新規蛍光プローブPIDを用いた蛍光ナビゲーションによる次世代内視鏡手術の開発

• Project/Area Number: 22K08838
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 55020:Digestive surgery-related
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 亀井 尚 東北大学, 医学系研究科, 教授 (10436115)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 谷山 裕亮 東北大学, 大学病院, 講師 (00622987) ; 小澤 洋平 東北大学, 大学病院, 助教 (10757123) ; 佐藤 千晃 東北大学, 大学病院, 講師 (60646800) ; 岡本 宏史 東北大学, 大学病院, 助教 (80732487)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2024: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
• Keywords: 蛍光計測 / 術中ナビゲーション / 消化管クリップ / リンパ流観察 / 胸管描出 / 新規蛍光プローブ / リアルタイム蛍光計測 / 内視鏡手術 / ナビゲーションサージャリー

Outline of Research at the Start

従来比で約1万倍の蛍光強度と非退色、形態自由度が高いなどの特性を持つ新規有機系蛍光粒子PIDをプローブとした蛍光ナビゲーション手術システムを構築する。蛍光クリップによる管腔外からの腫瘍局在認識、リンパ流、所属リンパ節のリアルタイム描出、胸管描出による乳糜胸予防、癌細胞特異的な蛍光標識などが可能となる次世代の外科手術につながるものである。内視鏡手術の持つ欠点を補完し、安全で精緻な手術を可能にするもので、有用性は高い。

Outline of Annual Research Achievements

本研究は「蛍光ナビゲーションによる次世代内視鏡手術」を開発することを目的としている。これまで実臨床で応用されている蛍光物質ICGは、必ずしも蛍光強度が強くなく、また液体のために内視鏡手術下の様々なナビゲーションへの応用は限定されていた。私共の新規の蛍光物質PIDはナノレベルの粒子で、蛍光強度が強く、退色もほとんど認めない。液体と固体の両方の応用が期待できる。これを用いて2023年度は下記のように研究を進めた。１．これまでPIDを様々な形で担持させた消化管クリップを検討、改良してきたが、クリップの軸に接着剤とともに担持させる形式が蛍光強度も強く、消化管外からの励起光も到達可能で安定していることを明らかにした。最も効率よく大量のPID 粒子を担持させる条件を検討し、改良クリップを作成した。２．ブタ食道、胃、大腸それぞれで改良したクリップによる局在シグナルを安定して検出できることを確認した。特に食道では検出能が大きく向上した。３．昨年度に確認した、胃におけるセンチネルリンパ節の蛍光検出を発展させ、摘出したリンパ節内のPIDの集積部位を病理学的に検討した。輸入リンパ管周囲にPIDが集積していることを確認した。４．昨年度まで、ブタの鼠径部リンパ節内にPIDを注入し、胸腔内の胸管の蛍光観察を行ったが、期待する結果は得られなかった。様々な条件検討が必要であることが判明したことより、今年度は、まず注入部位について条件設定を行った。胸管に最も近い乳び糟に相当するリンパ管部分への注入では即座に比較的強い蛍光シグナルを観察できたが腸間膜リンパ節では微弱なシグナルにとどまった。注入できるPID量が制限されること、注入時間と観察時間のインタバルがその原因かもしれない。また、開腹によるプローブ注入は煩雑で、実際の臨床ではハードルが高いと思われ、体表近くの注入部位をあらためて検討する必要がある。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

胸管描出以外は予定通りの進捗と蛍光検出ができており、全体としては概ね順調である。

Strategy for Future Research Activity

これまでの結果を踏まえ、胸管描出の条件設定に注力する。PIDの注入部位、注入量、時間経過とそれに伴う蛍光シグナルの推移について、動物実験による検証回数を増やして検討する。また、ICGでの胸管描出はこれまで行ってこなかったが、ナノ粒子であるPIDとICGの違いがリンパ節からの排出（輸出リンパ）や胸管内リンパ流に影響している可能性も検討する。リンパ節にPIDを打っても特定の部位に集積して、流れづらいようでは胸管の描出は難しい。食道、心臓、大動脈、肺を含む胸部外科手術において、胸管の術中視認は副損傷、乳び胸の回避に非常に有用と考えられ、実臨床での応用が強く期待される。