2020 Fiscal Year Annual Research Report
Novel cancer radiation therapy employing monochromatic X-rays and nanoparticles
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20H00331
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
玉野井 冬彦 京都大学, 高等研究院, 特定教授 (10802283)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
齋藤 寛之 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 関西光科学研究所 放射光科学研究センター, 上席研究員(定常) (20373243)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 単色Ｘ線 / 高Ｚ元素 / ナノ粒子 / がんスフェロイド / アポトーシス / DNA二重鎖切断 / オージェ電子 / K端エネルギー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ガドリニウム、ヨウ素、金や銀などの高Ｚ元素にＸ線を照射すると光電効果が起きるが、その効果の一つとしてオージェ電子の放出がある。オージェ電子は短距離しか飛翔せず低エネルギーであるが、ＤＮＡ切断を引き起こし、がん細胞を殺傷する力が強い。この効果を用いて新規のがん治療を開発するための基礎研究を行うことが私たちの目的である。
私たちはまず京都大学 高等研究院 物質－細胞統合システム拠点でガドリニウム担持ナノ粒子を作成し、それを卵巣がんの細胞から作られたがんスフェロイドに取り込ませた。その結果、がんスフェロイドを構成するがん細胞内にガドリニウムが取り込まれ、細胞核の近傍に局在した。ＳＰｒｉｎｇ－８にて、ガドリニウム担持ナノ粒子を取り込んだがんスフェロイドに50.25 keVの単色Ｘ線（白色X線からモノクロメターを用いて取り出したもの）を照射した結果、がんスフェロイドがバラバラになり消滅することを明らかにした。他の高Ｚ元素、特にヨウ素を用いた実験も進めている。がんスフェロイドの消滅のメカニズムを明らかにするために、がん細胞のアポトーシス、単色Ｘ線の照射により、がんスフェロイドを構成する細胞のＤＮＡに二重鎖切断が起きるかを検討中である。
私たちの用いている単色Ｘ線のエネルギー幅はシャープである。エネルギーをいろいろ変えることにより、上記の効果は単色Ｘ線の特定のエネルギー幅に強く依存していることを明らかにした。特に高Ｚ元素のＫ端エネルギーのところで強く効果が出ることを明らかにした。
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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
研究の目標のひとつは様々な高Z元素を担持するナノ粒子を作成することである。ガドリニウム担持ナノ粒子に加え、ヨウ素担持ナノ粒子を作成することに成功した。これはメソポーラスシリカナノ粒子の合成反応にヨウ素を持った前駆体を加えることにより可能になった。
研究のもう一つの目標であるがんスフェロイド消滅のメカニズムを明らかにすることができた。これはTUNELアッセイを用いたアポトーシス検出により明らかにした。また単色X線照射後にDNA二重鎖切断が起きることも明らかにすることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究で高Z元素をナノ粒子にのせて細胞に入れると細胞核の近くに局在させることができることを明らかにした。今後の研究では高Z元素をさらに核内に移行させることを試みる。
もう一つの実験はマウス実験である。新規のがん治療を開発するためには動物実験が必須である。そのためにはマウスにがんを作らせ単色X線照射を可能にする必要がある。実験装置の設計、準備などの検討を始めた。
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Research Products
(13 results)
