2014 Fiscal Year Research-status Report
ナノ秒電気パルスが癌細胞に誘起する新規ストレス反応を利用した新しい癌治療法の確立
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25350533
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| Research Institution | Kumamoto University |
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Principal Investigator |
諸冨 桂子 熊本大学, パルスパワー科学研究所, 研究支援推進員 (80639435)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | ナノ秒電気パルス / 癌治療 / アポトーシス / ネクローシス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、医療分野における新しい物理的手法として世界的に注目を集めつつあるナノ秒電気パルスを癌治療に応用するための基盤を確立することを目的としており、平成25年度においてはヒト由来培養細胞を用いてナノ秒電気パルスの至適条件の探索や細胞死メカニズムの解析を行った。それに引き続き平成26年度では、治療を視野に入れた新しい電極によるナノ秒電気パルスの印加を試みると共に、細胞死メカニズムのさらなる解析を行った。まず、従来の平板型電極に変わる電極として、タングステンカーバイド製の針を用いた電極を導入した。これを用いて細胞培養液中でナノ秒電気パルスを発生させたところ、50 kV/cmのナノ秒電気パルスの生成が達成できた。次に実際にこの電極によってナノ秒電気パルスヒト癌由来培養細胞に印加したところ、ブレッビングと呼ばれる細胞膜の構造変化を伴う細胞死を観察することができた。現在、電圧や電極間隔を変えた際の細胞応答についてさらに検討を行うと共に、ライブイメージングの手法で細胞応答を経時的に解析することにも取り組んでいる。さらに、ナノ秒電気パルスによる細胞死メカニズムについても新しい知見が得られた。昨年度、HeLa S3へナノ秒電気パルスを作用させるとポリADPリボース形成を伴うネクローシスが生じることを明らかにした。この反応には細胞外カルシウムの存在が必要であるが、細胞外カルシウムが存在しないと、細胞がナノ秒電気パルスに対して耐性となり、さらにナノ秒電気パルスの強度を上げるとネクローシスではなくアポトーシスが起こることを本年度に見出した。このことはナノ秒電気パルスによって生じるカルシウム流入が細胞死の様式を決めているということを強く示唆する新知見である。
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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
この分野における多くの研究では、キュベット型と呼ばれる平板電極が主に用いられてきた。平成26年度の本研究の目的の一つは、将来的な医療応用を視野に入れた針型電極の導入であり、これについてはタングステンカーバイド製の針型電極を用いることで十分な電界強度を達成することができた。さらにこれを使うことで実際に細胞死の誘発を観察することができた。またこの電極を用いたライブイメージング解析にも取り組んでいる。ナノ秒電気パルスの作用機序の理解についても進展があり、カルシウムが細胞死の様式を左右しているという新知見が得られた。
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| Strategy for Future Research Activity |
タングステンカーバイド製の針型電極を用い、電極間隔や電圧を変化させた際の細胞応答を解析するとともに、腫瘍へのナノ秒電気パルスの印加に関する研究を実施する。ナノ秒電気パルスの生体作用の分子機構についても理解を深める。それによってナノ秒電気パルスの癌治療利用の基礎となる情報を得る。
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