| Project/Area Number |
22K09218
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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 56010:Neurosurgery-related
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| Research Institution | Tokyo Medical University |
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Principal Investigator |
深見 真二郎 東京医科大学, 医学部, 准教授 (80349498)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
永井 健太 東京医科大学, 医学部, 助教 (50617678)
河野 道宏 東京医科大学, 医学部, 主任教授 (50718707)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 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 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
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| Keywords | 悪性神経膠腫 / 光線力学的療法 / 腫瘍縮小効果 / 動物実験 |
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| Outline of Research at the Start |
神経膠芽腫を中心とする悪性頭蓋内腫瘍の生命予後は2年未満と非常に予後が悪く、化学放射線療法も大きな治療効果を望めなく、摘出術を伴わない新規治療法が望まれている。研究代表者の施設では腫瘍親和性の高い光感受性物質 talaporfin sodiumと半導体レーザーを用いた、悪性脳腫瘍の術中光線力学的療法を開発した。本治療法は顕微鏡の対物レンズに装着した照射装置により行うため、摘出腔など組織の表面のみでしか治療効果が得られない為、侵襲的な開頭手術が前提にある。そこで、本研究の目的は開頭手術を必要としない光ファイバーを用いた低侵襲な新規光線力学的治療法を確立することである。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目標は、悪性頭蓋内腫瘍に対して開頭手術を必要としない光ファイバーを用いた低侵襲な新規光線力学的治療法(PDT)を確立することである。治療効果は腫瘍培養細胞をマウスとラットなどの実験動物に移植することにより証明する。まずは脳腫瘍の中心から励起光照射することによる腫瘍縮小効果を検討するために、免疫不全マウスおよび免疫保持マウスの皮下に悪性脳腫瘍細胞を移植したモデルを作成し、talaporfin投与後に光ファイバーを腫瘍実質内または腫瘍組織表面に誘導し、PDTによる腫瘍細胞増殖抑制効果を病理学的、生化学的に比較・検討する。脳腫瘍細胞株としては広く使用されており疾患モデル細胞として確立されているラット悪性グリオーマ株(C6)を用いる。これらの細胞株のマウス皮下移植を行い、コントロール群、組織内留置照射群2群に於いて、経時的な腫瘍増殖曲線を描くことにより、光ファイバー下での組織内照射の腫瘍細胞殺細胞効果を示す。投与するtalaporfin濃度とレーザーのエネルギー量をパラメータとし腫瘍殺細胞効果の範囲を検討する他、投与してから照射するまでの時間についても検討を行う。PDTにおいて照射時間および照射強度を上げると腫瘍細胞殺傷効果も向上するものの、周辺組織血管内での副次的なPDTが起こり、血栓傾向をきたすことが臨床的に知られているため、周辺組織でのPDTによる血管内血栓
を病理学的に評価し、最も副作用が少なくかつ効果的に腫瘍縮小効果をもたらす条件を見出す。マウス皮下移植モデルで実験系の確立・腫瘍効果の確認後にはラットの頭蓋内移植モデルを構築しより臨床に即した治療をおこなう。動物実験での治療法の確立後は臨床治療に向けて、より安全かつ治療効果の高いレーザーの出力条件・薬物濃度を検討する。
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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
前年引き続き、悪性脳腫瘍細胞株のマウス皮下移植モデルを用い、光ファイバーを用いた光線力学的療法(interstitial PDT:iPDT)の実験を行った。同モデルに対するtalaporfin至適投与量をIVIS ImagingSysteにて決定し、マウス下腫瘍移植モデルに対して、3Dプリンターにて作成したマウス縫合固定用器具を用い、光ファイバーを腫瘍内部へ正確に留置する。使用小動物は免疫不全マウスを用いて実験を継続した。Cyber laserを用いた波長 664nm のレーザー照射を開発済みの拡散プローブにて行った。照射条件は異なるパワー、密度、照射時間で検討した。その結果100J/cm2と50J/cm2では有意に100J/cm2の方がiPDT効果面積の範囲が有意に広く、残存腫瘍面積も縮小を認めた。また同一のパワー密度の場合、100J/cm2ではエネルギー密度を抑え長時間照射した方が優位にi-PDT効果面積は広く、残存腫瘍の面積は縮小していた。病理学的検討では光源近位部では非常に強いapoptosis変化が認められ周囲のPDT効果が中等度な部位では血管内皮障害とフィブリン血栓が確認されvascular shutdown効果が殺腫瘍効果一部を担っていることが示唆された。
以上の結果をレーザー系の国際学会では一番権威のある学会（internatnional photodynamic assosiation 2023, Finland）にて口頭発表した。また、論文作成と同時にラット頭蓋内への腫瘍移植実験を開始した。その後、国際誌への投稿を行い、revisonの後、acceptとなった。また、臨床では摘出困難な悪性神経膠腫に対する光線力学的療法の有用性を国際学会（IPA2023）での発表の後、国際誌での発表を行い、iPDTの有用性を裏付けることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
マウス大腿皮下への移植実験は国際誌に掲載され（Scentific Reports: IF4.6）、現在、同時に行っていたラット頭蓋内への腫瘍移植実験を中心に行っている。ラット頭蓋内深部への定位的移植が困難であったことや、移植した同一部位へのファイバー誘導が不安定であったことより固定器具を様々試用し、最終的に3Dプリンターにて新規の固定具を作成した。また、皮下モデルに比べラット深部頭蓋内への腫瘍細胞の生着・安定した腫瘍の成長を得るためにより多くの実験動物を使用する予定である。次年度では、以上実験に使用した器具・動物に加え、最終年度であるため、結果を発信するために論文執筆の投稿料（オープンアクセス含む）や学会発表の旅費等に予算を使用する予定である。また、同実験系を臨床での使用を前提にした器具の選定・開発、また、賛同企業へのプレゼンテーション等も増やし、今後5年程度を目標に医師主導治験開始を目指す。
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