JP2521168B2

JP2521168B2 - 蛋白質のラベリング方法

Info

Publication number: JP2521168B2
Application number: JP1505808A
Authority: JP
Inventors: ショカット、ダン; ハンセン、ハンス・ジェイ．; サンドロ・ウ、ロバート
Original assignee: IMYUNOMEDEITSUKUSU Inc
Current assignee: IMYUNOMEDEITSUKUSU Inc
Priority date: 1988-04-01
Filing date: 1989-03-29
Publication date: 1996-07-31
Anticipated expiration: 2011-07-31
Also published as: FI904788A0; US5061641A; AU3691489A; DK235390A; WO1989009405A1; KR900700886A; CA1340167C; ATE130288T1; DE68924795T2; IL89795A; EP0336678A2; DK235390D0; ES2078907T3; EP0336678B1; DE68924795D1; ZA892342B; IL89795A0; KR0151105B1; US5514363A; IE891034L

Description

【発明の詳細な説明】［発明の背景］本発明は、スルフヒドリル基と強固に結合する放射性
核種を有する放射性イオンにより、蛋白質を直接放射性
ラベリングする方法及びキットに関係し、一或はそれ以
上の延出したスルフヒドリル基を内原リガンドとして使
用し、ときには外原リガンドを使用し、該リガンドは放
射性金属イオンと強固に結合し更にキレートを安定化す
るものである。

ある種の放射性金属、即ち、還元した過テクネチウム
酸塩によるTc−99m、Re−186及びRe−188イオン、Cu−6
7イオン、Hg−197イオン及びBi−212イオンを含む放射
性金属は、硫黄リガンドと強固に結合することが知られ
ている。上記放射性金属の内には、ジエチレントリアミ
ン五酢酸（DTPA）或はビス−チオセミカルバゾンの様な
各種硫化窒素（S2N2）キレータ及び同様の共役キレート
基を用いて、蛋白質、特に抗体或は抗体断片と結合され
ている。

蛋白質を予め錫前処理をし、続いて反応終結物を過テ
クネチウム酸塩と接触させ、Tc−99mイオンを直接抗体
に結合させる方法が報告されている。この方法は、とき
には良好な結果が得られず、放射性金属の一部は、血液
及びその他の体液或は組織の存在のもとで不安定な部分
に結合する。前記錫による前処理の機構はよく理解され
て居らず、不安定な部分へのラベリングが生成される理
由も明確になっていない。

二硫化結合を含む蛋白質は、還元すると延出したスル
フヒドリル基を生成することも知られている。もし、二
硫化結合がポリペプチド鎖、例えば抗体の軽／重鎖のよ
うに彼ら自身が結合しているのでなければ、この蛋白質
を還元に依って割り裂き、より小さい断片にすることが
可能である。この例は、抗体Ｆ（ab′）２断片をFab′
断片に割り裂くことに見られ、このときの二硫化物の還
元剤として、システイン、ジチオトレイトール、メルカ
プトエタノール及び同等試薬が使用される。

蛋白質の直接ラベリングは、キレート共役体を排除で
きるので有利である。然しながら、上記放射性ラベリン
グをした蛋白質を生体に応用すると、即ち、抗体標的に
よる腫瘍の画像分析及び治療法に応用すると、ラベルが
他の器官に失われる問題が明らかになった。肝臓、脾臓
及び腎臓などの器官でラベルを保持するために、画像分
析における背景ノイズとなり、また、器官からのラベル
の排泄速度も遅い。後者の排泄速度の問題は、高レベル
の放射線照射に犯された器官の激しい拮抗が原因で、逆
に、治療を受けている患者の肝臓、及び／あるいは腎臓
に於ける危機を新たに誘起することになる。

蛋白質に放射性ラベリングをする直接法には、安定し
た放射性ラベリング製品を収量よく生成させるととも
に、血液及びその他の体液及び組織が存在していてもラ
ベルを維持させなくてはならない、という要求は依然と
して続いている。

［発明の目的］従って、本発明の目的の一は、蛋白質に放射性ラベリ
ングする直接方法を提供するとともに、その放射性金属
は、該放射性核種イオンのためのキレートによって蛋白
質と結合する必要が無いものとする。

本発明の他の目的は、蛋白質上にスルフヒドリル基で
囲まれた放射性金属のイオンを更に安定化させる方法を
提供するにある。

本発明の更なる目的は、高収量でラベル製品を生成
し、しかも副産物で不純化されない蛋白質の放射性ラベ
リング方法を提供するにある。

しかも本発明の他の目的は、抗体或は抗体断片にTc−
99mを導入する為に、簡便で効率のよい放射性ラベリン
グ方法とキットを提供するにある。

本明細書及び添付されたクレームを見るなら、本発明
のその他の目的及び特徴は、当業者は明瞭となろう。

［本発明の概要］前述の目的は、以下の蛋白質に放射性ラベリングする
方法を提供することで達成される。即ち、少なくとも１
個のスルフヒドリル基が延出している蛋白質の溶液と、
放射性核種の放射性金属イオンの溶液を接触させて、該
イオンはスルフヒドリル基と強固に結合させるステップ
と、そして、反応の結果である放射性ラベルが付いた蛋
白質溶液を回収するステップとから成る方法である。

