腫瘍関連マクロファージを画像化：新たなPETトレーサー「[89Zr]Zr-DFO-Fab8」の可能性

9月 30, 2026 · 論文解説

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解説対象論文: A FABulous approach to image human macrophages
European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging｜被引用数: 0（2026年9月30日時点）

腫瘍の微小環境に存在するマクロファージは、がんの予後や治療反応、放射性治療薬の可能性を示す重要な指標となり得ます。しかし、これまでのマクロファージ画像化プローブには、特定のサブセットのみを標的とする、特異性が低い、あるいは間接的に標的とするといった課題がありました。今回ご紹介する研究は、ヒトの総マクロファージのゴールデンスタンダードな病理組織学的バイオマーカーであるCD68を直接標的とする初のイムノPETトレーサー「[89Zr]Zr-DFO-Fab8」の開発と評価に関するものです。

研究サマリー（FINER & PICO）

Feasible実施可能性	ファージディスプレイと標準的な放射性標識法により、特異的なFabトレーサーの製造は実行可能です。
Ethical倫理面	動物実験は承認されたプロトコルに基づき実施され、ヒト対象者は含まれていません。
Interesting面白さ	腫瘍関連マクロファージの総量を非侵襲的に画像化できる初のイムノPETトレーサーは興味深い成果です。
Novel新規性	ヒトCD68を直接標的とする合成FabベースのイムノPETトレーサーは本研究で初めて報告されました。
Relevant切実さ	がん治療におけるマクロファージの役割理解と個別化医療への貢献が期待されます。
Measurable測定可能性	PETイメージングのSUV値と免疫蛍光染色によるCD68発現が定量的に相関することが示されています。
Modifiable派生・改善	腎臓などへの非特異的取り込みを低減するため、将来的にPEG化などの改変が可能です。
Structured文章構造	実験デザイン、方法論、データ分析、結果提示が明確で、再現性が高い研究です。
PICO / PECO対象・介入・比較・結果	P: 腫瘍関連マクロファージ (TAMs), I: [89Zr]Zr-DFO-Fab8を用いたイムノPET, C: 従来の病理組織学的検査/非特異的トレーサー, O: TAMsの非侵襲的定量化と直接的な病理組織学的相関。

ヒトマクロファージ画像化の新たな一歩：[89Zr]Zr-DFO-Fab8トレーサーの開発

どうも、Beyond the Pixelです。腫瘍関連マクロファージ（TAMs）は、がんの進行や治療反応を予測する上で非常に重要です。しかし、TAMsを非侵襲的に、かつ定量的に画像化する既存の手法には、いくつかの課題がありました。例えば、特定のサブタイプに偏る、特異性が低い、あるいは間接的な標的であるといった点です。本研究は、ヒトの総マクロファージのゴールデンスタンダードな病理組織学的バイオマーカーであるCD68を直接標的とする、初の合成FabベースイムノPETトレーサーである「[89Zr]Zr-DFO-Fab8」の開発と評価に焦点を当てています。これは、腫瘍微小環境におけるマクロファージの全体的な負担を非侵襲的に評価するための重要な進展となります。

革新的なFab探索とPETトレーサーの製造プロセス

この研究では、まずファージディスプレイ法を用いて、ヒトCD68（huCD68）に特異的な新たなFab断片の探索が行われました。ファージディスプレイ法とは、特定の標的物質に結合するタンパク質断片（Fabなど）を効率的に選別するための技術です。

**Figure 1.** Fig. 1 Scheme of phage display screening of a synthetic Fab library. Steps 3–6 were repeated 5 times, as indicated by the arrow from step 6 back to step 3. Created in BioRender. Marquez-Nostra, B. (2026) https://BioRender.com/d72x294解説: この図は、合成Fabライブラリから特定のFabを選別するファージディスプレイスクリーニングのプロセスを示しています。目的のhuCD68に結合するFabを持つファージを繰り返し選別し、その配列を特定します。

