ブラジルで開発された新規物質と装置：光線力学的療法

クリスティーナ・クラチ、クレベール・チアゴ・デ・オリヴェイラ、ヴァンデルレイ・サルヴァドール・バニャート サンパウロ大学サンカルロス物理学研究所、ブラジル・サンパウロ州サンパウロ サンカルロス連邦大学化学科、ブラジル・サンパウロ州サンカルロス

キーワード  光線力学的療法ALAMAL基底細胞癌ブラジル発技術

序論

光線力学的療法（PDT）は、基底細胞癌および潜在的悪性皮膚疾患に対する有用な治療技術として紹介されてきた (Lehmann 2007; Morton et al. 2008; Soini et al. 2015; Zouboulis et al. 2015)。皮膚科はPDTの適応が最も多い診療科であり、特にその選択的作用と美容的な結果から、感染性・炎症性病変の局所治療、尋常性ざ瘡、良性病変、顔面のリサーフェシングなどが適応となる (Ma et al. 2015; Sakamoto et al. 2012; Issa et al. 2010; Hu et al. 2015; Monfrecola et al. 2004)。皮膚科における主なPDTプロトコルでは、5-アミノレブリン酸塩酸塩（ALA）、または5-アミノレブリン酸メチル塩酸塩（MAL）などのエステル誘導体、あるいは内因性光感受性物質であるプロトポルフィリンIX（PpIX）の産生を促進するプロドラッグを外用する。これにより表層の治療反応が得られ、全身投与による皮膚全体の光線過敏症という副作用が生じない。

世界的な傾向と同様に、ブラジルでも非メラノーマ皮膚がんが最も罹患率の高いがん種である。ブラジル国立がん研究所（INCA）によると、2014年には約18万2130件の非メラノーマ皮膚がんの新規症例が診断されるとされた。ブラジルは南米最大の国であり、大陸規模の面積と現在約2億600万人の人口を有する。ブラジルにおいて広範かつ効率的な診断・治療体制を構築するための医療政策は、特に高度な施設と専門人材を必要とする疾患については複雑である。2012年の最新公表資料（ブラジル厚生省、資源指標）によると、人口1000人あたりの病床数は2.26床であり、公的病床の割合はわずか0.8床であった。2005年から2012年の間に、ブラジルの公的医療制度では約4万2000床の病床が削減され、2014年までにさらに7000床が失われた。

人口の増加と医療ニーズの拡大を考慮すると、この状況は望ましくない方向に進んでいる。非メラノーマ皮膚がんの新規症例数と利用可能な病床数を考えると、すべての患者が病変の外科的切除のために入院を必要とする場合、治療の待機リストが解消されることはない。この現状の結果として、がん治療の診断の遅れと長い待機期間が生じており、地域によっては数年間待たされることもある。

光線力学的療法は、非浸潤性基底細胞癌（BCC）病変の第一選択治療となり得る。そのためには早期診断が不可欠であり、診断から治療までの期間も短い必要がある。外用ALA/MAL-PDTはブラジルを含む複数の国ですでにBCCに対して承認されており、外来で実施可能で外科的切除と比較してコストが削減できることから、公的医療政策にとって非常に有用な治療法である。これらは公衆衛生を考える上で重要な特徴である。Metvix™（スイス、ガルデルマ社）はブラジル衛生監視庁（ANVISA）によりPDT薬として承認されている。ブラジルでMAL-PDTが広く普及することはコストの問題から妨げられており、主に民間医療機関で利用されているのが現状である。

