ナノテクノロジーを用いた口腔悪性腫瘍の治療への検討

2011 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 22592104
• Research Institution: Kanagawa Dental College
• Principal Investigator: 三好 代志子 神奈川歯科大学, 歯学部, 講師 (70288075)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 窪田 展久 神奈川歯科大学, 歯学部, 講師 (20234495) ; 鈴木 健司 神奈川歯科大学, 歯学部, 講師 (80350536)
• Keywords: 光触媒酸化チタン / ナノテクノロジー / 口腔悪性腫瘍 / 癌治療 / 光照射

Research Abstract

TiO_2は防汚・脱臭・消臭、殺菌の応用により、医学材料や医療機材における殺菌や抗菌効果として院内感染防止の床や壁や手術室の空気清浄へ用いられた。大腸菌、緑膿菌、MRSA等に対して光照射後の殺菌率ほぼ100%の効果が得られている。癌治療や癌予防への応用等、医学、医療に関連する周辺領域での効果の可能性や実現性への検討が始まってきている。歯科領域では変色歯の漂白、義歯の抗菌、合着セメントなどへの応用が試みられている。本研究では、TiO_2を用いて口腔悪性腫瘍などの治療への応用の可能性を考え、TiO_2と抗癌剤等の薬剤が組織への感受性を調整するモデル的効果が期待できることと、病変部にTiO_2と抗癌剤等の薬剤の特性が効果的に利用すれば新しい治療展開が開けることが明らかになって、癌治療の局所化も期待できる。これをもとに爾科領域悪性腫瘍に応用するに際して検討を進めている。
1)1)ヌードマウスの皮下にヒト口腔扁平上皮癌細胞を移植し腫瘍形成した後、腫瘍が0.5cmの時にTiO_2を腫瘍に導入し、3日後に腫瘍に光を照射する。無処置群、TiO_2単独群、光照射単独群、TiO_2+光照射群についてその後の腫瘍の増殖を比較検討した。
2)腫瘍内導入されたTiO_2の分布や光照射後の腫瘍や正常組織の状態を病理組織学的に検討した。TiO_2が、組織内でどのように反応変化を示すか光照射On-Offによりコントロール出来るかを試す。さらに、TiO_2光照射を受けるとその部で活性酸素やフリーラジカルが腫瘍組織内で発せすることよりフリーラジカルを経時的に測定と腫瘍との相関とを検討した。
3)TiO_2を導入し腫瘍組織内の血管新生を光照射単独群、TiO_2+光照射群に分け免疫組織学的(CD31など)に比較検討した。
TiO_2の光触媒反応により、活性酸素分子種(・O_2^-)、(H_2O_2・)を生成する。光触媒の抗腫瘍効果は、これらの活性酸素分子種の癌細胞に与えた刺激、フリーラジカルによるいわゆる環境ストレスによるものと予想される。適度な酸化ストレスはアポトーシスを誘導するか。過度の酸化ストレスはネクローシスを誘導するかを検索し、それらのアポトーシス関連遺伝子(漁PK、ASK1、JNK、p38、Bc1-2、TRAF2)との関連も検討する。TiO_2反応により(・O_2^-)(H_2O_2・)と(・OH)の生成は、TiO_2使用量と光照射時間とともに進行している。そこで口腔領域癌細胞に対しTiO_2と抗腫瘍効果のメカニズムを解明している。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

研究期間内に、1)TiO_2により口腔領域癌細胞株を用いてin vitroびin vivoにおいて導入しその直後に光照射することで細胞内の光化学反応を励起させることにより、口腔領域癌細胞株への殺細胞効果や抗腫瘍効果のメカニズムを検討する。
2)TiO_2の作用により、マウス皮下に移植した口腔領域癌の成長を抑制と腫瘍内血管新生を抑制することを確認する。
3)TiO_2により前癌病変への光触媒による癌化予防の検討を行う。を終了している。

Strategy for Future Research Activity

データーの整ったものからまとめ国内外で発表(学会・論文)をする。
現研究時点において動物実験や分子生物学的と病理組織学的実験は軌道に乗っているので特に問題はない。