実施例に於いて、本発明の方法を応用した、放射性ラ
ベルを付けた抗体或は抗体断片、特にFab及びFab′の生
成方法を開示する。本発明の方法はラベリングされた蛋
白質、特に、抗体断片とTc−99mの反応操作に好適合に
応用されており、核薬剤技師にとって簡単で実用的なも
のとなっている。

本発明は、本発明のラベリング工程を実現化するため
の放射性ラベル付き蛋白質とキットを提供しており、特
に、Tc−99mラベルを付けた抗体及び抗体断片と、それ
を生成するためのキットを詳しく述べた。

［発明の最良の実施態様］蛋白質、即ち、抗体及び抗体断片で、自由なスルフヒ
ドリル基を延出するものは、放射性金属と選択的に結合
し、スルフヒドリル基と強固な結合を形成し、その生成
物は血液及びその他の体液及び組織が存在しても極めて
安定していることを、本発明者は見いだした。他の人に
よる錫前処理法を、Ｆ（ab′）₂抗体断片に就いて追試
するも、Tc−99mラベリングに就いて成功しなかった。
更に分析を進めると、Tc−99mラベルの失敗は、錫前処
理した材料には自由なスルフヒドリル基をもつ１価の断
片が無いことが分かった。Ｆ（ab′）₂断片をシステイ
ンで還元し、続いて余剰の還元剤をショート・サイジン
グ・ゲル筒で分離し、反応生成物Fab′−SH断片を還元
した過テクネチウム酸塩を加えて、過テクネチウム酸塩
の全てをFab′−SHに結合させて修了する。

裂割し少なくとも１個の自由なスルフヒドリル基を有
するＦ（ab′）₂断片を、以後“Fab′−SH"と呼ぶ。裂
割したF(ab)₂を“Fab−SH"と呼び、インミュノグロブリ
ンを完全に裂割し少なくとも１個の自由なスルフヒドリ
ル基を有する断片を“Fabc′−SH"と呼び、抗体の重い
鎖を連結する硫黄−硫黄結合を完全に裂割し、スルフヒ
ドリル基の生成と“Ｙ字型”の分子が２個の軽−重鎖断
片への分離が併発しているものとする。全てのインミュ
ノグロブリン或は断片が不完全な還元で重い鎖を連結し
ている二硫化物結合の数より少ない自由なスルフヒドリ
ル基の生成、或は蛋白質にスルフヒドリル基の導入、を
以後−SHを追記して部分的に裂割されたこと、或は種の
誘導を表わすことにする。従って、部分的に還元し、反
応しないで残ったIgGの数より少ない自由なスルフヒド
リル基を持たない部分的に還元したIgGを、“IgG−SH"
と表記する。最も一般的な場合で、１或は複数のスルフ
ヒドリル基を有する蛋白質をProt−SHと表記する。

本発明のラベリング方法及びキットにより、いかなる
蛋白質にも放射性金属を結合可能である。これら蛋白質
の内、スルフヒドリル基を有するものは、直接ラベリン
グが可能である。二硫化物結合を有するものは、通常シ
スチン残渣と連結しているが、還元剤で処理しスルフヒ
ドリル基を生成可能である。このことは、もし二硫化物
結合は不連続のポリペプチド鎖を連結するのであれば、
蛋白質の断片化を誘起するのかも知れず、或は、もし二
硫化物結合が１本のポリペプチド鎖の中の離れた分節を
結合するものであれば、恐らく蛋白質の形態変化を伴う
と思われるが、単に鎖の切断に過ぎないかもしれない。
スルフヒドリル基をポリペプチド鎖に導入するには、イ
ミノチオランであるトラウト試薬を使って、ブラッタ他
（Biochem.,24:1517−1524,1985）が報告した方法で可
能である。

アルブミン、酵素、ホルモン、免疫モジュレータその
他類似の各種蛋白質はラベリング可能であるが、本発明
の方法は、特に抗体及び抗体断片のラベリングにとって
魅力あるものである。各種抗体は一或はそれ以上の二硫
化物結合を含み、重い鎖を連結しており、同様に軽い鎖
と重い鎖を連結している二硫化物結合もある。後者の二
硫化物結合には二硫化物還元剤のアクセスが困難で、通
常、重い鎖同士を連結している二硫化物結合を選択的に
裂割する。反応で生成した抗体断片は、免疫特性及び抗
原に結合可能である。インミュノグロブリンの重い鎖を
連結している二硫化物結合の還元には、注意が必要であ
る。もし、還元条件が過激に過ぎたり、或は、還元剤を
放置し該抗体断片と長時間接触させると、本来反応性が
悪い軽い鎖と重い鎖とを連結する二硫化物結合まで、結
果として還元されるからである。

更に注意を重ねたいことは、ラベリングされる抗体及
び抗体断片は、抗原と結合するものでなくてはならな
い。該抗原は、腫瘍、感染性病巣、アテローム性動脈硬
化症斑点、或は正常な器官或は組織、若しくはこれら類
似物から、生成され、或は関係するものである。

