホウ素線量の比(図13、図14の右図)は大きな改善は得られない。ただ、ホウ素線量が2~6cmの間で鉛遮蔽体が無い場合に比べ均一に出来るので、厚めの骨髄バッグに均一なホウ素線量を付与できるメリットがある。更に、軽水の厚さを20cmから10cmに薄くすることでγ線線量を低減することが出来る。 Placing gamma-ray shielding lead (1 cm thick) around the container containing hematopoietic stem cells can reduce the gamma-ray dose by about half, but at the same time the boron dose is also reduced. ratio (Figs. 13 and 14, right figures) does not show much improvement. However, since the boron dose can be more uniform between 2 and 6 cm than when there is no lead shield, there is an advantage that a uniform boron dose can be given to a thick bone marrow bag. Furthermore, by reducing the thickness of light water from 20 cm to 10 cm, the amount of γ-rays can be reduced.

中性子の減速に重水を用いた場合、Hとの衝突で生成されるγ線を低減できるが、中性子の減速に長い距離が必要となり熱中性子のピーク強度が下がり、照射時間が大幅に伸びる課題がある。これらはホウ素線量計算を実施すれば解決できる。即ち、ホウ素薬剤をあまり含まない細胞(非標的細胞)で、本特許で示す加速器型中性子発生装置からの中性子(熱中性子、熱外中性子)とのホウ素線量が限定的影響と計算される場合は、こうした減速材を用いることなく、直接照射することができる。照射された中性子線に起因して発生するガンマ線の影響も限定的とみなすことができると考えられる。ホウ素薬剤を多く含む細胞(標的細胞)でも、ホウ素線量より、その影響を推測出来る。このように標的細胞と非標的細胞の組み合わせ等に応じて、照射などの条件を適切に選択することで解決につながる。 When heavy water is used to moderate neutrons, the amount of gamma rays generated by collisions with H can be reduced. be. These issues can be resolved by performing boron dose calculations. That is, in cells (non-target cells) that do not contain much boron agents, if the boron dose with neutrons (thermal neutrons, epithermal neutrons) from the accelerator-type neutron generator shown in this patent is calculated as a limited effect , can be directly irradiated without using such a moderator. It is thought that the influence of gamma rays generated due to irradiated neutron beams can also be regarded as limited. Even in cells containing a large amount of boron drugs (target cells), the effects can be inferred from the boron dose. In this way, appropriate selection of conditions such as irradiation according to the combination of target cells and non-target cells leads to a solution.

ホウ素薬剤OKD処理後のがん細胞と正常造血幹細胞への中性子線照射試験 Neutron beam irradiation test on cancer cells and normal hematopoietic stem cells after boron drug OKD treatment

<BNCR効果の確認>
中性子照射によるBNCR効果を確認した結果を以下に纏める。
自家造血幹細胞モデル細胞(CD34+細胞)と血液がん細胞(多発性骨髄腫モデル細胞2種類:IM-9、RPMI8226)への新ホウ素薬剤OKD-001の取り込み量をICP-MSで計測、細胞に取り込まれたホウ素(10B)濃度比が大きいことから、がん細胞集積性が高いことを確認した。
RPMI8226/CD34+:1700pm/70ppm
IM-9/ CD34+ :3000pm/70ppm
<Confirmation of BNCR effect>
The results of confirming the BNCR effect by neutron irradiation are summarized below.
ICP-MS was used to measure the uptake of the new boron drug OKD-001 into autologous hematopoietic stem cell model cells (CD34+ cells) and blood cancer cells (2 types of multiple myeloma model cells: IM-9 and RPMI8226). It was confirmed that cancer cell accumulation was high due to the high boron ( 10 B) concentration ratio taken up.
RPMI8226/CD34+: 1700pm/70ppm
IM-9/CD34+: 3000pm/70ppm

図3で示す濃度でホウ素が取り込まれた細胞を「幹細胞照射用中性子減速体」内に設置して中性子(熱中性子束:1x108 n/cm2/s)を40分間照射、照射後3日目の細胞生存率を吸光計(WST-8)計測で評価した。軽水血液がん細胞(MMモデル細胞IM-9:用いたホウ素薬剤(OKDと表記)を取り込む機構が高発現))では中性子照射でBNCR(α崩壊反応)が起こり、がん細胞が著しく損耗したことは判明した。これにより、標的細胞(このケースではMMモデル細胞)を除去して、非標的細胞(ここでは自家造血幹細胞のモデル細胞)を分取することが実現できた。 Cells with boron uptake at the concentration shown in Fig. 3 are placed in a neutron moderator for stem cell irradiation and irradiated with neutrons (thermal neutron flux: 1x10 8 n/cm 2 /s) for 40 minutes, three days after irradiation. Eye cell viability was assessed by spectrophotometric (WST-8) measurements. In light water blood cancer cells (MM model cell IM-9: high expression of the mechanism that takes up the boron drug (denoted as OKD) used)), BNCR (α-decay reaction) occurred due to neutron irradiation, and the cancer cells were significantly damaged. It turns out. This made it possible to remove target cells (MM model cells in this case) and separate non-target cells (autologous hematopoietic stem cell model cells in this case).