このスクリーニングの結果、4つの新しいhuCD68特異的Fabが特定されました。これらのFabの中から、高い発現量、純度、そして安定性に基づいて「Fab8」がリード候補として選ばれました。Fab8はその後、キレート剤であるp-SCN-Bn-DFOと結合され、放射性同位体であるジルコニウム-89（89Zr）で標識されました。

**Figure 2.** Fig. 2 Conjugation and radiolabeling scheme for the synthesis of [89Zr]Zr-DFO-Fab. Created in BioRender. Vaughn Embs, A. (2026) https:// BioRender.com/dm8p79h解説: この図は、[89Zr]Zr-DFO-Fabの合成経路を示しています。まずFab8にキレート剤DFO-Bz-NCSを結合させてDFO-Fabを生成し、次に放射性同位体である89Zrを標識して[89Zr]Zr-DFO-Fabを製造する工程が描かれています。

これにより、「[89Zr]Zr-DFO-Fab8」というイムノPETトレーサーが製造されました。

[89Zr]Zr-DFO-Fab8の特異性と安定性の評価

開発されたFabのhuCD68に対する結合特異性とマウスCD68（mCD68）への交差反応性がELISA法によって評価されました。Fab3、Fab4、Fab7、Fab8、Fab14はhuCD68に有意に結合しましたが、Fab3はBSA（非特異的コントロール）にも結合したため、リード候補から除外されました。残りのFab（Fab4、Fab7、Fab8、Fab14）はBSAにはほとんど結合せず、mCD68にも結合しませんでした（Fab3を除く）。

**Figure 3.** Fig. 3 Evaluation of binding specificity and cross-reactivity of lead Fabs.A. ELISA of Fabs to huCD68 compared to BSA. B. ELISA of Fabs to mouse CD68 compared to BSA. ****p < 0.0001解説: この図は、各Fabの結合特異性と交差反応性を評価したELISAの結果を示しています。(A) huCD68に対するFabの結合とBSA（コントロール）との比較、(B) マウスCD68に対するFabの結合とBSAとの比較です。Fab3のみがBSAとマウスCD68に結合し、他のFabはhuCD68に特異的に結合しました。

Fab8は、他のFabと比較して、生産量、純度、安定性のバランスが最も優れていることが示されました。

**Figure 4.** Fig. 4 SDS‑PAGE analysis of Fabs under nonreducing conditions. A. Example of Protein A purification and buffer exchange results for Fab8. B. Comparison of the purity of Fab4, Fab7, Fab8, Fab14 after storage in 4 °C for 60 days解説: この図は、非還元条件下でのFabのSDS-PAGE分析を示しています。(A) Fab8の精製過程の例（Lysate、W1、W2、W3、Protein A精製Fab8、Buffer交換Fab8の各ステップ）と、(B) 4℃で60日間保存後のFab4、Fab7、Fab8、Fab14の純度比較が示されています。

具体的には、Fab8はナノモル濃度のEC50値（半最大有効濃度）を示し、huCD68に対して濃度依存的に特異的に結合することが確認されました。

**Figure 5.** Fig. 5 Apparent binding affinities of lead Fabs for huCD68解説: この図は、Fab4、Fab7、Fab8、Fab14のhuCD68に対する見かけの結合親和性を示しています。各Fabは濃度依存的にhuCD68に特異的に結合し、BSA（コントロール）には結合しませんでした。EC50値（半最大有効濃度）は、Fab4が1.7nM、Fab7が3.6nM、Fab8が15nM、Fab14が9.1nMでした。

トレーサーの安定性については、非標識のFab8と[89Zr]Zr-DFO-Fab8はPBS中で48時間にわたり95%以上の単量体純度を維持しました。ヒト血清中では、[89Zr]Zr-DFO-Fab8はわずかに減少したものの、48時間後も80%が単量体として存在していました。

