Development of the next generation OA hyperthermia using a novel photothermal DDS
| Project/Area Number |
21K09209
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 56020:Orthopedics-related
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| Research Institution | Kyoto Prefectural University of Medicine |
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Principal Investigator |
高橋 謙治 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (30347447)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松田 修 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (00271164)
新井 祐志 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (50347449)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
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| Keywords | 温熱療法 / HSP70 / 軟骨 / 整形外科 / リハビリテーション |
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| Outline of Research at the Start |
温熱療法は変形性関節症(osteoarthritis:OA)に対する保存療法の一つであるが，人体では深部まで均一に熱エネルギーが届きにくいことが課題である．次世代の温熱療法として，発熱特性をもつ光増感物質を投与して関節腔内から熱を発生させることができれば，軟骨全体を効率的かつ均一に温める新たな治療法となりうると考えた．さらに光増感物質として薬物を修飾できる金属ナノ粒子を利用すれば熱だけでなく薬物濃度の制御も可能となる.本研究の目的はOAに対する安全かつ効果的な温熱療法を開発し，臨床応用への足がかりを創造することである．
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| Outline of Annual Research Achievements |
温熱療法は変形性関節症に対する保存療法の一つである。基礎研究で温熱刺激の高い軟骨保護効果は認められるが、人体では深部まで熱エネルギーが届きにくく、新たな温熱刺激技術が必要である。光増感物質は近赤外線照射で温度が上昇し、光の照射を調整することで組織内の温度やその持続時間を制御できる。そのため、光増感物質を関節腔内に投与し外部から近赤外線を照射すれば、高い精度で関節内の温度制御が可能となり、関節全体に均一な温熱効果をもたらすことができると考える。
光増感物質による温熱効果、軟骨代謝に及ぼす影響について検討した。
培地にインドシアニングリーン(indocyanine green:ICG)を添加し、2.5-0.05g/lのICG含有培地とした。37°C恒温室で800nmの近赤外線を出力、照射距離を調整して照射し、培地の温度上昇を測定した。培地温度は濃度や出力などを変更することで37-42°Cで調整可能であった。以降の実験は0.05g/lのICG含有培地を使用した。 wistar系ラットの各関節から軟骨組織を採取し、軟骨細胞を単離し培養した。その後0.05g/lのICG含有培地に交換し、800nmの近赤外線を30分照射し、培地温度と6時間後に各遺伝子発現を測定した。培地温度は39°Cまで上昇し、HSP70、アグリカンとSOX9の遺伝子発現は有意に増加した。また、HSP70の抑制試験として、ケルセチンをICGを含む培地に添加し光線照射と遺伝子発現の測定を行なった。ケルセチンによりHSP70の発現は有意に抑制され、軟骨代謝の亢進作用がキャンセルされた。
in vivoではwistar系ラットの膝関節内に様々な濃度のICGを含むPBSを50μl注射し800nmの近赤外線を185mWの出力で照射し膝関節内温度を評価した。2.5g/LのICG濃度で関節内温度は40.1℃まで上昇した。
以上のことから光増感物質を使用することにより、意図した温熱刺激を与えることが可能であり、軟骨細胞でHSP70を効率的に発現させ、軟骨代謝の亢進を引き起こすことが示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
in vitroでのHSP70を介した軟骨保護効果を発揮するデータは示されいる。また、in vivoでも温熱刺激の条件設定は確立できており概ね順調であると考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
動物OAモデルを含め、動物実験で光増感物質による熱刺激が軟骨代謝に及ぼす影響について検討していく。
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Report
(3 results)
Research Products
(8 results)