図16には、ホウ素薬剤(OKD)処理後の、標的細胞であるがん細胞(MM細胞)と非標的細胞の正常細胞(造血幹細胞)の中性子線照射時間と細胞生存率の関係式が示されている。両関係式は大きく乖離しており本特許概念が証明されている。
図16は薬剤(OKD-001)存在下での中性子線照射による標的細胞(MM細胞)と非標的細胞(造血幹細胞)の中性子線照射時間と細胞生存率推移を示す。
標的細胞と非標的細胞のそれぞれの細胞生存率は照射時間に応じて乖離の増加を認めた。
OKD-001はBSHとペプチドA6Kとの複合体であるホウ素薬剤を表す。


Fig. 16 shows the relationship between the neutron beam irradiation time and the cell survival rate for cancer cells (MM cells), which are target cells, and normal cells (hematopoietic stem cells), which are non-target cells, after boron drug (OKD) treatment. It is The two relational expressions diverge greatly, which proves the concept of this patent.
FIG. 16 shows changes in neutron beam irradiation time and cell viability of target cells (MM cells) and non-target cells (hematopoietic stem cells) by neutron beam irradiation in the presence of a drug (OKD-001).
The cell viability of target cells and non-target cells increased with increasing irradiation time.
OKD-001 represents a boron drug that is a complex of BSH and peptide A6K.


Claims (25)