**Figure 6.** Fig. 6 Stability of Fabs in varying conditions over 48 h.A. Stability of Fab8 and [89Zr]Zr-DFO-Fab8 in PBS. B. Radio-SEC-HPLC over lays of [89Zr]Zr-DFO-Fab8 in PBS. C. Stability of [89Zr]Zr-DFO-Fab8解説: この図は、様々な条件下でのFabの48時間にわたる安定性を示しています。(A) PBS中での非標識Fab8と[89Zr]Zr-DFO-Fab8の安定性、(B) PBS中での[89Zr]Zr-DFO-Fab8のラジオSEC-HPLCオーバーレイ、(C) ヒト血清中での[89Zr]Zr-DFO-Fab8の安定性、(D) ヒト血清中での[89Zr]Zr-DFO-Fab8安定性のラジオSEC-HPLCオーバーレイです。

細胞レベルでの結合特異性と動物モデルでのPETイメージング

まず、in vitroでの[89Zr]Zr-DFO-Fab8の結合特異性を評価するために、ヒト単球性白血病細胞株であるTHP-1細胞をマクロファージに分化させた細胞モデルが使用されました。分化したTHP-1マクロファージは、未分化のTHP-1細胞と比較してhuCD68の発現が有意に高いことが確認されています。この評価において、[89Zr]Zr-DFO-Fab8はTHP-1マクロファージに対し、非特異的Fabトレーサーよりも有意に高い結合を示しました。また、THP-1未分化細胞よりもTHP-1マクロファージに対して有意に高い結合を示しました。トレーサーはTHP-1マクロファージの生存率に悪影響を与えませんでした。

**Figure 7.** Fig. 7 Radioligand binding assay and effect of [89Zr]Zr-DFO-Fab8 on the viability of THP-1 macrophages. A. Radioligand binding of [89Zr]Zr-DFO-Fab8 is greater in THP-1 macrophages than in undif ferentiated cells. [89Zr]Zr-DFO-Fab8 shows binding specificity to解説: この図は、THP-1マクロファージにおけるラジオリガンド結合アッセイと、[89Zr]Zr-DFO-Fab8がTHP-1マクロファージの生存率に与える影響を示しています。(A) [89Zr]Zr-DFO-Fab8はTHP-1マクロファージで、未分化細胞や非特異的Fabよりも結合が有意に高いことを示しています。(B) DFO-Fab8、(C) [89Zr]Zr-DFO-Fab8は、THP-1マクロファージの生存率に有害な影響を与えませんでした。

次に、in vivoでの特異性を評価するために、2種類の動物モデルが用いられました。一つ目は、huCD68抗原とBSA（非特異的コントロール）のプラグを皮下に移植したBALB/cマウスモデルです。PET/CTイメージングの結果、[89Zr]Zr-DFO-Fab8はhuCD68プラグにおいて、BSAプラグよりも1時間および4時間後に有意に高い取り込みを示しました。

**Figure 8.** Fig. 8 PET/CT imaging of huCD68 and BSA plugs. A. Scheme of experimental design. B. Representative PET/CT MIP and axial view. C. Plug-to-Muscle SUVR at 1- and 4- h p.i. represented as Standard ized Uptake Value Ratio (SUVR). D. Voxel intensity histograms of the frequencies of the SUVmean in the antigen plug model at 1- and 4- h p.i.解説: この図は、huCD68およびBSAプラグにおけるPET/CTイメージングの結果を示しています。(A) 実験デザインの概略図、(B) 代表的なPET/CTの最大強度投影（MIP）および軸方向ビュー、(C) 1時間および4時間後のプラグ対筋肉SUVR、(D) 抗原プラグモデルにおけるSUVmeanの頻度のボクセル強度ヒストグラムを示しています。huCD68プラグはBSAプラグよりも高い取り込みを示しました。