ブラジルの我々のグループは1999年からPDTの研究を開始し、実験的研究、機器開発、臨床研究を組み合わせて行ってきた。それ以来、がん、前がん病変、感染症を対象として、細胞培養、動物モデル、臨床試験で複数のプロトコルと装置が試験されてきた (Melo et al. 2004; Bagnato et al. 2005; Souza et al. 2005, 2007, 2009a, b; Ferreira et al. 2006, 2007; Inada et al. 2012; Takahama et al. 2013; Silva et al. 2013; Andrade et al. 2014)。我々の経験と得られた結果に基づき、BCCに対する外用PDTは皮膚がん治療の待機時間短縮、患者満足度の向上、治療コスト削減に寄与すると考えている。もう一つ指摘すべき点は、大多数の患者ががん治療を受けるために長距離、場合によっては数千kmも移動しなければならないことである。低規模の医療施設で皮膚がん治療を提供できるようになれば、医療費と患者の移動コストが削減され、長い待機時間も短縮される。

ブラジル国内でPDTを広く広範に普及させる唯一の実現可能な方法は、コストを削減するとともに、医療チームに対して光線力学の概念、特に適応と臨床プロトコルに関する教育と訓練を充実させることである。

これらの点に基づき、表在性BCCに対するブラジルのPDTプログラムが設立された。このため我々は、ニーズを研究、技術開発、事業活動の機会として、公的部門と民間部門の利益を組み合わせたモデルを採用している。

ブラジルのプログラムと戦略

表在性BCCに対するブラジルのPDTプログラムはブラジル開発銀行（BNDES）の資金援助を受け、2011年に開始された。本プログラムはサンパウロ大学サンカルロス物理学研究所が統括し、ブラジルの民間企業2社と提携している。1社は装置開発を担当するMMOptics社、もう1社はALAおよびMAL化合物を製造するPDT Pharma社である。

この多施設共同臨床試験の主な目的は、(1) ブラジル製の装置と薬剤を用いたPDTの治療反応を評価すること、(2) 各地域にPDT拠点を設立すること、(3) 医師にPDTを普及させること、の3点である。この3つの主な目的の下、経験豊富な拠点と経験の浅い拠点の間でPDTの実行可能性と腫瘍制御効果を比較すること、腫瘍部位や皮膚光線型によるPDT反応を評価することなど、その他の具体的な目標も設定された。

成功の可能性を高めるための我々の戦略は、プロジェクトの実施に必要な多様な専門知識と経験を持つ学際的チームを編成することであった。チームには医師、物理学者、化学者、薬剤師、看護師、エンジニアが含まれる。設立当初から、アマラル・カルヴァリョがん病院との連携は臨床試験に不可欠であった。皮膚科医のアナ・ガブリエラ・サルヴィオ医師がプロジェクトの責任医師であり、多施設共同試験はブラジルヒト研究倫理委員会（CONEP, Comissão Nacional de Ética em Pesquisa）および各施設の倫理審査委員会の承認を受けている。

現在、ブラジルの20の連邦州に70台のPDTユニットが設置されており、ラテンアメリカに9拠点、ヨーロッパ（スコットランド）に1拠点がある。各PDTユニットの設置にあたっては、臨床プロトコルと装置の使用に関する現地チームの訓練が実施される。訓練ではPDTの作用機序、光と組織の相互作用、ALAからプロトポルフィリンの生合成代謝に関する基本的概念を解説する。また、臨床プロトコル、適応、潜在的な副作用とリスク、PDT装置の実習も行う。非浸潤性BCC病変を有する患者2名の治療を実施し、医療チームが我々のグループの専門スタッフとともにすべての手順を観察し議論できるようにする。訓練の最後には残った疑問点やコメントについて議論し、現地チームには臨床プロトコルのハンドアウトを含む教育資料が提供される。患者の適応や経過観察について頻繁に議論できるようオープンなコミュニケーションを推奨し、3か月ごとの報告書を主任研究者に提出することが求められる。

この多施設共同臨床試験のブラジルプログラムでは、直径20mm以下、深さ2mm以下のBCC病変のみを対象としており、簡略化されたMAL-PDTプロトコルを図1に示す。確立されたプロトコルでは蛍光ガイド下治療を用いており、これにより治療結果が最適化されることが示されている点は興味深い。

