2021 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)
中村 真紀 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (00568925)
宇田川 信之 松本歯科大学, 歯学部, 教授 (70245801)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 癌骨転移 / 抗癌剤 / 抗破骨細胞薬 / カーボンファイバー / カーボンナノホーン / Drug delivery system |
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| Outline of Annual Research Achievements |
がん骨転移環境下では、破骨細胞の働きが活性化され、骨吸収に伴う疼痛や骨脆弱性の増加がみられ、溶解された骨基質成分によりがん細胞が増殖し進展する。そこで、破骨細胞をターゲットとした抗破骨細胞薬であるビスホスホネート（BP）での治療が重要となるが、BPは生体において吸収が悪く、重篤な副作用の報告例がある。そのため局所に低侵襲で効率的に作用するdrug delivery systemとして、BPをカーボンナノホーン（CNH）にリン酸カルシウムを介して複合化させたナノ複合体を作製した。その複合体を用いてPrimary破骨細胞での細胞実験、骨粗鬆症モデルやがん骨転移モデルでの動物実験を行い、有効性を評価した。
マウス脛骨の骨髄より作製した破骨細胞に対してナノ複合体を暴露した結果、BP単独暴露と比較して有意な細胞増殖の抑制を示した。またナノ複合体の細胞内取り込みを透過型電子顕微鏡で観察した所、リソソームに蓄積していることが明らかになった。
また動物実験で、Wistar雌性ラットの卵巣を摘出し骨粗鬆症モデルを作製した。十分な骨密度の低下を確認した後、脛骨にサンプルを注入し骨再生を評価した。その結果、CT撮影評価において、BP局所単回投与群と比較して、ナノ複合体投与群は術後12週に至るまで全骨密度の改善が見られた。また骨組織標本評価においても十分な線維性骨組織の増加を確認した。
さらに乳がん細胞株であるWalker256をラットの脛骨に注入しがん骨転移モデルを作製した。がん細胞の定着を確認した後、BPまたはナノ複合体を注入し腫瘍組織、骨組織の評価を行った。術後4週時のCT撮影評価において、BP局所単回投与群ではがん細胞の増殖を抑制できず、大きな骨破壊が観察された。一方ナノ複合体投与群では、骨破壊がほとんど見られず、骨組織標本評価においても腫瘍抑制効果と正常な骨組織が維持されていることを確認した。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(6 results)
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[Journal Article] Antitumor Effect of Sclerostin against Osteosarcoma2021
Author(s)
Ideta Hirokazu、Yoshida Kazushige、Okamoto Masanori、Sasaki Jun、Kito Munehisa、Aoki Kaoru、Yoshimura Yasuo、Suzuki Shuichiro、Tanaka Atsushi、Takazawa Akira、Haniu Hisao、Uemura Takeshi、Takizawa Takashi、Sobajima Atsushi、Kamanaka Takayuki、Takahashi Jun、Kato Hiroyuki、Saito Naoto
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Journal Title
Cancers
Volume: 13
Pages: 6015～6015
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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