組織中の取り込み量を示すSUVmean値のデータは、様々な組織におけるトレーサーの分布を示しています。

**Table 1.** Table 1 Image derived biodistribution of [89Zr]Zr-DFO-Fab8 in BALB/c mice (n = 3) with bilateral antigen plugs Tissue SUVmean ± SD 1 h p.i 4 h p.i Lungs 0.90 ± 0.23 0.57 ± 0.072 Liver 1.6 ± 0.37 1.3 ± 0.15 Kidneys 8.2 ± 1.9 11 ± 1.7 Heart 0.90 ± 0.24 0.37 ± 0.015 huCD68 plug 0.87 ± 0.12 0.81 ± 0.056 BSA plug 0.38 ± 0.10 0.34 ± 0.046 Muscle 0.078 ± 0.013 0.061 ± 0.0078解説: この表は、両側に抗原プラグを持つBALB/cマウス（n=3）における[89Zr]Zr-DFO-Fab8のイメージングから得られたバイオディストリビューションを示しています。注入1時間後および4時間後の各組織（肺、肝臓、腎臓、心臓、huCD68プラグ、BSAプラグ、筋肉）におけるSUVmeanと標準偏差が記載されています。

この結果は、[89Zr]Zr-DFO-Fab8がin vivoでhuCD68に特異的に結合することを示す概念実証となりました。

腫瘍微小環境におけるマクロファージの可視化

より生物学的に関連性の高いモデルとして、MDA-MB-231乳がん細胞を移植したNSGマウスモデルが用いられました。このモデルでは、片側の腫瘍にはTHP-1マクロファージが、反対側の腫瘍にはTHP-1未分化細胞が腫瘍内に注入されました。PET/CTイメージングでは、THP-1マクロファージが注入された腫瘍において、THP-1未分化細胞が注入された腫瘍よりも1時間および6時間後に有意に高いトレーサーの取り込みが観察されました。

**Figure 9.** Fig. 9 PET/CT imaging of MDA-MB-231 tumors intratumorally injected with THP-1 macrophages. A. Scheme of experimental design. B. Representative PET/CT axial view. C. Tumor-to-Muscle SUVR at 1- and 6-h p.i. D. Voxel intensity histograms of the frequen cies of the SUV voxels in the tumor models at 1- and 6-h p.i.. R – right解説: この図は、THP-1マクロファージが腫瘍内注入されたMDA-MB-231腫瘍のPET/CTイメージングを示しています。(A) 実験デザインの概略図、(B) 代表的なPET/CTの軸方向ビュー、(C) 1時間および6時間後の腫瘍対筋肉SUVR、(D) 腫瘍モデルにおけるSUVボクセルの頻度のボクセル強度ヒストグラムを示しています。THP-1マクロファージ腫瘍は未分化細胞腫瘍よりも高いトレーサー取り込みを示しました。

臓器におけるSUVmean値は、腎臓、肝臓、肺、脾臓で高いトレーサーの蓄積が示されました。

**Table 2.** Table 2 Image -derived biodistribution of [89Zr]Zr-DFO-Fab8 in NSG mice (n = 3) with bilateral MDA-MB-231 tumors with intra tumoral THP-1 macrophages or THP-1 undifferentiated cells Tissue SUVmean ± SD 1 h p.i 6 h p.i Lungs 1.9 ± 0.25 1.8 ± 0.11 Liver 3.6 ± 0.36 3.7 ± 0.33 Kidneys 8.2 ± 0.97 9.2 ± 0.67 Heart 1.3 ± 0.15 0.73 ± 0.089 THP-1 Macrophages 0.42 ± 0.030 0.35 ± 0.027 THP-1 Undifferentiated 0.22 ± 0.051 0.21 ± 0.031 Muscle 0.082 ± 0.014 0.062 ± 0.012解説: この表は、両側にTHP-1マクロファージまたはTHP-1未分化細胞が腫瘍内注入されたMDA-MB-231腫瘍を持つNSGマウス（n=3）における[89Zr]Zr-DFO-Fab8のイメージングから得られたバイオディストリビューションを示しています。注入1時間後および6時間後の各組織（肺、肝臓、腎臓、心臓、THP-1マクロファージ、THP-1未分化細胞、筋肉）におけるSUVmeanと標準偏差が記載されています。

さらに、腫瘍組織の免疫蛍光（IF）染色により、THP-1マクロファージが注入された腫瘍では、未分化細胞が注入された腫瘍よりもhuCD68の発現密度が有意に高いことが確認されました。

