2020 Fiscal Year Annual Research Report
オルガネラを標的とするナノヒーターの創製とガン温熱療法の深化
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20H02538
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
井藤 彰 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (60345915)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岡部 弘基 東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 助教 (20455398)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 温熱療法 / 磁性ナノ粒子 / ミトコンドリア / がん治療 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
我々は、薬物送達システム(DDS, drug delivery system)を駆使することで磁性ナノ粒子を腫瘍内へ送達し、体外から交流磁場を照射することで磁性ナノ粒子を発熱させるガン温熱療法の開発を行ってきた。本研究では、ミトコンドリアなどのオルガネラに送達可能な機能性磁性ナノ粒子を開発し、それらを標的とした加温を行うことでガン細胞の急所を探り、オルガネラを標的とした細胞内局所加温によって腫瘍組織の温度上昇がなくても高い治療効果を発揮する新しい原理のガン温熱療法を開発することを目的とする。初年度である令和2年度は、オルガネラ標的型磁性ナノ粒子の調製を行った。磁性ナノ粒子の血中から腫瘍への送達はEPR(enhanced permeability and retention)効果を狙い、100 nm程度になるようにサイズ制御を行いながら、マグネタイトからなる磁性ナノ粒子の合成に成功した。磁性ナノ粒子を高い親水性と細胞親和性を有する2-(methacryloyloxy)ethyl phosphorylcholine (MPC) ポリマーと、ミトコンドリア指向性が知られているtriphenylphosphonium (TPP) で、磁性ナノ粒子の表面を修飾することによって細胞親和性とミトコンドリア指向性を兼ね備えた新しい機能性磁性ナノ粒子を調製することに成功した。さらに、機能性磁性ナノ粒子をマウス結腸癌CT26細胞に添加して、交流磁場照射を行ったところ、細胞は加温されて、有意な細胞数の減少がみられたことから、in vitroにおけるがん治療効果が認められたと考えられる。
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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
コロナ禍にありながら、ミトコンドリア標的型磁性ナノ粒子の調製に成功したことから、おおむね研究計画書の予定通りに進んでいると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後、初年度に開発したミトコンドリア標的型磁性ナノ粒子を用いて、研究計画書に基づいて研究を展開していく。分担研究者である東京大学の岡部助教が開発した蛍光ナノ温度プローブを用いて 磁性ナノ粒子の発熱を顕微鏡下で観察しながら、ミトコンドリアを蛍光トレーサーで二重染色して、ミトコンドリア特異的な発熱が達成しているかを調べる。磁性ナノ粒子の発熱量をコントロールすることでアポトーシスを誘導し、分子生物学的アプローチ（ウエスタンブロッティングやRT-PCR）でシグナル伝達機構を解明する。さらに、担癌マウスを使用したin vivo治療実験を開始する。まずは腫瘍内直接投与実験から開始し、ナノ粒子の投与量を変えて温熱療法の治療効果を検討することで、ミトコンドリアをターゲットとすることで低濃度でも効果があるかを調べる。さらに、マウス尾静脈からの血中投与によるDDSを行い、腫瘍サイズを経時的に測定することで治療効果を調べる。結果をフィードバックしながらナノヒーターの調製（ナノ粒子サイズ・MPC固定法・TPP結合量）を行うことで治療効果を最大限発揮する最適化を行う。最終目標として、前臨床研究におけるミトコンドリア標的型ナノヒーターのフィージビリティを実証する。
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