ALAおよびMALの製造

前述の通り、5-アミノレブリン酸塩酸塩（ALA）および5-アミノレブリン酸メチル塩酸塩（MAL）などのエステル誘導体はPDT治療において特別な位置を占めている。これら自体が光感受性物質であるからではなく、細胞内で実際の光感受性物質であるプロトポルフィリンIXの直接的な生合成前駆体として広く知られているためである。基本的に、ALAまたはそのエステル誘導体を外用クリーム製剤として使用すると、1～2時間後にプロトポルフィリンIXの蓄積が観察され、赤色光（630nm）による局所PDT治療が可能となる (Kennedy et al. 1990)。プロトポルフィリンIXの産生と蓄積の生合成機序は現在十分に確立されており、細胞内に過剰なALAが存在するとヘム産生の一部の段階が阻害され、プロトポルフィリンIXが局所に蓄積する結果となる（図2）(Kennedy et al. 1990)。

この代替方法は1990年にKennedyらによって学術文献に紹介され (Kennedy et al. 1990)、この発見以来PDTの適応は飛躍的に拡大した。本治療法により、全身投与によって生じる皮膚全体および眼の光線過敏症の代わりに、限局的な光線過敏症のみで多くの局所治療が可能になった点を強調することが重要である。多くの科学者は限局的な光線過敏症を本技術の主な利点の一つと考えているが、最も重要なのは治療の安全性である。全身薬は複雑な要因が関与するため副作用を引き起こす可能性がある。新規全身薬が承認薬として指定されるまでには、薬剤自体の作用だけでなく代謝物の影響、集団の多様性、その他多くの要因を研究する必要があり、多数のプロトコルが考慮されなければならない。

ALA-PDTは、多くの細菌、真菌、前がん病変、BCC、ヒトパピローマウイルス（HPV）による尖圭コンジローマ、子宮頸部上皮内腫瘍に対して作用するだけでなく、がん診断における蛍光マーカーとしても利用できる (Tetard et al. 2014; Gold and Goldman 2004; Fotinos et al. 2006)。ALA-PDTの応用が拡大しているもう一つの分野は皮膚科である。実際PDTは本質的に細胞損傷を引き起こす技術であるため、多くの炎症プロセスを治療でき、異常細胞を選択的に除去するとともに皮膚感染症に存在する病原微生物を死滅させることから、皮膚科でのALAの使用は確立されている。

過去25年間でALA-PDTプロトコルが多くの治療に有用であることは決定的に証明されてきた。そこで我々が抱く主な疑問は、「なぜALA-PDTは病院やクリニックで日常的な治療法となっていないのか」ということである。

これは多くの要因が関与する非常に複雑な問題である。経済的にALA療法は数百万米ドル規模の大きな市場に相当する。一方、長年にわたり大手製薬企業は体系的に全身薬の開発に取り組み、抗がん剤（化学療法剤）関連研究に数百万米ドルを費やしており、その費用は誰かが負担しなければならない。しかし最も重要なのは、ピラミッドの末端に位置する医師に、PDT治療には複数の利点があり世界中の保健医療の改善に寄与できることを納得させることである。薬剤師がビタミンや栄養補助食品などの一般薬を薬局に普及させる役割を担うように、医師もPDTの普及と成功に極めて重要な存在であり、PDTが実際に有効であることを最初に確信すべきである。ただしこれもやはり容易な課題ではなく、多くの問題が関与している。

幸いなことにPDT治療の普及は世界中で進んでおり、ブラジルもこの分野で非常に有用な貢献を果たしてきた。成功例として、サンカルロス市のサンパウロ大学に所在する光学・フォトニクス研究センター（CEPOF）、ならびにPDT Pharma社とMMOptics社というブラジルの提携企業2社の活動がある。MMOptics社は長年光学装置の製造を開始した企業であり、PDT Pharma社はラテンアメリカで光感受性物質とフォトメディシンの合成に取り組む最も新しい事業体である（図3）。両社は現在、フォトメディシンクリームと光照射装置を組み合わせたプロトコルと商業的ソリューションの確立に取り組んでいる。

