2019 Fiscal Year Annual Research Report
Development of bioactive nanocarbon composite enabling spatial and temporal control of the metastatic bone cancer environment and biosafety assessments
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17H01584
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| Research Institution | Shinshu University |
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Principal Investigator |
齋藤 直人 信州大学, 学術研究院保健学系, 教授 (80283258)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
手嶋 勝弥 信州大学, 学術研究院工学系, 教授 (00402131)
宇田川 信之 松本歯科大学, 歯学部, 教授 (70245801)
湯田坂 雅子 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 招聘研究員 (70159226)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | DDS |
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| Outline of Annual Research Achievements |
カーボンファイバー（CF）を抗癌剤のDDSに応用する研究を継続した。In vivoの実験でCFの骨形成能評価として骨密度検査を追加した。ラット脛骨の髄腔をリーミングし、生食と混ぜたCFを注入した。経時的にラット膝関節面から遠位5㎜の範囲で骨密度を測定した。10週後にコントロール（生食）と比較しCF群で骨密度が優位に高かった。またラット脛骨の癌骨転移モデルを用いてCFの新生骨評価を行った。CF-CDDP局所投与後4週で組織切片を作成し、Masson trichrome染色を行った。CF-CDDP群ではCF周囲に優位に線維性骨組織を多く認めた。一方、癌転移骨環境における骨破壊に対して抗破骨細胞薬であるビスホスホネート（BP）を局所で効率的に作用するdrug delivery system (DDS) として機能するカーボンナノホーン (CNH)の有効性評価を継続した。Raw264細胞由来の破骨細胞を使用し、BP付加CNHの粒径サイズを調整し最適化を行った。in vitro試験での有効性を十分に確認できたため、卵巣摘出による骨粗鬆症モデルラットを使用したin vivo試験に移行した。術後6週での骨粗鬆症モデルラットの十分な骨密度の低下を確認し、脛骨髄腔に骨孔を作製しサンプルを注入してCT撮影で評価した。また、BP付加CNHはin vitro試験においてラット乳癌細胞由来細胞株Walker256に対しても細胞生存率を低下させる事を明らかにした。さらにマウス頭蓋冠由来骨芽細胞様細胞株MC3T3-E1を用いたin vitro試験において、使用しているCNH単独で石灰化を促進することを明らかにした。
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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
癌転移骨環境におけるCFのDDSとしての応用については、今までの研究成果として、CF-CDDPの癌抑制効果と骨形成能を明らかにすることができた。また、癌転移部にCF-CDDPを局所投与することで抗癌剤の血中濃度の上昇を抑えることができるため、CF-CDDPは癌転移骨環境に対するDDSとして有効である可能性が高い。一方、癌転移骨環境における骨破壊に対するBP付加CNHについては、 in vitro試験での最適化を行い、Raw264細胞由来破骨細胞およびラット乳癌細胞由来Walker256での有効性を確認できた。更に骨粗鬆症モデルラットを作製、脛骨髄腔へサンプルを注入しCT評価へ移行している。
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| Strategy for Future Research Activity |
癌転移骨環境におけるCFのDDSとしての応用については、現在論文投稿中であり投稿作業を継続していく。一方、癌転移骨環境における骨破壊に対するBP付加CNHについては、in vitro試験での詳細な細胞応答性評価を行い、in vivo試験でのサンプル注入による経過をCT撮影で評価していく。加えて、組織切片を作製し骨組織親和性、BP付加CNHの有効性を確認していく。試験で得られたデータは学会にて発表を行い、論文化を進めていく。
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