本発明の方法は、スルフヒドリル基を含む１価の抗体
断片、即ち、Fab−SH或はFab′−SHの放射性ラベリング
に最もよく適合する。というのは、該抗体断片は２価の
F(ab)₂或はＦ（ab′）₂断片を還元による裂割に依って
生成可能であり、還元剤は従来技術の適当な二硫化物還
元剤でよく、システイン、ジチオトレイトール、２−メ
ルカプトエタノール、二チオン酸塩或はこれと類似薬品
が挙げられる。還元反応は、pHに影響され、緩衝剤、即
ちクエン酸塩、酢酸塩或はリン酸塩により、好ましくは
pH5.5〜9.5、好ましくは6.0〜6.8、更に好ましくは、6.
1〜6.4に保ち、不活性ガス雰囲気で行なうのが望まし
い。還元反応は、pHが高ければ速いが再酸化反応も速
く、従って、適当なpHにより、還元反応は正当に速いが
再酸化反応は押さえて、しかも二硫化物とチオール還元
剤との混合生成反応は無視できる程度にする。還元剤に
就いても注意し、強すぎる還元剤を避けて、インミュノ
グロブリン蛋白質に於ける重／重鎖の二硫化物結合の反
応が、軽／重鎖の二硫化物結合の反応より優先するよう
な還元剤を選ばなくてはならない。かかる二硫化物還元
剤として、システインが好ましく、この他のチオール類
で、システインと同程度の酸化性準位にあるものであれ
ば優先的に使用可能である。二硫化物還元剤と蛋白質の
割合は、インミュノグロブリン鎖中に於ける二硫化物結
合の安定性に関係するので、個々の場合に応じて最適化
しなくてはならない。Ｆ（ab′）₂抗体の裂割にあって
は、10〜20mMのシステイン、及び蛋白質の濃度10mg/ml
が有利である。

Fab−SH或はFab′−SH断片は現場で生成可能で、反応
生成溶液はただちに使用可能である。しかし、好ましく
は、溶液をショート・サイジング・ゲル筒を通して、断
片中分子量の小さい小片をトラップに落とす。上記サイ
ジング・ゲル筒は以下を含むがこれに限らない。即ち、
セファデックスＧ−25、Ｇ−50（ファーマチア社製）、
フラクトゲルTSK HW55（EMサイエンス社製）、ポリアク
リルアミド系のＰ−４、Ｐ−６（バイオラド社製）及び
類似品が挙げられる。

裂割工程は調整可能で、サイズ限定剤HPLCによりFab
或はFab′断片が最適な程度に生成されるように条件を
調整し、一方、一般的には反応困難とされている二硫化
物裂割反応である軽／重鎖の裂割を最小化する。サイジ
ング・ゲル筒からの溶出液は、続いてラベリングしよう
とする放射性金属イオン溶液に注ぐ。或は代わりに、上
記Fab−SH及びFab′−SHを、低温下、即ち冷蔵庫の中で
数日から数週間保存可能で、好ましくはpH3.5〜5.5、更
に好ましくはpH4.5〜5.0に保ち、不活性ガス雰囲気、窒
素或はアルゴン中が有利である。

Fab−SH或はFab′−SHを親液性化すると、貯蔵が容易
になり安定化するので便利である。揮発性緩衝剤、即ち
酢酸アンモニウムの溶液で約pH5.5にし、かつ凝固防止
のための安定剤、即ちトレハロース或はスクロース等の
砂糖類を混入すると有利である。この親液性化の条件
は、従来技術のものであり当業者の知るところである。
抗体溶液を氷固し、使用に先立ち解凍する事も可能であ
るが、蛋白質の再酸化及び凝結をもたらす危険性が大き
い。

現場でスルフヒドリル基の生成が可能である。即ち、
２価断片を相当する１価の生成物にし、そして生成物で
あるチオール基を含む蛋白質を分離することをスピン・
カラムで行なう。スピン・カラムはショートゲルを充填
した筒が好ましく、更に、筒の一端に針受けが設けられ
ており、次工程で注射針を通して容器に転送可能である
ことが望ましい。スピン・カラムの遠心分離は、無効容
積を見て終結とする。

スピン・カラムとしても使用できるサイジング・ゲル
筒は、セファデックスＧ−25,G−50（ファーマシア社
製）、フラクトゲルTSK HW55（EM サイエンス社製）、
ポリアクリルアミド系のＰ−４、Ｐ−６（バイオラド社
製）その他類似品が挙げられる。

スピン・カラム中のゲルには、予めラベリング反応に
使用する緩衝剤で平衡状態にしておき、更に好ましく
は、チオール基用の安定剤、例えばアスコルビン酸塩を
含ませておくと有利である。スルフヒドリル基を含む蛋
白質溶液、即ち本実施例で示した現場においてＦ（a
b′）₂とシステインとを反応させて生成したFab′−SH
をカラムの上部に注ぐ。次いで、スピン・カラムを遠心
分離機にかける。出口に注射針を取付け、放射性金属イ
オンの溶液の入った硝子試薬瓶に注入する。放射性金属
イオンとしては、還元した過テクネチウム酸塩或は過レ
ニウム酸塩、第一銅イオン、第一水銀イオン、鉛／ビス
マスイオン、その他類似品が挙げられる。無効容積を見
て、低分子量のチオール還元剤をカラムに残し、Fab′
−SHを試薬瓶に移して放射性金属イオンと作用させる。

本方法に依って蛋白質と結合する放射性金属は、スル
フヒドリル基と強固に結合する。一般的に、これら金属
は、従来技術の定性分析分野において相対的に不溶性の
硫化物を生成するものである。以下に限らないが、それ
らは次のものが含まれる。即ち、Tc−99m,Re−186,Re−
188,Cu−67,Hg−197,Pb−203,Pb/Bi−212,その他類似品
が挙げられる。γ放射エネルギーがおよそ50〜500KeVの
範囲に有する放射性金属は、シンチグラフ法に有用であ
る。テクネチウム−99mは、納期が短くしかも商業過テ
クネチウム酸塩製造者から調剤品が容易に入手できるの
で、シンチグラフ法に最適である。

