2021 Fiscal Year Annual Research Report
Development of hyperthermia radiation multi-theranostics nanoparticles highly accumulated in malignant melanoma
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20H03625
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| Research Institution | Yamaguchi University |
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Principal Investigator |
中村 教泰 山口大学, 大学院医学系研究科, 教授 (10314858)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
太田 啓介 久留米大学, 医学部, 教授 (00258401)
中村 純奈 山口大学, 大学院医学系研究科, 助教 (10821944)
望月 ちひろ 山口大学, 大学院医学系研究科, 助教 (80831875)
水野 拓也 山口大学, 共同獣医学部, 教授 (90398826)
加藤 茂樹 山口大学, 大学院医学系研究科, 助教 (90790767)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 有機シリカナノ粒子 / セラノスティクス / 悪性黒色種 / 温熱治療 / 放射線治療 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年、ナノテクノロジーを駆使したナノ医学が提唱され、研究が活発に進められている。そして複数の治療を融合できる多機能化ナノ粒子による新たな治療法の開発に期待が高まっている。本研究では相乗効果が期待される放射線治療と温熱療法の融合と共に、X線と近赤外蛍光を用いた画像診断による“治療と診断の一体化”が可能なマルチ温熱・放射線セラノスティックス・ナノ粒子を開発する。悪性黒色腫を対象とし、悪性黒色腫最細胞に対して高い結合活性を持つ標的化分子を探索・活用し、粒子の集積性を高める。本研究を通じて革新的な次世代型がん治療法を開発する。
令和3年度は、マルチ温熱・放射線セラノスティックス・ナノ粒子の開発と評価を進めた。さらに治療効果の評価を本格的に開始・進行できた。EPR効果に適した近赤外蛍光と可視蛍光を持つイメージング ・ナノ粒子に金ナノ粒子と酸化鉄ナノ粒子の結合した粒子を用いて悪性黒色腫の株化細胞であるB16細胞を用いた細胞増殖能測定にて放射線増感効果の評価を進めた。In vivoではB16細胞担がんマウスを作製し、イメージング機能により粒子の体内分布の動態や組織における局在を評価することに成功し、種々の観察法の確立が進んだ。また臨床開発に重要な高効率な大量合成系の開発を進めた。臨床への橋渡し研究へ展開に向けて犬を用いた治療効果と安全性の評価について獣医学部と情報交換を進め、投与法の検討など実用性のある方向づけを進めた。さらに悪性黒色腫細胞に対する標的化分子の評価・選定を低分子からペプチドへと網羅的な解析により展開が進んだ。さらに細胞内局在と治療効果の相関解析のための粒子局在の微細精密観察のため蛍光顕微鏡を用いた構造化照明法による高解像観察と電子顕微鏡観察を融合した相関観察を進行できた。特に細胞表面や細胞内、さらには細胞内小器官内におよぶ局在評価など観察法の進展や有意な所見の獲得が進んだ。
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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
マルチ温熱・放射線セラノスティックス・ナノ粒子の開発についてin vitro研究においては可視蛍光イメージング・ナノ粒子、in vivo研究においては近赤外蛍光イメージング・ナノ粒子に対して、EPR効果に適したサイズの粒子を大量合成に向けた合成法を検討し、有用な結果が得られた。さらに可視蛍光並びに近赤外蛍光イメージング・ナノ粒子表面に金ナノ粒子と酸化鉄ナノ粒子を結合し、電子顕微鏡や動的散乱法等で測定し、多角的な評価を進めることができた。治療効果の評価として放射線治療増感効果、さらに粒子レベルでの発熱効率の評価を行うと共に、in vitro評価において悪性黒色腫の株化細胞であるB16細胞を用いた細胞増殖能測定に加えてイメージング技術を駆使した多角的な評価により粒子の有効性を示す結果の蓄積が進んだ。In vivoではB16細胞担がんマウスの作製とそれを用いたイメージング評価の研究が進んだ。そしてEPR効果による粒子の腫瘍部位への蓄積も確認できた。さらにB16細胞に対してin vitroさらにin vivoにおける高度な集積性を得るための標的化分子の粒子表面への機能化やその機能評価の検討が進んだ。B16細胞への結合能について作製した種々の粒子で蛍光顕微鏡等での評価を行い、結合活性の向上を認める粒子も得られつつある。さらに細胞内局在と治療効果の相関解析に向けた粒子局在の微細精密観察のため構造化照明法を用いた蛍光顕微観察を進めることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、マルチ温熱・放射線セラノスティックス・ナノ粒子について臨床応用を目指した合成法の開発を進めると共に、in vitroとin vivoにおけるイメージング効果さらに治療効果の評価を進展させる。近赤外蛍光と可視蛍光を持つイメージング ・ナノ粒子についてEPR効果に適したサイズに調整した粒子に金ナノ粒子と酸化鉄ナノ粒子の結合した粒子の治療効果の評価を行い、その結果に基づいてさらなる改良も進める。改良粒子は材料学的な評価として電子顕微鏡と動的散乱法、ICP 発光分光分析等を用いて評価する。さらに悪性黒色腫細胞に対する標的化分子の選定について低分子、ペプチド、タンパク質など幅広く検討する。種々の標的化分子を単独または複数の種類、さらには種々の表面密度にて粒子に結合し、網羅的に解析する。悪性黒色腫細胞への標的化に重要な分子とその最適な結合法を明らかにする。標的化分子の結合は、動的散乱法、フーリエ変換赤外分光光度計、熱質量分析で評価する。悪性黒色腫の株化細胞であるB16細胞への結合能は蛍光顕微鏡、フローサイトメトリー等で測定する。さらB16細胞を用いた細胞増殖能測定やイメージングを用いた測定にて放射線増感効果や温熱治療効果の評価を進める。In vivoではB16細胞担がんマウスを作製し、放射線治療や温熱治療の治療効果について単独、併用効果の評価を行う。得られた知見から臨床開発に重要な高効率な大量合成系の開発を進める。また臨床への橋渡し研究へ展開に向けて犬を用いた研究について投与法や治療効果と安全性の評価について獣医学部と情報交換を綿密に進め連携を強化し、具体化する。さらに細胞内局在と治療効果の相関解析に向けた粒子局在の微細精密観察のため蛍光顕微鏡を用いた 高解像観察と電子顕微鏡観察を融合した相関観察の展開と深化を進める。
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