Pt-191の製造、精製、及び白金系抗がん剤トレーサーとしての利用

大阪大学理学研究科化学専攻

篠原研究室 M2

林 良彦

研究背景

◆DNAに配位することで細胞の成長を阻害◆幅広いがんに対し抗腫瘍効果をもつため

抗がん剤として世界中で利用

白金系抗がん剤の主な挙動追跡方法

cisplatin

○白金系抗がん剤とその動態追跡法

◆PIXE細胞内での挙動の観察

◆ICP-MS

細胞への取り込みや体内動態

ヒト体内での動態観察には

非破壊的で、深部も探れる

放射性Ptトレーサーが必須

白金系抗がん剤のヒト体内での挙動はほとんど知られていない

(破壊分析)

(表層分析)

研究背景

○放射性Ptトレーサー

4.6 m 28 m 1 s 3.2 h 3.9 s 18 h 31 s 186 d 9.7 h 6.2 d 7.7 s 100 2.3 d 2.7 d

4.3 d 50 a 4.0 d 33.8 94 m 18 h

3.0 h 12 d 5.0 s 37.3 1.4 m 74 d 11 d 62.7 171 d 19 h 3.8 h 2.5 h 1.4 h 52 s 8.9 m 5.8 m

5 h 16.2 9.9 m 26.3 13 h 15 d 6.1 s 40.9

Os 196

35 m

Os 193

30 h

Os 194

6.0 a

Os 195

6.5 m

Os 189 Os 190 Os 191 Os 192Os 186

1.59

Os 187

1.96

Os 188

13.24

Au 189 Au 190 Au 191 Au 192 Au 193

Ir 190 Ir 191Ir 187 Ir 188 Ir 189 Ir 192 Ir 193

Au 194 Au 195 Au 196 Au 197 Au 198 Au 199

Pt 193 Pt 194 Pt 195 Pt 196 Pt 197

42 h11 h

42.8 m 5.0 h 38 h

10 d 11 h 0.01 2.8 d 0.8

Pt 188 Pt 189 Pt 190 Pt 191 Pt 192

3.1 d

7.225.233.0

13 d

Pt 198

Ir 194 Ir 195 Ir 196 Ir 197

Nuclide Half-life Eg (keV) Ig (%)Pt-191 2.8 d 63-74 102

82 4.996 3.28

129 3.2172 3.52538 13.7

Nuclide Half-life Eg (keV) Ig (%)Pt-195m 4.0 d 65-76 68

99 11.7130 2.9

研究背景

○従来の製造法の問題点

4.6 m 28 m 1 s 3.2 h 3.9 s 18 h 31 s 186 d 9.7 h 6.2 d 7.7 s 100 2.3 d 2.7 d

4.3 d 50 a 4.0 d 33.8 94 m 18 h

3.0 h 12 d 5.0 s 37.3 1.4 m 74 d 11 d 62.7 171 d 19 h 3.8 h 2.5 h 1.4 h 52 s 8.9 m 5.8 m

5 h 16.2 9.9 m 26.3 13 h 15 d 6.1 s 40.9

Os 196

35 m

Os 193

30 h

Os 194

6.0 a

Os 195

6.5 m

Os 189 Os 190 Os 191 Os 192Os 186

1.59

Os 187

1.96

Os 188

13.24

Au 189 Au 190 Au 191 Au 192 Au 193

Ir 190 Ir 191Ir 187 Ir 188 Ir 189 Ir 192 Ir 193

Au 194 Au 195 Au 196 Au 197 Au 198 Au 199

Pt 193 Pt 194 Pt 195 Pt 196 Pt 197

42 h11 h

42.8 m 5.0 h 38 h

10 d 11 h 0.01 2.8 d 0.8

Pt 188 Pt 189 Pt 190 Pt 191 Pt 192

3.1 d

7.225.233.0

13 d

Pt 198

Ir 194 Ir 195 Ir 196 Ir 197

◆192Os(He3, 4n)191Pt

◆ natIr(p , xn)191Pt

◆ 194Pt(n , g)195mPt

毒性の非常に強いOsO4ガスが発生

比放射能の高い195mPtの製造が困難

191Pt製造後の分離精製が困難

研究背景

○従来の製造法の問題点

4.6 m 28 m 1 s 3.2 h 3.9 s 18 h 31 s 186 d 9.7 h 6.2 d 7.7 s 100 2.3 d 2.7 d

4.3 d 50 a 4.0 d 33.8 94 m 18 h

3.0 h 12 d 5.0 s 37.3 1.4 m 74 d 11 d 62.7 171 d 19 h 3.8 h 2.5 h 1.4 h 52 s 8.9 m 5.8 m

