音響キャビテーション誘導による空間選択的抗癌剤取り込み技術の研究

2016 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 16K08046
• Research Institution: Tokyo University of Agriculture and Technology
• Principal Investigator: 佐々木 一昭 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 准教授 (10421934)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 下田 実 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (50154323)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 超音波 / キャビテーション / 抗癌剤 / 取り込み

Outline of Annual Research Achievements

抗癌剤の治療効果が得にくい固形癌に対する低侵襲な治療の実現を目指して平成28年度より本研究をスタートした。超音波照射により生体深部に位置する癌細胞に局所的に超音波エネルギーを集中させ，音響キャビテーションによる抗癌剤取り込み促進技術を開発することで空間選択的な小動物の固形癌治療を実現することを目指している。
その実現のため、まず平成28年度は平面型超音波による抗癌剤取り込みの原理検討のため、培養細胞を用いたin vitroの超音波照射系およびマウス皮下腫瘍への照射系の立ち上げからスタートした。
共振周波数622kHzの平面型超音波トランスデューサを試作し、ヨウ素酸化反応を指標としたキャビテーション発生効率に対するパルス長依存性、超音波強度依存性を調べた。その結果、622kHzの周波数において総超音波暴露時間を同一として、1パルス長を0.03m秒,0.3m秒,3m秒,30m秒の4条件で比較すると3m秒以上で顕著なキャビテーション発生が認められた。
マウス移植腫瘍であるColon26による背部皮下腫瘍実験系を作成した。まず水溶性が高く固形癌治療における候補薬剤であるカルボプラチンを手始めに、カルボプラチンの抗腫瘍効果の超音波パルス照射による促進効果を検証した。in vitroではキャビテーション発生に有効であると考えられたパルス長3m秒で腫瘍へ照射を繰り返す評価系を作り、超音波単独での副作用や熱による傷害を無視できる条件（パルス繰り返し周波数、強度、総照射時間）を検討した。その結果、カルボプラチン単独投与による抗腫瘍効果を増強する超音波照射条件を見出した。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

平面型超音波による原理検討についてキャビテーション発生条件のin vitroでの探索は順調に進み、マウス皮下移植腫瘍も用いた実験系もマウス大腸癌系を使い順調に進めることができたが、培養細胞評価系の構築に手間取り、開始が遅れているが、本学の他研究室の協力により培養細胞評価系による実験のめどが立った状況であり、今後、培養細胞を使った評価を開始したい。

Strategy for Future Research Activity

平成28年度は、平面型超音波照射系を立ち上げキャビテーション発生条件のin vitroでの探索、およびマウス皮下腫瘍におけるカルボプラチン取り込み促進評価系を作ることができ、照射条件におけるめどがたった。平成29年以降は、培養細胞をもちいて、異なる系統の腫瘍細胞への効果を見ること、また平成28年度は1種類の周波数でしか実験ができなかったが、生体深部への応用性を考えた場合に他に1，2種類の異なる周波数の超音波系も立ち上げることが必要と考えている。周波数およびパルス長、強度等の条件が固まったら集束超音波照射系を構築し、抗癌剤効果促進効果の検討に進みたいと考えている。

Causes of Carryover

当初購入予定をしていた抗癌剤について原理検証用にカルボプラチン1薬剤のみの使用であったこと、超音波照射系にかかる費用が見込みより少なく済んだことが理由である。

Expenditure Plan for Carryover Budget

H28年度未使用分は次H29年度費用に組み込み、適正に使用する予定である。具体的には、抗癌剤の濃度測定のための高速液体クロマトグラフィーにかかる費用、および培養細胞照射系にかかる費用、H28年度とは異なる複数の周波数の平面型超音波照射系の作成費用、複数のマウス腫瘍移植系にかかる費用を主に想定している。