両社にとっての主な課題の一つは、PDTのコストを踏まえて本技術を魅力的なものにすることであり、多くの投資と努力が必要とされてきた。PDT Pharma社は、ラテンアメリカの経済的現実を考慮した妥当な価格でALAとその誘導体を提供できる供給元が必要であったことから、スピンオフ企業として誕生した。最初の課題は、原薬（API）の製造から新規クリームの製剤化まですべての医薬品要件を満たし、特許問題と国際的な保護市場を遵守したALAとその誘導体の合成施設を確立することであった。それ以来約7年の歳月が費やされ、PDT Pharma社の情報によると2017年初めには完全なソリューションが技術的に市場提供可能になる予定である。

PDT Pharma社の事例は、官僚的手続きと経済的障壁によりPDT治療を大衆化し人々が利用しやすくすることの難しさについて前述した議論を説明するのに非常に有用である。科学者として我々は市場の問題や全身薬が持ち得る事業規模も完全に理解しており、PDTチーム・企業の目的は決してこれらと対立することではない。この点で、両社が保健医療支援を必要とする人々にPDTを身近にし、特に公的医療利用者に代替的な解決策を提供することに専念している点を言及することが重要である。

PDT装置の開発

我々の知る限りLINCE（ブラジル・サンカルロス、MMOptics社）は、広視野蛍光バイザーと照射プローブが同一装置に組み合わされたPDT用初の市販システムである（図4）。本装置の開発はサンパウロ大学の我々のグループとMMOptics社により実施され、科学技術イノベーション省傘下の連邦政府機関であるブラジル研究プロジェクト資金機構（FINEP, Financiadora de Estudos e Projetos）の資金援助を受けた。

PDTシステムの主な技術的特徴を表1に示す。LINCEは携帯型装置で、蛍光観察用とPDT照射用の2つのプローブを有する。両プローブはLEDベースの光源と、均一な照射面を提供する光学部品を備える。システム前面パネルには放射照度確認用の光検出器が搭載され、放射照度と照射時間を選択するための電子バイザーと押しボタンがある。

外用プロドラッグとしてALAまたはMALを使用する主な制限の一つは、腫瘍病変の表面性状と代謝の違いによりプロトポルフィリンIX（PpIX）の産生量にばらつきが生じることである。その結果PpIX産生が非常に不均一になり、全体としてPDT反応が不十分になることがある。腫瘍内の適切なPpIX濃度と分布を予測する方法はないが、組織蛍光をモニタリングすることでPpIXの存在を間接的に検出できる。皮膚の自家蛍光は緑色領域で発光が強く、がん病変では自家蛍光が減弱し、PpIXは赤色蛍光を発する。PpIXの産生を定性的に確認できることは、医師がPDTの当該段階が適切に行われたか評価する上で大きな利点である。クリームのインキュベーション後にPpIXが産生されない、あるいは不均一な場合、光線力学的反応は不良となる。この場合医師は病変の前処置やその後の照射について再評価する必要がある。

広視野蛍光イメージングから得られるもう一つの重要な臨床情報は、照射完了後の光退色の分析である（図1、手順6・8）。PpIXの光退色と一重項酸素の産生には直接的な相関があるため、これは誘導された光線力学的反応の定性的評価となる。PpIXの光退色は、照射前の赤色発光と比較して赤色蛍光が減弱することで評価できる。

多施設研究の全体的な途中結果

2011年3月の本多施設共同臨床試験でのPDT適用開始から2015年6月までに、提案プロトコルを用いて約4000件のBCC病変が治療された。本データベースは各PDTユニットからの途中報告で随時更新されている。途中結果はすでに発表されているが (Ramirez et al. 2014; Blanco et al. 2015; Buzzá et al. 2016)、現在までの評価では、検討されたMAL-PDTプロトコルは治療病変の85%以上に有効であることが示されている（治療30日後のパンチ生検で完全腫瘍退縮を確認）。完全奏効率に関して一つ重要な特徴が観察された。経験豊富な皮膚科医がPDTを実施した場合、奏効率は95%に達したが、事前経験のない医師の場合、達成された奏効率は低かった。治療症例の分析に基づく我々の仮説は、経験豊富な医師はどの病変がより良く反応するかを理解しているため、MAL-PDTの適応をより厳格に選択しているというものである。この事実は、特に病変選択について議論する上で、訓練の重要性と医療チームへの綿密なフォローアップの重要性を示している。