レニウムは、周期律表でテクネチウムのすぐ下に見ら
れるので、同様の外殻電子構造を有し、同様の化学的性
質が期待され、特に相似的な化合物を生成するものと期
待される。実際、レニウム化合物はテクネチウム化合物
と、還元作用、キレート生成に限ると同様な挙動を示す
が、酸化しやすいので、この点取扱に注意が必要であ
る。

放射性同位元素Re−186は、画像撮影法及び治療法と
もに魅力がある。半減期はおよそ3.7日、高LETβ放射性
（1.07MeV）及びγ放射エネルギー（0.137MeV）は便利
である。テクネチウムと同様に、レニウムは過レニウム
酸塩から生成され、そして還元レニウム・イオンは蛋白
質と無差別に結合可能である。従って、蛋白質のRe−18
6ラベリング方法は、即ち、還元レニウム酸塩は抗体の
ような蛋白質分子のスルフヒドリル基と結合する方法に
有利である。Re−188は、β線及びγ線放射の人工核製
品で、半減期は17時間、画像撮影法及び治療法に利用可
能と思われる。

銅イオンも、銅キレータにより強固なキレートを生成
する。Cu−67も、画像撮影法及び治療法に魅力有るもの
の一である。半減期は、およそ2.6日、β線放射（0.570
MeV）及γ線放射（0.185MeV）で、β線のエネルギーは
相対的に低い。Cu−67は現在、比較的高価であり納期が
長いが、需要が多くなればこの条件も変化するものと思
われる。これは、チオール基と強固なキレートを生成
し、ラベリング操作も簡単で速く、放射性金属を還元す
る試薬は不要である、の長所を有する。

その他の放射核種で銅と同じくキレートを生成するも
のは、水銀と鉛で、本方法によりチオール基を有する化
合物と結合すると思われる。Hg−197の半減期は、1.5
日、γ線を放射し、そのエネルギーの範囲は78〜268Ke
V、そして、Pb−203は、高出力γ線放射体でおよそ275K
eV、半減期約51時間、ともにγ線シンチグラフ法に有用
である。Bi−212は、α線放射体であり、半減期は１時
間、そのエネルギーは6.09MeV、生体治療に相当の興味
が有るものと思われる。これはPb−212プレカーサ崩壊
で生成し、γ線およそ239KeVを放射し、半減期は約10.6
時間である。従って、Bi−212治療の抗体抱合体は、Pb
−212をラベリングされた抱合体となり、従って本書に
於いて略記号として、鉛／ビスマス或はPb/Biと表記す
る。本発明は、例示した放射性金属に限定する事なく、
一般的に、スルフヒドリル基と強固に結合するイオンで
あれば、応用可能であることを注意したい。

「還元された過テクネチウム酸塩」及び「還元された
過レニウム酸塩」の用語は、過テクネチウム酸塩或は過
レニウムを化学的に還元することで生成したテクネチウ
ム・イオン種或はレニウム・イオン種、一または複数の
チオール基によりキレート状態に配位されたイオン種を
言う。一般的に信じられている処によると、還元された
過テクネチウム酸塩は、キレート中ではTc（III）及び
／或はTc（IV）及び／或はTc（Ｖ）、そして過レニウム
酸塩はRe（III）及び／或はRe（IV）及び／或はRe
（Ｖ）の形態であり、しかし高価或は低価の酸化状態及
び／或は多重酸化状態も排除できず、この状態も本発明
の範囲内に含まれる。銅は、通常はCu（II）の状態であ
るが、Cu（Ｉ）及び／或はCu（III）の状態も排除しな
い。水銀は、通常の状態でHg（Ｉ）及び／或はHg（II）
である。鉛／ビスマスは、通常の状態ではPb（II）或は
Pb（IV）である。

テクネチウムをスルフヒドリル基を含む蛋白質にラベ
リングするには、一般的な従来技術の方法で可能であ
る。過テクネチウム酸塩は、NaTcO₄の形で、また塩溶液
の状態で、核製造者から商業的に入手可能である。その
他の形状の過テクネチウム酸塩も可能であろうし、製造
者が適当な変更をするであろうし、新しい形態による製
造は供給者から知らされるであろうし、或は当業者にと
って明瞭なことでもあろう。

還元反応は、従来技術の各種還元剤により可能であ
り、第一錫イオン、通常、水溶液が好まれる。その他適
当な還元剤には、二チオン酸塩、ホウ化水素、第一鉄イ
オン及び類似物が挙げられる。第一錫は、現地で錫金
属、即ち箔状、粒状、粉状、切削粉状その他の類似形状
金属に、水溶液酸即ち塩酸を作用させて生成可能で便利
である。

過テクネチウム酸塩は、放射能約0.2〜10mCi/ml、0.9
％水溶液、緩衝剤によりpH値はおよそ３〜７、好ましく
は3.5〜5.5、更に好ましくは約4.5〜5.0の状態で使用す
る。好ましい緩衝剤は、酢酸塩、酒石酸塩、クエン酸
塩、リン酸塩及び類似塩が挙げられる。

第一錫イオンを使用したときは、普通過剰に加え、完
全な還元作用と過テクネチウム完全利用を図る。第一錫
イオン濃度は、通常10^-4〜10^-3Ｎの範囲で、普通SnC12/
0.1N HClの形で加えられる。