5 h 16.2 9.9 m 26.3 13 h 15 d 6.1 s 40.9

Os 196

35 m

Os 193

30 h

Os 194

6.0 a

Os 195

6.5 m

Os 189 Os 190 Os 191 Os 192Os 186

1.59

Os 187

1.96

Os 188

13.24

Au 189 Au 190 Au 191 Au 192 Au 193

Ir 190 Ir 191Ir 187 Ir 188 Ir 189 Ir 192 Ir 193

Au 194 Au 195 Au 196 Au 197 Au 198 Au 199

Pt 193 Pt 194 Pt 195 Pt 196 Pt 197

42 h11 h

42.8 m 5.0 h 38 h

10 d 11 h 0.01 2.8 d 0.8

Pt 188 Pt 189 Pt 190 Pt 191 Pt 192

3.1 d

7.225.233.0

13 d

Pt 198

Ir 194 Ir 195 Ir 196 Ir 197

PtのRIが供給された例は非常に少なく

創薬研究における需要を満たす

新たな製造法の開発が必要

◆192Os(He3, 4n)191Pt

◆ natIr(p , xn)191Pt

◆ 194Pt(n , g)195mPt

研究概要

○本研究の目的

◆ 放射能> 10 GBq

◆比放射能

> 50 GBq/g

◆ 放射性核種純度

> 99%[1]

臨床試験を想定した目標

① natPt(p , xn)191Au→191Pt反応による191Ptの製造

② 同製造系からの191Ptの分離

③ 191Pt標識薬剤によるin vivo実験

新規放射性Ptトレーサー供給法の開発

[1] 核データニュース，No.70 (2001).

研究概要

○本研究の目的

◆ 放射能> 10 GBq

◆比放射能

> 50 GBq/g

◆ 放射性核種純度

> 99%[1]

臨床試験を想定した目標

① natPt(p , xn)191Au→191Pt反応による191Ptの製造

② 同製造系からの191Ptの分離

③ 191Pt標識薬剤によるin vivo実験

新規放射性Ptトレーサー供給法の開発

[1] 核データニュース，No.70 (2001).

①191Ptの製造

Ptスタックターゲット

p beam

サイクロトロン

○核反応断面積の測定: 実験

加速器: 大阪大学核物理研究センターAVFサイクロトロン

ビームエネルギー: 41.2, 46.6, 49.7, 53.3, 57.3, 60.2 MeV

電流値: 9 - 52 nA 照射時間: 1 - 5 min

ターゲット: 20 mm厚 Pt箔 減速材: 0.5 – 2 mm厚 Al板

電流値モニター: 197Au(p, 3n)195gHg, ビームによる2次電子の検出

○照射条件

Ge半導体検出器によるg線測定

0

100

200

300

400

500

600

700

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Cro

ss S

ect

ion

(m

b)

Energy (MeV)

Au-189m+g(Alice-91)

Au-191(Alice-91)

Au-193m(Alice-91)

Au-189m(This Work)

Au-189g(This Work)

Au-191(This Work)

Au-193(This Work)

Au-191(文献[2])

Au-193g(文献[2])

①191Ptの製造

○核反応断面積の測定: 結果

[2] F. Tarkanyi et al., Nucl. Inst. Meth. Phys. Res., Section B, 226 (2004).

厚いターゲットでの製造条件を検討

193Au 191Au

189m+g Au

33 – 60 MeV

①191Ptの製造

p beam

サイクロトロン

○ 191Pt製造効率の測定: 実験

加速器: 大阪大学核物理研究センターAVFサイクロトロン

ターゲット: 2 mm厚 natPt ペレット ターゲット

ビームエネルギー: 60 MeV

電流値: 121 nA 照射時間: 3 min

電流値モニター: 197Au(p, 3n)195gHg, ビームによる2次電子の検出

○照射条件

Ge半導体検出器によるg線測定

分解

natPt ペレットターゲット

①191Ptの製造

○ 191Pt製造効率の測定： 結果

過去の製造法に比べても非常に高い効率、放射性核種純度で191Ptの製造が可能

* (mA h) or (1012n cm-2 s-1 g h).

** Calculation

[6] J. Luo et al., Radiochim. Acta, 93 (2005).[5] J. Areberg et al., Acta Oncologica., 38 (2006).

[4] K. Hilgers et al., Appl. Radiat. Isot., 66 (2008).[3] S. M. Qaim et al., Appl. Radiat. Isot., 67, 6 (2009).

