Enhancement of radiation cancer therapy by gold nanorods

2018 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K07668
• Research Institution: University of Toyama
• Principal Investigator: 近藤 隆 富山大学, 大学院医学薬学研究部(医学), 名誉教授 (40143937)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 野口 京 富山大学, 大学院医学薬学研究部(医学), 教授 (10242497) ; 齋藤 淳一 富山大学, 大学院医学薬学研究部(医学), 教授 (70572816) ; 趙 慶利 富山大学, 大学院医学薬学研究部(医学), 助教 (90313593) ; REHMAN MATIUR 富山大学, 大学院医学薬学研究部(医学), 特命助教 (10810921)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 細胞死 / アポトーシス

Outline of Annual Research Achievements

金ナノロッドによる放射線増強機構の解明を目的に実験を行った。ヒト白血病細胞株Molt-4を使用して、金ナノロッド100ngあるいは500ngで照射前18時間処理し、放射線照射6時間後に、細胞死（アポトーシス）とその関連事象について調べた。金ナノロッド単独100ng使用群では調べたすべての指標は殆ど変化しなかったが、 500ng処理群では、アポトーシスの誘発は僅かであったものの、生細胞数の有意な減少を認めた。関連する指標の中では特に細胞内活性酸素の増加は顕著であった。また、細胞内ＧＳＨの低下も有意であった。一方で、ミトコンドリア膜電位の低下や細胞内カルシウムイオンン濃度の変化は殆どなかった。放射線2.5Gyとの併用では、100ngあるいは500ng使用ともに細胞死、アポトーシスともに増強作用が認められた。特に500ng併用時には全ての指標で増強効果が認められた。一方、 100ng使用時に放射線併用で顕著な増強が認められた関連指標は、ミトコンドリア膜電位の低下だけあった。増強効果の程度を考えると、500ng併用が望ましいが、単独での毒性を考慮すると毒性のない100ngが適すると思われる。今後、１）最適用量の検討および上皮系癌細胞株での単独処理および放射線併用効果の検討、２）細胞毒性と放射線増感効果を示す濃度について金ナノ粒子と比較、３）金ナノ粒子および金ナノロッドの増強の分子水準でのメカニズムの解明等が必要となる。

Current Status of Research Progress

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

Reason

細胞水準の実験では妥当なレベルと思われる。

Strategy for Future Research Activity

１）最適用量の検討および上皮系癌細胞株での単独処理および放射線併用効果の検討、２）細胞毒性と放射線増感効果を示す濃度について金ナノ粒子と比較、３）金ナノ粒子および金ナノロッドの増強の分子水準でのメカニズムの解明が必要となる。

Causes of Carryover

代表者3,536円、2名の分担者の物品費に各残額17,989円が生じたので、次年度と合わせて使用予定。

Research Products

• [Journal Article] Combination of 5-aminosalicylic acid and hyperthermia synergistically enhances apoptotic cell death in HSC-3 cells due to intracellular nitric oxide/peroxynitrite generation (2019)
  • Author(s): Moniruzzaman R, Rehman MU, Zhao QL, Jawaid P, Mitsuhashi Y, Sakurai K, Heshiki W, Ogawa R, Tomihara K, Saitoh J, Noguchi K, Kondo T, Noguchi M
  • Journal Title: Cancer Lett Volume: 451 Pages: 58-67
  • DOI: doi: 10.1016/j.canlet.2019.03.004
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Differential response of immortalized human aminion mesenchymal and epithelial cells against oxidative stress (2019)
  • Author(s): Han LG, Zhao QL, Yoshida T, Okabe M, Soko C, Rehman MU, Kondo T, Nikaido T
  • Journal Title: Free Radic Biol Med Volume: 135 Pages: 79-86
  • DOI: doi: 10.1016/j.freeradbiomed.2019.02.017
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Anti-psychotic drugs scavenge radiation-induced hydroxyl radicals and intracellular ROS formation, and protect apoptosis in human lymphoma U937 cells (2019)
  • Author(s): Zhao QL, Ito H, Kondo T, Uehara T, Ikeda M, Abe H, Saitoh JI, Noguchi K, Suzuki M, Kurachi M
  • Journal Title: Free Radic Res Volume: 53 Pages: 304-312
  • DOI: doi: 10.1080/10715762.2019.1572889
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Roles of intracellular and extracellular ROS formation in apoptosis induced by cold atmospheric helium plasma and X-irradiation in the presence of sulfasalazine (2018)
  • Author(s): Moniruzzaman R, Rehman MU, Zhao QL, Jawaid P, Mitsuhashi Y, Imaue S, Fujiwara K, Ogawa R, Tomihara K, Saitoh J-I, Noguchi K, Kondo T, Noguchi M
  • Journal Title: Free Radic Biol Med Volume: 129 Pages: 537-547
  • DOI: 10.1016/j.freeradbiomed.2018.10.434
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Adult neurogenesis conserves hippocampal learning capacity (2018)
  • Author(s): Alam J, Kitamura T, Saitoh Y, Ohkawa N, Kondo T, Inokuchi K
  • Journal Title: J Neuroscinece Volume: 38 Pages: 6854-6863
  • DOI: 10.1523/JNEUROSCI.2976-17.2018
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Potential hazards of fenvalerate in massive pollution influence the apoptosis sensitivity (2018)
  • Author(s): Cui ZG, Jin YJ, Sun L, Zakki SA, Li ML, Feng QW, Kondo T, Ogawa R Inadera T
  • Journal Title: J Appl Toxicol Volume: 38 Pages: 240-247
  • DOI: 10.1002/jat.3517
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Free radical generation by non-equilibrium atmospheric pressure plasma in alcohol-water mixtures: an EPR-spin trapping study (2018)
  • Author(s): Uchiyama H, Ishikawa K, Zhao QL, Andocs G, Nojima N, Takeda K, Krishna MC, Ishijima T, Matsuya Y, Hori M, Noguchi K, Kondo T
  • Journal Title: J Phys D: Applied Phys Volume: 51 Pages: 095202
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Effects od small size gold nanoparticles on radition- and ultrasound induced apoptosis in human lymphoma U937 cells. (2018)
  • Author(s): Jawaid P, Rehman MU, Zhao QL, Ogawa R, Misawa M, Kondo T, Saitoh J, Noguchi K
  • Organizer: The 61st Annual Meeting of the Japan Radiation Reseach Society
• [Book] Plasma Medical Science (2018)
  • Author(s): Kondo T, Rehman MU,Jawaid P, Tabuchi Y, Uchiyama H, Noguchi K
  • Total Pages: 7
  • Publisher: Academic Press
  • ISBN: 978-0-12-815004-7