**Figure 10.** Fig. 10 IF staining of CD68 in MDA-MB-231 tumors intratumor ally injected with Matrigel containing either THP-1 macrophages or undifferentiated cells. Representative 20 × image of A. tumor with THP-1 macrophages and B. tumor with THP-1 undifferentiated cells.解説: この図は、THP-1マクロファージまたは未分化細胞が腫瘍内注入されたMDA-MB-231腫瘍におけるCD68のIF染色を示しています。(A) THP-1マクロファージが注入された腫瘍、(B) THP-1未分化細胞が注入された腫瘍の代表的な20倍IF画像です。青は核、ピンクはhuCD68を示しています。(C) 面積あたりのCD68陽性細胞数の定量化、(D) CD68発現と腫瘍のPET SUVmeanとの相関（ピアソン相関係数r=0.9663）が示されています。

そして、このhuCD68発現とPETイメージングで得られた標準化取り込み値（SUVmean）との間に高い相関があることが示されました。これは、イムノPETイメージングが、病理組織学的検査のゴールデンスタンダードであるCD68発現レベルを直接反映し、腫瘍関連マクロファージの総量を定量的に評価する可能性を示しています。

研究の意義と今後の展望

この研究は、huCD68を標的とする初のイムノPETトレーサーである[89Zr]Zr-DFO-Fab8の開発に成功しました。これにより、がんの腫瘍微小環境におけるマクロファージの全体的な負担を非侵襲的に評価する新たな道が開かれ、マクロファージを標的とする治療法の対象者選択、治療効果のモニタリング、および免疫療法の抵抗性メカニズムの理解に貢献する可能性を秘めています。ただし、今後の課題も指摘されています。他の89Zr標識Fabトレーサーと同様に、腎臓や肺への高い取り込みが見られました。また、in vitroの血清安定性研究では約10%の凝集が示されており、これは肝臓や脾臓への取り込み増加に寄与している可能性があります。これらの課題を克服するため、将来的には、ポリエチレングリコール（PEG）の導入により腎臓への取り込みを減らすなど、トレーサーの薬物動態特性の改善が検討されています。このような改良により、[89Zr]Zr-DFO-Fab8の臨床応用への道がさらに拓かれることが期待されます。

用語集

イムノPET: 放射性標識された抗体またはその断片を用いて特定の生体分子を画像化するポジトロン断層撮像（PET）技術。
Fab: 抗体の一部分で、抗原結合部位を含む断片。低分子量で組織への浸透性が高い。
CD68: マクロファージなど特定の細胞の表面および細胞内に存在するタンパク質で、マクロファージの汎バイオマーカーとして広く利用されます。
腫瘍関連マクロファージ（TAMs）: 腫瘍組織の微小環境に存在するマクロファージの一種で、がんの進行や治療抵抗性に関与します。
ファージディスプレイ: ファージ（細菌ウイルス）の表面に様々なタンパク質を発現させ、特定の標的分子に結合するタンパク質を選別する技術。
89Zr（ジルコニウム-89）: ポジトロンを放出する放射性同位体で、PETイメージングにおいてトレーサーを標識するために使用されます。比較的半減期が長く、抗体のような生体分子のイメージングに適しています。
DFO: デフェロキサミン。金属イオン（特に鉄やジルコニウム）を強力に捕捉するキレート剤で、放射性同位体の生体分子への結合によく用いられます。
PET（ポジトロン断層撮像）: 放射性トレーサーを用いて体内の生理学的プロセスを非侵襲的に画像化する技術。
SUV（標準化取り込み値）: PET画像において、組織への放射性トレーサーの取り込みを定量的に示す指標。
免疫蛍光（IF）染色: 蛍光標識された抗体を用いて組織や細胞内の特定のタンパク質を可視化する技術。
THP-1細胞: ヒト単球性白血病細胞株で、特定の刺激によってマクロファージに分化させることができるため、in vitroでのマクロファージ研究によく用いられます。
異種移植モデル: ヒトの腫瘍細胞を免疫不全マウスなどの動物に移植し、ヒト腫瘍の増殖や治療反応を研究するための動物モデル。