還元反応は、通常不活性ガス環境、即ち窒素、アルゴ
ンその他類似の状態の下で行なわれる。反応温度は、通
常室温18〜25℃に保たれるように行なわれ、反応時間
は、普通およそ0.5〜３時間で本質的に完了する。

第一錫イオンに、トランスキレート剤及び／或は安定
剤を加えると有利であるときがある。還元剤が第一錫の
とき、アスコルビン酸塩はキレータの配位率を高め過テ
クネチウム酸塩を少なくし、そしてTcO2の生成を最小に
することが知られている。この他にも、ポリカルボキシ
ル酸、即ち、酒石酸塩、クエン酸塩、フタール酸塩、イ
ミノ二酢酸塩、エチレンジアミン四酢酸（EDTA）、ジエ
チレントリアミン五酢酸（DTPA）及び類似酸類が使用可
能である。かような薬剤の役割は良く知られていない
が、該薬剤は第一錫イオンをキレート化し、偶発的な反
応を阻止し、しかも／或は第一錫イオンを安定化化を通
じて還元反応を促進し、そして還元した過テクネチウム
酸塩及び過レニウム酸塩の酸化状態をキレート化、従っ
て安定化し、これによりトランスキレート剤としてテク
ネチウム及びレニウムイオンを一或はそれ以上のチオー
ル基及び近傍の蛋白質上のリガントに転送し、より安定
したキレート化物を生成するものと思われる。かような
薬剤を、ここにおいて「トランスキレータ」と呼ぶこと
にする。

トランスキレータは、テクネチウム或はレニウムイオ
ンとともにキレートを形成し、容易にしかも高速でスル
フヒドリル基の硫黄原子及び／或は複数の原子にイオン
を与え、また可能性として近傍のアミン、及び／或はリ
ジン或はアスパラギン酸塩／グルタミン酸塩残渣のカル
ボキシル基にもイオンを与えるものと思われる。ポリカ
ルボキシル酸を例示したけれども、各種陰イオン及び／
或はヒドロキシル基の酸素を有する種は、この機能を果
たす。即ち、サルチル酸塩類、アセチルアセトン酸塩
類、ヒドロキシ酸類、カテコール類、グリコール類及び
その他のポリオール類、例えばグルコン七酸塩、その他
類似化合物を挙げる。トランスキレータとスルフヒドリ
ル基を含む蛋白質とのモル比は、およそ100:1〜1:1、好
ましくは50:1〜20:1、更に好ましくは約10:1であるべき
である。

トランスキレータを固体支持体上に固定化することが
出来、還元された過テクネチウム酸塩或は過レニウム酸
塩を、還元工程中の使用残渣から分離することが可能
で、そしてこれで放射性金属を保持し、蛋白質上のスル
フヒドリル基に転送する形にすることが出来る。この手
段の利点は、キレート化した放射性金属イオンを保持す
る固体と蛋白質の溶液が接触したとき、本質的に放射性
金属イオンのみ蛋白質に転送可能であるからである。上
記固相による分離を行なうことにより、ラベリングした
蛋白質を残し、ラベリング薬剤系に存在していた他のイ
オン或は構成化合物に汚染されることは無い。理想的に
は、反応生成物であるラベリングされた蛋白質を直接注
入可能であれば好ましい。

反応しなかった放射金属及び／或は還元剤を、ラベリ
ング蛋白質から取り除くことが出来れば望ましい。これ
はイオンの掃除屋を加えると達成する。即ち、トランス
キレータと同様なキレータを加える。上記掃除屋を加え
る代わりに、反応混合物をコラムに通し、コラムには過
テクネチウム酸塩のトラップとなる吸着誘導体を詰め、
吸着体は還元された過テクネチウム酸塩及び／或は第一
／第二錫用の取込みキレータを含むゲル・カラムとす
る。例えば、イミノ二酢酸を詰めたポリマ・コラムで
「キレックス」と呼ばれるものが、バイオラド社から入
手できる。同様な固相リガンドは、状況に応じて、トラ
ンスキレート用にまた掃除屋に利用できる。

自由スルフヒドリル基用の掃除屋を、放射性金属との
結合反応後の反応混合物に加えることが出来、結果は本
質的に完全である。掃除屋として、マレイン酸イミド、
ヨードアセタミド、ヨード酢酸、及び類似品がある。最
初に、チオール基を含む化合物が放射性金属を取り込む
量を知り、次いで、残留するスルフヒドリル基全部と本
質的に化合可能な掃除屋の量を使用する。上記スルフヒ
ドリル基掃除屋の剰余を、もし必要なら、システインそ
の他のチオール化合物により更に掃除することが出来、
その残渣を水溶性にし、従って容易に排泄可能に変性
し、結果として、結合反応混合物をそのまま注入可能な
調合剤にする。或は上記に代わり、更に低分子量の化合
物を分離し、ラベルリング蛋白質として注入する。レニ
ウムのラベリングは、反応系に空気或は酸素を遮断する
よう特別な配慮をする他は、本質的にテクネチウムのラ
ベリングの方法と同じ方法を執ることが出来る。Re−18
6は、過レニウム酸ナトリウムの形で、今の処、テクネ
チウムと同等の製造元から入手可能である。