Nuclear reaction Energy Yield (MBq/*) Impurities (%)

natPt(p, xn )191Au→191Pt 60 → 33 MeV 144 (198**) 189Pt: ～0.5 (T1/2: 11 h)

192Os(3 He, 4n )191Pt [3] 36 → 25 MeV 6.4 none

197Au(p, x )191Pt [4] 75 → 65 MeV 1-5 none

194Pt(n, g )195mPt [5] ～ 0.01 eV 1.8 197Pt: ～58 (T1/2 : 18 h)

natPt(n, 2n )195mPt [6] 13.5 - 14.6 MeV 9.1 197Pt: ～20 (T1/2: 18 h)

研究概要

○本研究の目的

◆ 放射能> 10 GBq

◆比放射能

> 50 GBq/g

◆ 放射性核種純度

> 99%[1]

臨床試験を想定した目標

① natPt(p , xn)191Au→191Pt反応による191Ptの製造

② 同製造系からの191Ptの分離

③ 191Pt標識薬剤によるin vivo実験

新規放射性Ptトレーサー供給法の開発

[1] 核データニュース，No.70 (2001).

+ 12 ml of aqua regiaTake to dryness

+ 10 ml of 2 M HCl

natPt + 191Pt + 191Au + 194Au

natPt + 191Pt 191Au + 194Au

aq. org.

194Au + 191Pt

194Au + 191Pt

191Pt 194Au

org.

aq. Take to dryness+ 5 ml of 6M HCl

+ 10 ml of acetyl ether

191Au decay(T1/2 = 3.18 h)

+ 5 ml of dibutylcarbitol

Irradiated natPt 120 mg

② 191Ptの精製

194Auの除去

natPtターゲットの溶解

191Au→191Ptへの崩壊

194Au, 191Auの抽出

○ natPt(p, xn)191Au→191Pt製造系からの191Ptの分離: 実験

12 h

1.0E+00

1.0E+01

1.0E+02

1.0E+03

1.0E+04

1.0E+05

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

② 191Ptの精製

○ natPt(p, xn)191Au→191Pt製造系からの191Ptの分離: 実験

○精製前

○精製後 収率: ～79%

比放射能: 52 GBq/g mA h

放射核種純度: > 99%

191Au: 3.18 h192Au: 5.0 h193Au: 18 h194Au: 38 h

1.0E+00

1.0E+01

1.0E+02

1.0E+03

1.0E+04

1.0E+05

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

191Pt: 2.8 d

keV

Co

un

tsC

ou

nts

keV

研究概要

○本研究の目的

◆ 放射能> 10 GBq

◆比放射能

> 50 GBq/g

◆ 放射性核種純度

> 99%[1]

臨床試験を想定した目標

① natPt(p , xn)191Au→191Pt反応による191Ptの製造

② 同製造系からの191Ptの分離

③ 191Pt標識薬剤によるin vivo実験

新規放射性Ptトレーサー供給法の開発

[1] 核データニュース，No.70 (2001).

③ 191Pt標識薬剤によるin vivo実験

cis-Pt(NH3)2l2

[cis-Pt(NH3)2(H2O)2]2+ [cis-Pt(NH3)2Cl2]

Ptl42-PtCl4

2-ヨウ素置換 アンモニア配位

脱ヨウ素化 塩素置換

○191Pt-cisplatinの合成とマウス体内での動態: 実験

※191Ptに数mgのK2PtCl4キャリアを添加

ddY マウス(雄性 n=4)

尾静脈注射191Pt-cisplatin 4.3 kBq / 33 mg

投与から1 or 24 時間後に

屠殺

腑分け g-カウンターによる放射能測定(Wizard2)

○合成

○動態試験(191Pt-Cisplatin)

過去の文献とおおよその一致[7]

本手法にて供給される191Ptの

実用性を証明

[7] J. Areberg et al., Acta Oncologica 38. 2 (1999)

③ 191Pt標識薬剤によるin vivo実験

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

200 300 400 500 600 700

AB

SOR

BA

NC

E

WEVE LENGTH (nm)

生成物

市販品

○191Pt-cisplatinの合成とマウス体内での動態: 結果

○合成

○動態試験

合成収率: ～52%

化学純度: > 96%

生成物 市販品

極大波長 (nm) 301 301極小波長 (nm) 247 246ショルダー (nm) 366 366

モル吸光係数 (301nm) 130 129

0

2

4

6

8

10

12

14

%D

ose

/g

1hr

24hr

まとめ

○本研究の目的

◆ 放射能: > 10 GBq

◆比放射能: > 50 GBq/g

◆ 放射性核種純度: > 99%

臨床試験を想定した目標

○本研究の目的

① natPt(p , xn)191Au→191Pt反応による191Ptの製造

② 同製造系からの191Ptの分離

③ 191Pt標識薬剤によるin vivo実験

◆ 製造効率: 144 MBq/mA h

◆ 比放射能: > 52 GBq/g mA h

◆ 放射性核種純度: > 99%

今回の結果

30 mA程度のビームにより十分達成可能

新規放射性Ptトレーサー供給法の開発

本製造、精製法によって供給される191Ptの有効性を確認

製造、精製操作の自動化

シンチグラムの撮像オージェ電子治療への応用