2018 Fiscal Year Research-status Report
次世代BNCTに適応した安全・高効率なマルチ機能型ホウ素ナノ製剤の開発と検証
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18K07256
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
松本 孔貴 筑波大学, 医学医療系, 助教 (70510395)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
長崎 幸夫 筑波大学, 数理物質系, 教授 (90198309)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | BNCT / ホウ素化合物 / ナノ粒子 / DDS / PBA / EPR効果 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
[材料の合成・ナノ粒子の作製] ホウ素や金属イオンを導入するためのブロック共重合体を合成し、PBAや銅(II)、マンガン(II)イオンとの混合によりナノ粒子を作製した。作成したPBA-PEG-b-PLAは水中で自己組織化によりナノ粒子を形成すると共にPBAはナノ粒子の表面に露出されるため、表面のホウ素によりBNCT製剤になるのはもちろん、PBAのシアル酸への特異的結合能から、シアル酸高発現の転移性の高い癌細胞を選択的に認識する設計となっている。
[熱中性子照射に於ける抗腫瘍効果の評価] in vivoにおける有効性を検証するため、B16-F10細胞を皮下移植した担がんモデルマウスに新規ナノ粒子や既存のBPAを皮下投与し、熱中性子照射後の抗腫瘍効果を評価した。その結果、PBA-NP投与群はコントロール群(生理食塩水)との差が見られなかったが、Pinacol-NP投与群(0.24mg10B/kg)は、BPA投与群(24mg10B/kg)と比べて100倍も低い10B投与量において、BPAと同等の抗腫瘍効果を示した。これは、PBA-NPの投与後に於いてがん細胞だけでなく赤血球など血中のシアル酸との相互作用が予想される一方、Pinacol-NPは保護基のピナコールエステルがそのような相互作用を抑制し、ナノ粒子が腫瘍近傍に到達した時点でPBAがリガンドとして活性化されるためだと予想される。
抗腫瘍効果と同等に重要なポインントは、BPなど迅速に排出されるた既存のホウ素化合物では、投与の直後に高濃度のホウ素が腫瘍のみならず血中にも残存しており、ターゲット外の組織における核反応による副作用が避けられない。一方、我々のナノ粒子は腫瘍に徐々に蓄積されると同時に血中からは排出されるため、血中のホウ素が残存していない時間（投与48時間後なそ）の熱中性子照射が可能となる。
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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
当初の予定に従い、候補薬剤の合成および組成の決定と細胞を用いた取り込み、毒性試験を行った。加えて、限られたビームタイムではあったが、担癌マウスモデルを用いたin vivo実験における抗腫瘍効果についても検討を始めている。2年目以降は、いばらき中性子医療研究センターおよび京都大学複合科学原子炉研究所に置いてビームタイムを1年目以上に確保できることが決定したため、細胞および動物を用いた追加実験を行なっていく予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
[平成31年度上半期] マルチ機能型ホウ素ナノ粒子(M-BNP)の合成：水溶性PEGとポリクロロメチルスチレンとのブロック共重合体にニトロキシドラジカルを導入し、次いでフェニルボロン酸(PBA)を導入する。合成条件や試薬の濃度を多段階に変化させて、多種類の粒子を合成する。それらの水に対する安定性をICP-MSまたはNMR等を用いて評価し、最適な合成条件を明らかにする。M-BNPと熱中性子線併用による殺細胞効果：各細胞で安全濃度域のM-BNPを処理後、加速器BNCTで熱中性子線照射後細胞生存率曲線を求め、M-BNPの殺細胞効果を定量化する。BNCTの適応である脳腫瘍、頭頚部扁平上皮癌、悪性黒色腫に加え、適応が期待される乳癌、膵臓癌、肝臓癌由来細胞を用い、M-BNP濃度と細胞生存率との相関を明らかにする。
[平成31年度下半期] 体内動態評価：各癌細胞を移植した担癌マウスにM-BNPを投与し、腫瘍、血中、皮膚など、各臓器のホウ素濃度をICP-AESで測定し、体内動態分布を評価する。安全性試験：M-BNPを投与したマウスの体重・血球数変化、LD50を求め、マウスに対する安全な濃度域を明らかにする。抗腫瘍効果：担癌マウスにM-BNPを投与し、加速器BNCTで熱中性子線照射を行う。経時的に腫瘍サイズを計測し、腫瘍増殖遅延解析から各腫瘍におけるM-BNPの抗腫瘍効果を定量化する。
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