予期せぬ副作用の報告は1件のみで、鼻部に病変のある患者が初回PDTセッション後に中等度～重度の炎症症状を呈し、外用コルチコステロイドクリームで制御されたものの、7日目の2回目セッションは実施できなかった。

アマラル・カルヴァリョ病院のPDTセンターでは、ALA-PDT、MAL-PDT、手術の治療効果を比較する二重盲検試験が600名の患者を対象に実施された。臨床手順はすべて完了しており、結果は分析中で学術論文として発表予定である。

非腫瘍性疾患向けプロトコル

潜在的悪性病変治療における光線力学的診断・PDTの有効性を評価するとともに、感染病変での局所微生物不活化プロトコルを開発するため、その他の研究と機器開発も実施された。対象となる潜在的悪性病変の例としては、女性のヒトパピローマウイルス（HPV）による尖圭コンジローマ (Inada et al. 2012) と光線性口唇炎 (Takahama et al. 2013) があり、子宮頸部上皮内腫瘍（CIN）、光線性角化症、フィールドがん化を対象とした臨床試験も進行中である。

感染症に対する光線力学的療法について、我々のグループと共同研究者は爪真菌症 (Silva et al. 2013)、義歯性口内炎 (Mima et al. 2011)、ピシウム症 (Pires et al. 2012, 2014)、咽頭炎、感染性皮膚潰瘍のプロトコルを研究・確立してきた。

結語

光線力学的療法は、がんと感染病変の局所治療に有効な結果を示してきた。表在性BCC治療において外科的切除と比較して複数の利点があるにもかかわらず、主に照射装置とフォトメディシン化合物にかかるコストの制約から広く普及することが妨げられてきた。ブラジルではBNDES（ブラジル開発銀行）の資金による国家プログラムを通じ、科学者、臨床医、技術企業が協力して多施設共同臨床研究を構築することができた。得られた結果は、PDTプロトコルの反応が海外の薬剤・装置を用いた文献報告と同程度であることを示した。結果の分析と拠点間の比較から、医療チームの訓練の重要性、および経験の浅いチームへの綿密なモニタリングの重要性が推測された。MAL-PDTの適切な適応が高い完全奏効率に寄与する主な要因であり、この傾向は特にPDTの事前経験を持つ拠点で多く見られた。本プログラムにより、低規模医療施設を含む70のPDT拠点が設立された。

謝辞

著者らは、BNDESならびにFINEPからの資金援助、MMOptics社・PDT Pharma社との提携、サンパウロ大学、サンカルロス連邦大学、アマラル・カルヴァリョ病院の機関支援、そして本プログラムの実現に尽力したブラジルの研究者・大学院生チーム：アナ・ガブリエラ・サルヴィオ、ナタリア・マユミ・イナダ、リリアン・タン・モリヤマ、ホセ・ディルセウ・ヴォレ＝フィリョ、クロヴィス・グレッコ、ドラ・パトリシア・ラミレス、ケイト・クリスティーナ・ブランコ、ヒルデ・ハーブ・ブザ、シンティア・テレス・アンドラーデ、レイラ・ピレス、アナ・パウラ・シルヴァ、ミリアン・ストリンガスチ、ダニエル・ボニーニ、アナ・エリサ・セラフィム・ホルヘ、マリアナ・トーレス・カルヴァリョ、セバスティアン・プラタヴィエラに深く謝意を表する。また提携企業の技術者であるルイス・アントニオ・デ・オリヴェイラ、アンダーソン・ザンキン、ロドリゴ・コスタ・エ・シルヴァにも特別に感謝する。

参考文献