がんの検出と治療の効果を同時に併せ持つナノ粒子造影剤の開発

2016 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 16K15572
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 権田 幸祐 東北大学, 医学系研究科, 教授 (80375435)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大内 憲明 東北大学, 医学系研究科, 教授 (90203710) ; 亀井 尚 東北大学, 医学系研究科, 教授 (10436115)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 癌 / 温熱療法 / ナノ粒子 / イメージング / 診断 / 治療

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、ロッド状の金ナノ粒子（金ナノロッド）が高いX線吸収能を保持し、かつ光照射によって発熱する現象を利用することで、がんの検出(X線CT)と治療(温熱療法)の効果を同時に併せ持つナノ粒子造影療法の開発を行う。具体的には、(1)金ナノロッド造影剤を開発し、これを用いた高感度がん組織検出法の開発、(2)がん組織へ送達したナノ粒子への光照射による温度上昇効果(光熱療法)の検討、(3)光熱療法によるがん進展阻害効果の検討、を行う。
28年度は、金ナノロッド造影剤を開発するために、テトラクロロ金酸と水素化ホウ素ナトリウムを混合し、金ナノロッドナノ粒子合成の核となる種粒子を合成した。その後、種粒子、テトラクロロ金酸、硝酸銀、アスコルビン酸(還元剤)を混合し、金ナノロッドナノ粒子を作製した。さらに金ナノロッドナノ粒子にTetraethylorthosilicateを加え、金ナノロッドのシリカコーティングを行い、「金ナノロッドシリカ」を合成した。
次に、in vivo実験の基盤データを得るために、担がんマウスの作製に用いるがん細胞の温度感受性を40～70℃の温度条件下で調べた。その結果、56℃以上、5分間の熱処理において、顕著な細胞の致死効果が認められた。
さらに「金ナノロッドシリカ」への光照射による温度上昇効果（光熱療法）の検討を行った。合成した「金ナノロッドシリカ」は約700nmに光吸収ピークを保持しており、この波長付近のレーザー光を「金ナノロッドシリカ」に照射した結果、光熱反応が確認された。この光熱反応は細胞培養液の温度を56℃以上に上昇させ、細胞致死効果を発揮することが認められた。29年度はこれらのデータを基に、in vivo研究へ発展させる。

Current Status of Research Progress

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

Reason

交付申請書では「金ナノロッドシリカ」粒子の合成とin vitroにおける粒子の物性評価を目指しており、計画の目的をおおむね達成しているため。

Strategy for Future Research Activity

合成した「金ナノロッドシリカ」を用い、がんの検出(X線CT)と治療(温熱療法)の効果を同時に併せ持つナノ粒子造影療法の開発への展開を図る。

Research Products

• [Journal Article] Quantitative diagnosis of HER2 protein expressing breast cancer by single particle quantum dot imaging. (2016)
  • Author(s): Miyashita M, Gonda K, Tada H, Watanabe M, Kamei T, Sasano H, Ishida T, Ohuchi N.
  • Journal Title: Cancer Medicine Volume: 5 Pages: 2813-2824
  • DOI: 10.1002/cam4.898
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] X-ray computed tomography imaging of a tumor with high sensitivity using gold nanoparticles conjugated to a cancer-specific antibody via polyethylene glycol chains on their surface. (2016)
  • Author(s): Nakagawa T, Gonda K, Kamei T, Cong L, Hamada Y, Kitamura N, Tada H, Ishida T, Aimiya T, Furusawa N, Nakano Y, Ohuchi N.
  • Journal Title: Science and Technology of Advanced Materials Volume: 17 Pages: 387-397
  • DOI: 10.1080/14686996.2016.1194167
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Highly sensitive imaging of cancer with functional nanoparticles. (2016)
  • Author(s): Gonda K, Ohuchi N.
  • Organizer: 252nd American Chemical Society National Meeting
  • Place of Presentation: Pennsylvania Convention Center, Philadelphia, PA, USA.
  • Year and Date: 2016-08-22 – 2016-08-22
  • Int'l Joint Research / Invited