Next generation sonodynamic therapy by the combination of diagnosis and nano targeting treatment.

2021 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19K12808
• Research Institution: Yokohama College of Pharmacy
• Principal Investigator: 弓田 長彦 横浜薬科大学, 薬学部, 教授 (40191481)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岩瀬 由未子 横浜薬科大学, 薬学部, 准教授 (00521882) ; 梅村 晋一郎 東北大学, 医工学研究科, 学術研究員 (20402787)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 超音波 / ナノ微粒子 / アポトーシス / 一重項酸素 / ポルフィリン化合物 / 集束型超音波照射装置 / 電子スピン共鳴

Outline of Annual Research Achievements

成人病の治療について、 治療後の Quality of Life を重要視する必要性が増加している。従来、癌の治療は、いずれも治療効果と患者の Quality of Life とを両立するという観点において理想的と言えるものではない。ナノ粒子であるカーボンナノチューブは、薬物単独による毒性は、従来の抗癌剤に比べて無視できるほど小さく、また、超音波を集束した患部以外における副作用が実質的に無視できる治療の実現を期待することができる。そこで、本研究では、従来の治療法の技術的な限界を克服することを目的に、外部エネルギーである超音波と音響化学的に抗腫瘍活性化する機能性カーボンナノチューブを組み合わせた新たな腫瘍ターゲティングシステムの開発を行うことを目的とした。
この研究では、超音波単独、またはポリエチレングリコール修飾カーボンナノチューブ（PEG-modified CNTs）との併用による単離腫瘍細胞に対する殺細胞作用の増強を確認した。さらに、一重項酸素の消去剤であるヒスチジンの添加が、超音波とPEG-modified CNTs併用処置の殺細胞効果を著しく抑制することを認め、その殺細胞作用機序においける一重項酸素の関与を推定した。次にcolon26固形腫瘍を移植した動物に、薬物25 mg/kgを投与し、超音波を照射した。単独は抗腫瘍効果を示さなかったのに対し超音波とPEG-modified CNTs併用処置が有意な増殖抑制を示した。このことによりPEG-modified CNTsが超音波により活性化し細胞毒性を発現していることが示された。抗また処置後の腫瘍にHE染色を行ったところ、腫瘍組織に細胞の壊死が観察されたこれらの結果から固形腫瘍においてもPEG-modified CNTsを超音波により活性化し抗腫瘍効果を発揮できることが示された。