銅のラベリングは、チオール基を含む蛋白質と、通常
Cu（II）イオンの溶液とを反応させることで実現でき
る。銅イオンは、塩化物、クエン酸塩、酒石酸塩等入手
した形のまま、或はこれらの混合物、即ち、塩化物とク
エン酸或は酒石酸ナトリウム、カリウム、或はアンモニ
ウム、或はこれら類似混合塩とする事が出来る。Cu−67
は、現在のところ、CuCl₂として、オークリッジ国立研
究所（テネシー州）或は、ロスアラモス国立研究所（ニ
ューメキシコ州）から入手可能である。

その他のα−線、β−線、γ−線及び／或は陽電子を
放射する放射性核種金属の内、スルフヒドリル基と選択
的に結合するもの、即ち、Hg−197、Pb−203、Pb−21
2、そして各種塩の形で、或は容易に塩化物の形になる
金属は、本発明のキレータによりキレート化可能であ
る。上記金属は、本発明の方法により抗体／断片抱合体
の形で、放射性ラベルとして画像撮影法、或は放射性治
療法用の薬剤として有効に利用可能である。抗体蛋白質
のキレート化は、Cu−67ラベリングと同等の方法で実施
可能である。

水銀放射性同位元素は、HgCl₂或はHg(NO₃)₂の形で、
オークリッジ国立研究所から入手可能である。

鉛／ビスマス放射性同位元素はアルゴン国立研究所か
ら支援されたラドン発生器の形で入手できる。

本発明の実施様態に、チオール基と結合している放射
性金属イオンを、一或はそれ以上の外原リガンドで、更
に安定化或は「キャッピング」する事が含まれている。
このことは、イオンの共役結合の勢力範囲を埋める事、
蛋白質に残っているスルフヒドリル基を補完する事を意
図したものである。しかし一方では、リガンドとイオン
との結合が非常に強いので、蛋白質のチオール基との硫
黄−金属間の結合を弱め、そして血清剤に於ける放射性
金属ラベルの安定性を弱める事、他方では、キレート作
用が不十分で、その他血清剤中の外原リガンドに依っ
て、蛋白質からイオンが抽出される事、両者間のバラン
スを取らなくてはならない。後者の外原リガンドは、血
清剤の他に、骨髄、或は、処理器官である肝臓、脾臓或
は腎臓中にも存在する。

本発明のアプローチの仕方は、従来技術の各種アプロ
ーチの仕方と、全く異なることに注目されるべきであ
る。即ち、従来技術にあっては、最初に多座リガンドを
蛋白質に結合させ、次いで放射性金属イオンを装填して
キレート共役体を生成するか、或は、最初に多座リガン
ドに放射性金属イオンを装填し、次いで蛋白質と結合さ
せた。本発明にあっては、蛋白質上の一個或はそれ以上
のチオール基と結合した放射性金属イオンのキレート化
を意図するもので、そのイオンに少なくとも一個備えて
ある共役結合個所に外原リガンドを結合させ、その外原
リガンドは、水、及び蛋白質上のアミン／カルボキシル
基、或は最初のラベリング溶液に加えたトランスキレー
タと共役結合性に富んだものである。該イオンが一或は
二個のスルフヒドリル基と結合した後でしか、外原リガ
ンドは加えられず、該リガンドは残った共役結合個所を
埋め、そして該イオンをキャッピングするものである。

前記リガンドは、一座或は多座であってもよく、そし
て好ましくは、少なくとも一個の硫黄、或は他のソフト
ベースの電子対供与基を有し、それが放射性金属イオン
の共役結合勢力範囲にある弱い電子対供与体を有するリ
ガンドを置換し、それが置換するリガンドにより強固に
該イオンと結合するものである。最初の例に於ける外原
リガンドの機能は、イオンをキャッピングし、生成キレ
ートが襲撃されて蛋白質からラベルを収奪されないよう
安定化する事であり、これは、イオンを包み、そして外
部のリガンド、例えば血清剤の要素が接触しないよう該
イオンを遮蔽することで達成される。

かかるキャッピング外原リガンドは、一座リガンドで
は、硫黄／第一燐酸化合物、例えば、簡単なチオール基
を有するC1−30メルカプタンアルカン類、チオエステル
類、チオアミド類、チオ尿素類、ホスフィン類、燐酸塩
類、その他類似品が含まれる。S/S、S/N、P/Nその他類
似系の二座リガンドも適用可能で、特に、S/Nリガンド
であるメルカプトプリン、２−アミノエチルアミン、そ
の他類似品が含まれる。三座リガンドS/S/N、S/N/N、及
び同型の亜燐酸リガンド、特にS/N/Nも使用できる。上
記例は、タンパク質上のスルフヒドリル基と結合する放
射性金属を安定化する上記キャッピング・リガンドの無
数にある類型及び種類の代表例を示したに過ぎない。

しかしながら、上記リガンドに他の機能を追加想定す
ることが出来る。例えば、外原リガンドに炭水化物ポリ
マ或はポリオール基を担持させ、生成放射性金属キレー
トの免疫性を弱め、更に該ラベル損失から保護すること
が可能である。例として上記リガンドで、デキストラ
ン、ポリサッカリド、ポリエチレングリコール（PE
G）、その他類似物と結合するものを挙げる。

