金ナノ粒子による局所温熱効果を利用した末梢動脈疾患治療の効果検証

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K08041
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 得能 智武 九州大学, 大学病院, 講師 (50567378)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 樋口 義洋 九州大学, 大学病院, 講師 (40404032) [Withdrawn] ; 堀内 孝彦 九州大学, 大学病院, 教授 (90219212)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 低酸素 / 血管新生 / 金ナノロッド

Outline of Annual Research Achievements

炎症部位への温熱療法とドラッグデリバリーの可能性について、金ナノロッドを使用して検討した。金ナノロッドに近赤外線光を照射すると、フォトサーマル効果により金ナノロッドが熱を帯びることが知られている。我々はこの効果を利用して、局所の温熱療法が出来るシステム構築を目指している。金ナノロッドが炎症部位に集積するかどうかは炎症モデルマウスを用いた。尾静脈から金ナノロッドを静注して、体内での分布を調べた結果、心不全を起こした炎症モデルマウスでは、コントロールマウスと比較して、心筋組織の炎症部位に一致して金ナノロッドの有意な集積することが分かった。続いて、下肢虚血モデルマウスを用いて、効果確認実験を行っている。片側の大腿動脈結紮とその結紮した血管摘出による下肢虚血モデルにおいて、金ナノロッドを虚血部位に直接投与（筋肉注射）している。 金ナノロッド投与群では低刺激の近赤外線光で体表面温度が上がりやすいことが確認できた。コントロール群では同じ条件の近赤外線では温度上昇は見られなかったが、金ナノロッド投与群に近赤外線を照射し、表面温度が41-42度になるように近赤外線光装置からの距離と強度を設定した。金ナノロッド群の温熱治療にて血管新生促進効果を検証する。血流ドップラー計やサーモグラフィを使った測定結果に加え、回収した下肢組織の生化学的な評価を行っている。AktやMAPKのリン酸化、VEGFの発現量を測定し、血管新生に係るシグナル伝達経路について評価しているところである。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

医療用レーザー血流計（ポケットLDF）により、下肢虚血モデル（大腿動脈結紮）の血流測定実験を行った。近赤外線を、金ナノロッドを投与した下肢にあてると容易に温度上昇することを確認した。照射部位の温度が41-42度になる条件で、同じようにコントロール下肢を照射しても皮膚温の上昇は 見られなかった。これを使用して金ナノロッド投与群の温熱治療にて血管新生促進効果を検証していたが、研究分担者の退職もあり、実験の進行が滞った。血流ドップラー計やサーモグラフィを使った測定結果に加え、下肢虚血部位の組織を回収し、Western blotで血管新生に係るシグナル伝達経路について評価しているところである。

Strategy for Future Research Activity

今回検討中の治療法は局所的な温熱療法であり、コントロール下肢の照射では温度変化もないことから、副作用が少ないことが期待される。これまで行った動物実験のデータを解析し、今回の金ナノロッドを使用した近赤外線の条件設定と、温熱療法の虚血肢への効果を評価し、虚血部位の血管新生をさらに効率的に促進するシステムとして開発を進める。今回の研究は下肢の虚血モデルを使用して行っているが、冠動脈や脳血管疾患など、他の血管疾患にも応用できる可能性が高い。今回のシステムが、血管新生に係るシグナル伝達系にどのように関与しているか、生化学的な評価を進め、これらの結果から血管の狭窄や閉塞に伴う虚血時の血管新生をより促進させるメカニズムについて考察する。

Causes of Carryover

参加を予定していた学会がWeb開催となり、旅費として予定していた支出が減った。今回の虚血治療モデルが、血管新生にどのように関与しているか、生化学実験を行い、シグナル伝達系についての評価を行う。