2020 Fiscal Year Research-status Report
Radiosensitization of gold nanoparticles on animal models with enhanced delivery using ultrasonic stimulation
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19K08112
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
三澤 雅樹 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 主任研究員 (60358083)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
新田 尚隆 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 主任研究員 (60392643)
松本 孔貴 筑波大学, 医学医療系, 助教 (70510395)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 金ナノ粒子 / X線 / 放射線治療 / 活性酸素 / 超音波 / パイロトーシス / 炎症性サイトカイン / 細胞性障害分子パターン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
H31年度に開発した培養液で安定分散するCy5.5標識の5nm、26nm金ナノ粒子を合成し、直径約7㎜のB16マウスメラノーマ皮膚がん腫瘍を剃毛した大腿部に形成させた担がんマウスに、濃度6-12mg/mLで投与した。IT投与では、0.1mLの金ナノ溶液を、3方向から腫瘍下部周囲の皮下に均等に投与した。同量IV投与したマウスを対照群として準備した。ITおよびIV投与群の腫瘍部位に、投与後15分以内で、有効サイズ径5㎜の収束超音波を1.2mW/m2の強度で照射した。685nmの半導体レーザービームを対物レンズと凹レンズで平面状に拡大し、710nmのロングパスフィルタを備えた高感度CMOSカメラで構築したin vivo/ex vivo 観察系を使って、金ナノ粒子の腫瘍蓄積を観察した。
投与後、1日ごとに腫瘍部のCy5.5蛍光強度を観察したが、蛍光強度が弱く体外からの観察ができなかった。そのため、投与後1週間で安楽死させ、腫瘍および臓器に蓄積した金ナノ粒子を蛍光強度で評価した。ITおよびIVともに、腎臓および肝臓の蓄積が大きく、26nmより5nmの蓄積が大きかった。IT投与であっても、臓器蓄積が大きいことから、腫瘍経由して体循環に取り込まれ、超音波照射が皮下の拡散を増強した可能性がある。アルキル基またはPEGで親水化処理したナノ粒子は、修飾基によって結合ネットワークを構成するため、1次粒子径とは大きく異なることがDLS測定の結果わかっている。2次粒子サイズに依存して蓄積量が異なることから、このナノ粒子ネットワークと超音波が相互作用している可能性が示唆された。
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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
金ナノ粒子のCy5.5標識により、臓器蓄積が認められたものの、体表からの観察は十分ではなかった。より高濃度の標識を行うこと、ICGなどのより長波長で組織透過性の高いプローブ標識で対処する予定である。高濃度の動物用増感剤では、金ナノ粒子の1次粒子サイズより、二次凝集サイズが体内循環に重要であり、26nmより5nmの凝集サイズが大きかったため、腫瘍蓄積に差が生じたと考えられる。アルカンチオールのアルキル基長さ、PEG長さを調整し、凝集状態を制御して、超音波との相互作用が最大となる条件を探索する。また、引き続き、抗腫瘍効果を高める、炎症性サイトカイン産生およびパイロトーシスによる腫瘍免疫データも蓄積していく予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
腫瘍集積が最大化する金ナノ粒子の合成条件、投与経路、超音波照射条件を明らかにしたのち、腫瘍部に、診断用ｋVX線または治療用MVX線照射を行う。照射までの時間、照射回数を変えて、金ナノ粒子増感剤の抗腫瘍効果を評価する。適用部位を考慮し、メラノーマ、脳腫瘍細胞での担がんマウスで実験を行う。金ナノ粒子増感剤の活性酸素を介したがん細胞損傷に加えて、腫瘍抗原タンパクを吸着させ、アジュバントを併用した腫瘍免疫誘導についても検討する。
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