腫瘍深部イメージングによる腫瘍内不均一性の評価とDDS動態制御

2016 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 15K06871
• Research Institution: Kawasaki Institute of Industrial Promotion Innovation Center of NanoMedicine
• Principal Investigator: 藤 加珠子 公益財団法人川崎市産業振興財団(ナノ医療イノベーションセンター), 川崎市産業振興財団, 研究員 (90342732)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: ドラッグデリバリーシステム / 腫瘍深部イメージング

Outline of Annual Research Achievements

腫瘍は均質な細胞集塊ではなく、同じ腫瘍内でも血管から離れた低酸素領域では薬剤が到達しにくく、放射線療法の効果も低いため再発の原因となっている。本研究では多光子共焦点顕微鏡を用いて、生きたマウスの腫瘍深部イメージングを行い、様々なドラッグデリバリーシステム（DDS）や臨床で用いられている抗癌剤などについて、表層部位、腫瘍深部、がん幹細胞への薬物集積性を比較検討することにより効果的なDDSキャリアを開発することを目的とした。
平成28年度では昨年度に確立した技術を用いて、複数種の腫瘍について本研究室で作成したDDSキャリアの腫瘍深部への薬剤到達度などを比較した。中でも難治性癌の一つであるヒト膵臓癌由来のBxCP3の皮下腫瘍モデルではDDSキャリアのサイズによって腫瘍への浸透性が異なることが多光子共焦点顕微鏡によるin vivo imagingでも示唆された。比較的小さなサイズのポリイオンコンプレックス（PICs, 18 nm）を用いて経時的に腫瘍集積性を観察した所、腫瘍表面への浸透性は向上したが、腫瘍深部への浸透性は低かった。そこで、同キャリアを用いて抗癌剤排出機構の一つであるABCトランスポーターの過剰発現を抑制するsiRNAの投与を行い、投与24時間後に蛍光標識したPICsを投与した所、血管からより離れた場所にある腫瘍深部への集積性の向上が確認された。また、腫瘍組織中の低酸素領域の分布を調べるために蛍光標識した抗HIF-1α（Hypoxia-inducible factor）抗体を用いて低酸素領域の染色を試みたが、十分な結果が得られなかったため他の方法を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

本年度では予定していたように腫瘍へDDSキャリアを投与し、10時間以上の腫瘍深部における集積性の経時変化観察を行う事ができた。また、薬物排出機構の一つであるABCトランスポーターの過剰発現を抑制するsiRNAを前投与することにより腫瘍への薬物取り込みの強化に成功した。

Strategy for Future Research Activity

最終年度では更に様々なDDSキャリアについて腫瘍深部及びがん幹細胞への薬物集積を評価する。また、癌細胞の細胞周期性と薬物集積性の関係を調べる。抗がん剤にはがん細胞の細胞周期特異的に効果を示すものがある。例えば、イリノテカンは細胞周期のS期で効果的に取り込まれることが知られている。細胞周期で蛍光色を変えるFucci(Fluorescent Ubiquitination-based cell cycle indicator)細胞を使用して腫瘍を作成し抗がん剤の効果を調べる。Fucci腫瘍の深部イメージングを行い、表層および深部の細胞周期プロファイルを解析し、さらにナノキャリアの細胞取込が細胞周期に影響を受けるのかを明らかにする。

Causes of Carryover

本年度の計画では多く使用する予定だった試薬が、実際に使用してみると機能しなかったことがあり、その追加購入が必要でなくなったため未使用額が生じた。

Expenditure Plan for Carryover Budget

腫瘍への薬物取り込みの強化に有効なsiRNAが確認されたため、追加購入をする必要がある。また、本年度の成果として多光子共焦点顕微鏡での長時間観察が可能になったため、更に多くのDDSキャリアや腫瘍種について比較検討を行う次年度の研究遂行に用いる予定である。