この他に、外原リガンドに可溶性化グループを担持さ
せ、放射性金属と共に、蛋白質の代謝断片を清浄・排泄
を助ける機能を持たせることが出来る。例として、前記
リガンドに、カルボキシル基、ヒドロキシル基、スルホ
ン酸塩を追加結合させたものを挙げる。蛋白質の代謝に
より、可溶性化するグループを有する短いオリゴペプチ
ドが生成され、後者は、腎臓に留まる事なく容易に尿と
して排泄され、結果として生体器官を被害から守る。

上記と異なって、外原リガンドに、細胞毒性剤として
放射性同位元素を補間し及び／或は効果を高め、或は、
治療薬として、或は治療薬のキャリアとしての機能を持
たせることが可能である。一つの実施態様として、外原
キャッピングリガンドに放射性増感剤を結合させ、放射
性治療用金属同位元素の細胞毒性効果を高めることに利
用できる。

ある種の細胞毒性薬剤は、それ自身キャッピングリガ
ンド、即ち６−メルカプトプリンを使用する候補者たり
える。

上記のリストは、いかなる意味あいからも無駄ではな
く、そして、その他の機能、即ち、目標追求性を高める
こと、放射性ラベル蛋白質の排泄速度、循環速度を減少
させること、ラベル蛋白質その他類似物の生体内分布を
変更すること、は想定可能であり、本発明の広い適用範
囲に含まれるものである。

蛋白質の放射性ラベリング用のキット、即ち、抗体の
Fab′−SH断片をTc−99mでラベリングするキット（一般
的な方法に例示であり、各種変化は当業者にとって明ら
かである）は、最も簡単な形式で、適当な容器にいれ
て、好ましくは殺菌されており不活性ガス雰囲気下置か
れたもので、次の薬剤を含む。

1.親液化処理した、好ましくは安定化した、蛋白質、即
ちFab−SH′ 2.放射性核種イオン或は生成のための薬剤通常、キットは、一又はそれ以上の補助薬品等の組合せ
を使用し、及び／或はセットしてあり、放射性ラベリン
グ操作を行なう。キットの中には、補助薬品の他に、緩
衝剤、フィルタ、試薬瓶、カラムその他類似品が含まれ
る。

該キットの一例は、次を含む。

1.親液性化したFab′−SH、スクローズで安定化したも
の 2.親液性かしたSnC12 3.リン酸塩で緩衝させた塩類（PBS）、好ましくはトラ
ンスキレータとして、酒石酸塩、クエン酸塩、EDTA、グ
ルコヘプトネート、その他類似薬品 4.不純金属無し 10N HCl、SnCl₂溶解用 5.PBS、或は緩衝剤３、SnCl₂溶解用上記の他、殺菌したアルゴンで置換した試薬瓶、移し替
え用の注射針、及び不純物を排除するための殺菌したフ
ィルタ。

第一錫グルコヘプトネートは、市販されており、過テ
クネチウム酸塩の還元に塩化第一錫と一緒に使用され
る。Ｆ（ab′）₂、或はF(ab)₂、そのほかに還元ざいと
してのシステイン、及びサイズ限定用のクロマトグラフ
用カラムが入っているキットは、現場でFab′−SH或はF
ab−SHを生成できる。トラウト氏試薬も供給可能で、こ
れでラベリングをする蛋白質にスルフヒドリル基を附加
する。

上記は、単なる例示的なものであり、本発明がここに
開示した各種方法を行なうために、それに応じたバライ
ティは想定可能であろう。

更に詳述するまでもなく、本明細記述を利用すること
により、当業者は本発明を最大に応用し得るものと信じ
る。以下に述べる実施例は、従って、単なる例示に過ぎ
なく、開示しなかった残余を、いかなる意味合からも、
排除するものではない。以下の実施例に於て、温度は未
修正の℃を表わし、特に断わりの無い限り、全ての割合
及び％は、重量基準である。

［実施例］ 1.Tc−99m−抗−CEA−Fab′の生成固体のSnCl₂の表面を1NのHClで表面の酸化物を洗い落
とし、乾燥・重量測定し、該固体を不純金属を含まない
10N HClに溶かす。生成溶液を、不純金属の含まない蒸
留水で希釈する。そしてリン酸塩／酒石酸塩で緩衝させ
pH5.5とし、ろ過し、アルゴンで置換する。

抗−CEA−Fab′−SH溶液に前記のSnCl₂溶液を混ぜ
る。割合は、13ug Sn/mg Fab′−SH、アルゴンで置換
し、次いで99m−TcO4を加える（およそ20mCi/mg）。室
温でおよそ30分待つ。生成されたラベリング抗体溶液に
は、100％ラベリングされたFab′が含まれる。無菌フィ
ルタを備えた注射針で無菌ろ過を行なうと、直接患者に
注入できる。

2.Tc−99m−抗−CEA−Fab′による肺腫瘍の放射性免疫
検知上記実施例1.で生成された無菌Tc−99m−抗−CEA−Fa
b′溶液を、女性の患者に静脈注射する。患者は、転移
肺癌で、左右両葉に併発症がある。放射性ラベリング断
片を注入してから、1.75時間で腫瘍が両肺で観察され、
２〜５時間で画像が明瞭になった。該患者には、Ｉ−12
3−抗−CEA−Fab′により撮影し、同様な結果が得られ
た。２時間後、無視できる程度のラベルが肝臓に流入し
たことがみられ、そして、近傍に血の溜りが在るのにも
拘らず、肺の併発症が容易に検知出来た。

