衝撃波を応用した遺伝子導入装置の開発と閉塞性脳血管病変に対する遺伝子治療の確立

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12877206
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 高橋 明 東北大学, 大学院・医学系研究科, 教授 (40301048)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 加藤 宏之 東北大学, 大学院・医学系研究科, 助教授 (60224531) ; 高山 一喜 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (40006193)
• Keywords: 粒子導入系 / 衝撃波 / 遺伝子導入 / レーザー / 動脈硬化 / 脳血管性障害 / 遺伝子治療

Research Abstract

Q-スイッチレーザービームを直径2、3mm程度の平坦な強度分布を持つように形成して、0.01から0.1mm程度の金属箔に照射すると、金属中に容易に直径2,3mmの5km/s平面衝撃波が生ずる事をこれまでに確認してきた。この現象は、衝撃波が金属箔の反対の面で反射するとき、その面に非常に大きな加速度が生じることを意味し、DNAを付着させた金粒子を予め金属箔に付着させておけば、PDS(particle delivery system)としての機能を十分果たすことができると考えられた。
この物理学的基礎実験のデータを元に我々は新しいPDS装置を開発した。
Q-switched Nd : YAG laser pulse(1.65J/pulse ; 64 ns pulse duration)を0.1mm厚の金属泊に当てることで衝撃波を発生させ、peak pressureを増強する目的で5mm厚のBK7glassoverlayを併用した。金属泊の背面に付着させた直径1mmの金あるいはタングステン粒子は、この装置により約2000m/sの速度で飛行し、目的部位に到達できることを確認した。さらに2.0%アガロースゲルをターゲットとした実験系により、金属泊からゲル表面までのstand-off distanceが6mmの場合、ターゲット表面の金属粒子の散らばりは直径07mmの円形の範囲内で収まり、かつ平均6mmの到達深度得られることが判明した。この実験系により、一定の硬度を持つ組織に、エネルギー、stand-off distance、金属泊の厚さ条件を変えることで、ある程度到達深度をコントロールする事が可能であることが示された。
今後は、実際の生体組織への金属粒子の到達深度を測定するため、マウスの皮膚および肝臓への打ち込み試験を予定している。