Development of new technologies for observation, biopsy, and treatment of peripheral airway lesions by medical-engineering collaboration

2024 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 24K02537
• Research Institution: Jikei University School of Medicine
• Principal Investigator: 木下 智成 東京慈恵会医科大学, 医学部, 講師 (30573406)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高橋 祐介 東京慈恵会医科大学, 医学部, 講師 (00445214) [Withdrawn] ; 浦野 泰照 東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 教授 (20292956) ; 大塚 崇 東京慈恵会医科大学, 医学部, 教授 (40306717) ; 下田 将之 東京慈恵会医科大学, 医学部, 教授 (70383734) ; 岡 潔 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 関西光量子科学研究所 量子応用光学研究部, 上席研究員 (80354661)
• Project Period (FY): 2024-04-01 – 2029-03-31
• Keywords: 極細径ファイバースコープ / 腫瘍蛍光プローブ / 末梢気道 / 原発性肺癌

Outline of Annual Research Achievements

＜極細径ファイバースコープ（LYU）に関する研究＞
LYUの臨床応用に向けて、LYUの外径を0.72mmへさらに細径化し、この新LYUと生検鉗子が同時並行挿入が可能な２孔式ガイドシースを作成した。本学にて臨床研究を申請し、肺癌患者の切除肺に新LYUと生検鉗子を２孔式ガイドシースを通じて実際の気道内に挿入し、末梢気道病変を視認しながら的確に生検することが可能であった。同時並行挿入による操作性の問題点、視野の確保など様々な点が問題点となったが、今後症例を重ねることで改善していく予定である。
＜腫瘍特異的蛍光プローブの開発＞
昨年度前半に原発性肺癌に多く発現しているシステインプロテアーゼXを標的とした蛍光プローブYを共同開発することに成功した。このXは本学で過去に切除された肺癌、特に肺腺癌症例において、その腫瘍細胞の少なさと細胞密度の小ささ故に術中に触知が困難であろうと推察されるすりガラス陰影を伴う肺腺癌において有意に発現が高いことが、免疫染色により同定された。この結果を踏まえ、本学にてYによる肺腺癌（ex vivo）の染色を試みた。まだ１症例だけであるが、腫瘍部と非腫瘍部に明確な蛍光強度の差を認めた。今後、症例を重ねることでプローブ濃度や染色時間などを検討していく予定である。

Current Status of Research Progress

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

Reason

初年度には極細径ファイバースコープの改良、２孔式ガイドシースの開発、腫瘍蛍光プローブYの開発、Y励起専用のレーザー（488nm）および画像処理フィルターの開発で予定より多くの研究費が必要となったが、５か年計画でみた初年度の進捗としては十分であると考える。上記、臨床研究を進めて症例数を増やすことが２年目の目標であり、そのための準備期間としては十分な方向性を決められた初年度であった。

Strategy for Future Research Activity

極細径ファイバースコープと腫瘍蛍光プローブは現在、現在別々の臨床研究を組んで、切除肺を用いて研究を進めているが将来的にはこれらの技術を統合していく予定である。２０２５年度は臨床研究をすすめて症例数の蓄積と改良すべき点の探索などを行い２０２６年度以降の技術統合に結び付ける予定である。
またXをターゲットとしたプロドラッグ化抗がん剤の開発も同部実験レベルから本年度随時始めていく予定である。
さらに極細径ファイバースコープに関しては、臨床現場において本研究計画に記した事項以外のメリットも考えられるため、それらを模索すべく切除肺を用いて研究を進めていく予定である。

Causes of Carryover

東京大学薬理学教室と腫瘍の蛍光化の研究を進める過程で、より悪性腫瘍に特異的に発現している可能性があるCalpainというたんぱく分解酵素に注目するようになった。このCalpainと反応すると蛍光発色するプローブＡも同教室は開発している。これまでに肺癌細胞でのCalpain発現を確認した論文は散見されるが、具体的に肺癌のどのような組織型、また腫瘍内のheterogeneityを考察した報告はない。そこで、本学でこれまでに外科で切除され肺癌症例のパラフィン固定切片を抗Calpain抗体で免疫染色しCalpainの発現を確認している。同時に蛍光プローブＡを励起させるための波長488nmのレーザー源が必要となったため、前倒しの助成でレーザー源を購入した。なお、他の研究助成と合わせてレーザー源を購入した。来年度、特定臨床試験を始めていくに当たり、現時点で必要と判明している物品の購入は本年度に他の研究助成で購入しているため、予定通り後年度以降も研究目標を達成可能である。