上記の実施例に於ける薬剤及び／或は条件を、一般的
な、或は、特に本発明が述べた薬品及び／或は条件に置
き換えても、実施例と同じく成功する事が出来る。以上
の記述から、当業者は容易に本発明の基本的な特徴を確
かめることが出来、また、本精神及び範囲を越える事な
く、各種使用及び条件に応じて変更及び改良が可能であ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者サンドロ・ウ、ロバートアメリカ合衆国ニュージャーシー州 07052 ウエストオレンジ、ラルフロード25番

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】蛋白質を直接放射性ラベリングする方法で
あって、（Ａ）（ｉ）少なくとも一個のペンダント状のスルフヒ
ドリル基を含む蛋白質であって、本質的に低分子量のチ
オール化合物を含まないものと（ii）次の工程で加えられる放射性核種を還元するため
の第１錫イオン生成源の混合物を、（Ｂ）スルフヒドリル基と強固に結合する放射性核種の
放射性金属イオンの溶液、と接触させる工程と、その結果得られた放射性標識蛋白質の溶液を回収する工
程からなる方法。
【請求項２】前記蛋白質が抗体或は抗体断片である請求
項１記載の方法。
【請求項３】前記蛋白質がより高分子量の抗体或は抗体
断片プレカーサ中のジスルフィド結合の還元により生成
される抗体断片である請求項２記載の方法。
【請求項４】前記抗体断片が２価のF(ab)₂或はＦ（a
b′）₂プレカーサ断片の還元開裂により生成される１価
のFab−SH或はFab′−SH断片である請求項３記載の方
法。
【請求項５】前記抗体断片が、全イムノグロブリンの還
元開裂により生成される１価のFabc′−SH L/H鎖断片で
ある請求項３記載の方法。
【請求項６】前記放射性核種がTc−99mである請求項４
記載の方法。
【請求項７】前記放射性核種がRe−186である請求項４
記載の方法。
【請求項８】前記放射性核種がRe−188である請求項４
記載の方法。
【請求項９】前記接触を還元過テクネチウム酸塩イオン
用のトランスキレータの存在下で行なう請求項６記載の
方法。
【請求項１０】前記放射性標識蛋白質を前記放射性金属
イオンと強固に結合する外原リガンドと接触させ、安定
化された放射性標識蛋白質を回収する請求項６記載の方
法。
【請求項１１】前記放射性核種が、Tc−99m、Re−186及
びRe−188からなる群から選択された少なくとも１種で
ある請求項１記載の方法。
【請求項１２】前記外原リガンドが６−メルカプトプリ
ン、或は２−アミノエタンチオールである請求項10記載
の方法。
【請求項１３】前記外原リガンドが、弱免疫原性にする
ための糖、デキストラン或はポリオール成分を含んでい
る請求項10記載の方法。
【請求項１４】前記放射性核種が細胞毒性標的治療用の
高エネルギーのβ放出体或はα放出体である請求項10記
載の方法。
【請求項１５】前記外原リガンドが放射線増感剤を含む
請求項14記載の方法。
【請求項１６】スルフヒドリル基と強固に結合する放射
性核種の放射性金属イオンと結合した少なくとも１個の
ペンダント状のスルフヒドリル基を含む蛋白質を含み、
前記放射性金属イオンは、スルフヒドリル基と強固に結
合する外原リガンドと結合している放射性標識蛋白質。
【請求項１７】前記蛋白質が抗体或は抗体断片である請
求項16記載の放射性標識蛋白質。
【請求項１８】前記抗体或は断片がFab′或はFab断片で
ある請求項17記載の放射性標識蛋白質。
【請求項１９】前記放射性核種がTc−99mであることを
特徴とする請求項17記載の放射性標識蛋白質。
【請求項２０】前記放射性核種がTc−99mであることを
特徴とする請求項18記載の放射性標識蛋白質。
【請求項２１】請求項１記載の方法でラベリングされ
た、放射性標識蛋白質。
【請求項２２】前記蛋白質が抗体或は抗体断片であるこ
とを特徴とする請求項21記載の放射性標識蛋白質。
【請求項２３】放射性ラベリングされた抗体或は断片が
ラベリングされたFab′或はFab断片である請求項22記載
の放射性標識蛋白質。
【請求項２４】前記放射性核種がTc−99mである請求項2
2記載の放射性標識蛋白質。
【請求項２５】前記放射性核種がTc−99mであり、抗体
断片を放射性ラベリングしたものである請求項24記載の
放射性標識蛋白質。
【請求項２６】適当な容器に収納された（ａ）少なくとも１個のフリーなスルフヒドリル基を含
む蛋白質、および（ｂ）過テクネチウム酸塩の還元に使用する第一錫イオ
ン生成源からなることを特徴とし、Tc−99mにより蛋白質を放射
性ラベリングするためのキット。
【請求項２７】前記蛋白質が、抗体或は抗体断片である
ことを特徴とする請求項26記載のキット。
【請求項２８】前記蛋白質が、Fab−SH或はFab′−SHで
あることを特徴とする請求項26記載のキット。
【請求項２９】前記Fab−SH或はFab′−SHが凍結乾燥さ
れたものであることを特徴とする請求項28記載のキッ
ト。
【請求項３０】前記第一錫イオンの生成源が、塩化第一
錫或はグルコヘプタン酸第一錫であることを特徴とする
請求項27記載のキット。
【請求項３１】還元過テクネチウム酸塩のためのトラン
スキレータを、更に含んでいることを特徴とする請求項
26記載のキット。