2021 Fiscal Year Research-status Report
CHEMOTHERAPY AND DETECTION OF CANCER USING HYBRID LIPOSOMES
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20K05239
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| Research Institution | Sojo University |
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Principal Investigator |
市原 英明 崇城大学, 生物生命学部, 教授 (70369114)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松本 陽子 崇城大学, 生物生命学部, 教授 (00133562)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | ハイブリッドリポソーム / インドシアニングリーン / 低侵襲的診断 / セラノスティクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
がんに対する治療法の1つとして抗がん剤を用いた化学療法がおこなわれるが、重篤な副作用が問題になっている。そこで、効果的で副作用のない抗がん剤の開発が求められている。また、早期にがんを検出し、生存率を改善することは最も重要ながん治療の試みであるが、これらの診断方法には被爆や検出感度などの問題点があり、簡便で正確性の高い診断方法が必要である。適度な流動性をもつHLは、細胞膜流動性の低い正常細胞には作用せず、細胞膜流動性の高いがん細胞にのみに選択的に融合することが明らかになっている。この正常細胞に作用せず、がん細胞のみに選択的に融合・蓄積するHLの性質を利用し、抗がん剤を全く含まないHLを用いて、がんの中でもとりわけ悪性度の高い大腸がんおよび乳がんに対する効果的な化学療法を目指す。さらに、近赤外波長を持つ蛍光試薬（インドシアニングリーン(ICG）含有HL（ハイブリッドリポソーム)/ICG）を用いて、早期がん検出とメカニズムを明らかにし、非侵襲で体に負担のないがんの診断薬を開発することを目的として研究を進める。 (1) 素材として無毒性のリン脂質とPEG系直鎖型界面活性剤を構成成分とするHLを用いる。(2)HLによるがん治療を目指し、in vitroおよびin vivoにおけるヒト大腸がんおよび乳がんに対する治療効果、アポトーシス誘導メカニズムを検討する。(3) がん検出を目指し、in vitroおよびin vivoにおけるHL/ICGのがん細胞および腫瘍への蓄積観察とメカニズムの解明を試みる。さらに、正常動物に対する安全性試験、体内動態試験を実施する。また、腫瘍へHL/ICGが集積した後に近赤外光を照射し、活性酸素および熱の発生による光線力学的がん治療への応用も試みる予定である。
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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
本研究においては、抗がん剤を全く含まないHLを用いて、がんの中でもとりわけ悪性で転移能の高い大腸がん、肺がん、リンパ腫、骨肉腫などの転移にする効果的な化学療法と診断の両方を実施することを目指している。本年度は、ハイブリッドリポソーム（HL25）のヒトのグリア芽細胞腫（U87MG）細胞の同所移植マウスモデルに対する治療効果を検討した。注目すべき所見は以下の通りである：(a)100ナノメートル以下の流体力学的直径を持つHL25は、4週間安定な膜を持続した。(b) U87MG細胞の増殖に対するHL25の抑制効果が観察された。それはアポトーシス誘導の増加によって引き起こされた。(c)HL25はAIF（カスパーゼから独立した経路）の放出を経て、U87MG細胞でアポトーシスを誘発した。(d)HL25は膜融合して、U87MG細胞膜に蓄積した。そして、それら細胞膜の流動性を増加させた。(e)HL25は、脳血液関門を通過した後に、グリア芽細胞腫の同所移植マウスモデルの腫瘍増大を阻害した。本研究の結果は、グリア芽細胞腫患者に対して、将来のHL25による治療の臨床応用のために有用であると考えられた。(Journal of Carcinogenesis & Mutagenesis, 12, 1000360(2021))。
以上のように、HLのグリア芽細胞腫の原発マウスに対するの制がん作用効果が得られ、当初の計画通りおおむね順調に研究課題は進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度は令和3年度までに計画した研究を継続するとともに以下の研究計画を開始する。
（1）がん細胞膜をターゲットとするHLのメカニズムの解析を行う。① 蛍光偏光解消法によるがん細胞と正常細胞の膜流動性とHLの細胞増殖抑制効果の相関関係を検証する。② HLの融合前後のがん細胞膜の流動性の経時変化を蛍光偏光解消法により解析する。③共焦点レーザー顕微鏡によりHLの融合前後のがん細胞膜の脂質ラフト形成のイメージングを行う。
（2）in vivoでのがん組織へのHL/ICGの蓄積の観察を行う。各種がんモデルマウスに対して、HL/ICGを静脈内投与した後に、in vivo 蛍光イメージングシステムを用いて、非侵襲的にマウスを外部から観察し、腫瘍へのHL/ICGの蓄積を検討する。
（3）in vivoでのアポトーシス誘導の画像解析を行う。各種がんモデルマウスを作成し、HL投与後、固形腫瘍の組織切片を作成し、TUNEL法およびカスペース免疫染色を用い、HLによる固形腫瘍のアポトーシス誘導とメカニズムをin vivoで解析する。
（4）正常マウスに対するHLおよびICG 含有HLの安全性試験を行う。正常マウス(BALB/c)を用い、①HLおよびHL/ICG単回投与の急性毒性試験を行う。②HLおよびHL/ICG反復投与毒性試験においては、亜急性毒性試験および慢性毒性試験を実施し、長期反復投与における安全性試験を実施する。
（5）in vivoでのがん細胞に対するHL/ICGの光線力学的がん治療効果を検討する。がんモデルマウスに対してICG含有HLを静脈内投与した後に、HL/ICGが集積した腫瘍に非侵襲的に外部から近赤外光をレーザーにより照射する。投与・照射を2週間行い、腫瘍体積および腫瘍重量を測定し、光線力学的治療効果を検討する。
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| Causes of Carryover |
体調不良のため、入退院を3度繰り返した。
研究のまとめの時期の年末では思うような研究活動が出来ずに周囲の皆さんには多大な迷惑をお掛けした。
生じた当該助成金は次年度予算として使用することにし、さらなる研究の発展を目指す。
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