Demonstration of next-generation drug delivery visualization system by integrating treatment and diagnosis

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H00669
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Medium-sized Section 90:Biomedical engineering and related fields
• Research Institution: Waseda University
• Principal Investigator: Kataoka Jun 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (90334507)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 加藤 弘樹 大阪大学, 大学院医学系研究科, 准教授 (20448054) ; 上田 真史 岡山大学, 医歯薬学域, 教授 (40381967)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: ドラッグデリバリー / 核医学治療 / 陽子ホウ素捕獲反応 / 多色X線CT / コンプトンカメラ

Outline of Final Research Achievements

In recent years, there has been remarkable development of drug delivery systems (DDS) that deliver therapeutic agents to lesions with pinpoint accuracy. On the other hand, the human body has no way to visualize DDS in situ, whether drugs are correctly delivered to the lesion and released at the proper timing. In this study, we focused on (1) anticancer drugs, (2) therapeutic radioisotope (RI) drugs, and (3) boron drugs, aiming to realize innovative visualization technology. For anticancer agents, we developed a multicolor spectral CT system consisting of 64 channels, and succeeded in image visualization for each agent. For therapeutic RI drugs, we developed a novel camera that observes broadband X-ray gamma rays at once, and even performed clinical imaging. Furthermore, the nuclear reactions induced by boron and proton beams were quantitatively investigated using cancer cells to verify the sensitization effect.

Free Research Field

医学物理学、宇宙物理学、放射線イメージング

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

薬物伝達の可視化および治療(Therapeutics)と診断(Diagnostics)を一体化したセラノスティクスの実現は、現代医療に残された最重要のテーマの一つと言える。本研究により、多色スペクトラルCTを用いた治療薬や造影剤ごとの可視化が可能であることが実証され、またSPECTやPETといった現行の診断イメージング装置を大きく凌駕する「治療診断統合型」イメージング装置を開発した功績は大きいと考える。さらに、本研究の成果を契機に戦略的創造推進事業ERATO「片岡ラインX線ガンマ線イメージング」が2021年よりスタートし、現在は医療から宇宙分野まで含めた大きな展開へとつながっている。