(1)標的細胞を含む非標的細胞培養物に、標的細胞に特異的にホウ素(10B)が取り込まれる条件下で培養する工程、および
(2)(1)で得られるホウ素(10B)が取り込まれた標的細胞に、非標的細胞に影響が少ない中性子線を照射して標的細胞を選択的に殺傷する工程で、非標的細胞を分取する方法。
(1) culturing a non-target cell culture containing target cells under conditions in which boron ( 10 B) is specifically incorporated into the target cells, and (2) the boron ( 10 B) obtained in (1) A method of selectively killing non-target cells by irradiating the target cells into which the non-target cells have been taken up with a neutron beam that has little effect on non-target cells.
工程(1)で、標的細胞にホウ素(10B)薬物が取り込まれ易く、非標的細胞にホウ素(10B)薬物が取り込みにくい培養条件下で細胞を培養する、請求項1に記載の分取方法。 The fractionation according to claim 1, wherein in step (1), the cells are cultured under culture conditions in which the boron ( 10 B) drug is easily taken up by target cells and the boron ( 10 B) drug is difficultly taken up by non-target cells. Method. 工程(2)で、非標的細胞を選択的に分取するために、照射する中性子線の最大エネルギーが50eV以下となるように構成された中性子照射場を用いたことを特徴とする、請求項1または2に記載の分取方法。 A neutron irradiation field configured such that the maximum energy of the neutron beam to be irradiated is 50 eV or less is used in step (2) to selectively separate non-target cells. 3. The preparative collection method according to 1 or 2. 工程(2)で得られる細胞培養物が、標的細胞を実質的に含まない、請求項1~3のいずれか1項に記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the cell culture obtained in step (2) is substantially free of target cells. 前記非標的細胞が、幹細胞である、請求項1~4のいずれか1項に記載の分取方法。 The sorting method according to any one of claims 1 to 4, wherein the non-target cells are stem cells. 前記幹細胞が、多能性幹細胞または造血幹細胞である、請求項5に記載の分取方法。 The sorting method according to claim 5, wherein the stem cells are pluripotent stem cells or hematopoietic stem cells. 前記多能性幹細胞が、ヒト多能性幹細胞である、請求項6に記載の分取方法。 The sorting method according to claim 6, wherein the pluripotent stem cells are human pluripotent stem cells. 前記多能性幹細胞が、ヒトiPS細胞である、請求項6に記載の分取方法。 The sorting method according to claim 6, wherein the pluripotent stem cells are human iPS cells. 前記造血幹細胞が、CD34陽性細胞である、請求項6に記載の分取方法。 The sorting method according to claim 6, wherein the hematopoietic stem cells are CD34-positive cells. 前記標的細胞が、異種細胞、異形細胞およびがん細胞からなる群から選択される1種以上である、請求項1~9のいずれか1項に記載の分取方法。 The sorting method according to any one of claims 1 to 9, wherein the target cells are one or more selected from the group consisting of heterologous cells, atypical cells and cancer cells. 前記標的細胞が、がん細胞である、請求項1~9のいずれか1項に記載の分取方法。 The sorting method according to any one of claims 1 to 9, wherein the target cells are cancer cells. 前記ホウ素(10B)薬物が、p-ボロノフェニルアラニン(BPA)、メルカプトウンデカハイドロデカボレート(BSH)またはこれらの混合物である、請求項1~11のいずれか1項に記載の分取方法。 The preparative method according to any one of claims 1 to 11, wherein the boron ( 10 B) drug is p-boronophenylalanine (BPA), mercaptoundecahydrodecaborate (BSH) or a mixture thereof. . 前記ホウ素(10B)薬物が、BSHと疎水性アミノ酸残基および塩基性アミノ酸残基を含むペプチドとの複合体であって、前記ペプチドがA6KまたはA6Rである、請求項1~11のいずれか1項に記載の分取方法。 12. Any of claims 1-11, wherein said boron ( 10 B) drug is a conjugate of BSH and a peptide comprising hydrophobic and basic amino acid residues, said peptide being A6K or A6R. The preparative collection method according to item 1. さらに、標的細胞および非標的細胞によるホウ素(10B)薬物の取り込みを評価する工程を含む、請求項1~13のいずれか1項に記載の分取方法。 14. The method of sorting according to any one of claims 1 to 13, further comprising assessing boron ( 10 B) drug uptake by target cells and non-target cells. さらに、標的細胞を単離する工程を含む、請求項1~13のいずれか1項に記載の分取方法。 The sorting method according to any one of claims 1 to 13, further comprising a step of isolating target cells. さらに、標的細胞および非標的細胞に影響が少ないホウ素(10B)薬物を評価する工程を含む、請求項1~13のいずれか1項に記載の分取方法。 The sorting method according to any one of claims 1 to 13, further comprising evaluating a boron ( 10 B) drug that has less effect on target cells and non-target cells. 非標的細胞に影響が少ない中性子照射場として、ガンマ線などの混入が少なく、高速中性子の影響(特に、中性子が水素と反応して細胞に付与する水素線量など)が小さくなる、最大中性子エネルギーが50eV 以下とすることを特徴とする、請求項3に記載の分取方法。 As a neutron irradiation field that has little effect on non-target cells, there is little contamination such as gamma rays, the effect of fast neutrons (especially the hydrogen dose given to cells by neutrons reacting with hydrogen) is small, and the maximum neutron energy is 50 eV. The fractionation method according to claim 3, characterized by the following. 非標的細胞に影響が少ない中性子照射場としては、国際原子力機関(IAEA)の基準値(IAEA TECDOC-1223)を満足し、エネルギーの小さな熱外中性子(0.5ev-10keV)を発生できる装置と水ファントムを組合わせて、標的細胞の生存率を減少させる効果を持つ中性子場を特徴とする、請求項3に記載の分取方法。 As a neutron irradiation field that has little effect on non-target cells, a device that satisfies the standards of the International Atomic Energy Agency (IAEA) (IAEA TECDOC-1223) and can generate low-energy epithermal neutrons (0.5ev-10keV) and water 4. The sorting method according to claim 3, characterized in that the phantom is combined with a neutron field that has the effect of reducing the viability of target cells. 非標的細胞に影響が少ない中性子照射場として、半径5cm以上の円柱状の中性子減速体(水、重水、Be、Cなど)軸中心に標的細胞を含む非標的細胞培養物を設置、円柱形状の中性子減速体脇に複数本設置された小型中性子発生装置から出射される高速中性子を50eV以下に減速して標的細胞を含む非標的細胞培養物に中性子を照射することを特徴とする、請求項3に記載の分取方法。 As a neutron irradiation field that has little effect on non-target cells, a non-target cell culture containing target cells is placed at the center of the axis of a cylindrical neutron moderator (water, heavy water, Be, C, etc.) with a radius of 5 cm or more. A non-target cell culture containing target cells is irradiated with neutrons by moderating fast neutrons to 50 eV or less emitted from a plurality of small neutron generators installed beside the neutron moderator. The fractionation method described in . 請求項1~19のいずれか1項に記載の分取方法により得られる非標的細胞。 Non-target cells obtained by the sorting method according to any one of claims 1 to 19. 請求項20に記載の非標的細胞を含む、医薬組成物。 A pharmaceutical composition comprising the non-target cells of claim 20. 請求項20に記載の非標的細胞を含む、がんの予防または治療剤。 A preventive or therapeutic agent for cancer, comprising the non-target cell according to claim 20. 請求項20に記載の非標的細胞を含む、血液がんの予防または治療剤。 A preventive or therapeutic agent for blood cancer, comprising the non-target cell according to claim 20. がん患者に対して、請求項21に記載の医薬組成物の有効量を投与することを特徴とする、該がん患者におけるがんの予防または治療方法。 A method for preventing or treating cancer in a cancer patient, which comprises administering an effective amount of the pharmaceutical composition according to claim 21 to the patient. 血液がん患者に対するホウ素中性子捕捉療法(BNCT)による抗がん処置前に、前記患者から造血幹細胞を採取する工程、
採取した造血幹細胞を、請求項1~19のいずれか1項に記載の分取方法により生成する工程、および、
前記分取方法により得られる造血幹細胞を、前記患者に自家移植する工程、
を含む血液がんの治療方法。

collecting hematopoietic stem cells from a blood cancer patient prior to anti-cancer treatment with boron neutron capture therapy (BNCT) for said patient;
A step of producing the collected hematopoietic stem cells by the sorting method according to any one of claims 1 to 19;
a step of autotransplanting the hematopoietic stem cells obtained by the sorting method into the patient;
A method of treating blood cancers comprising:

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