2013 Fiscal Year Research-status Report
短パルス光の機械的・音響的作用を用いた血液脳関門の新規制御・評価技術の創出
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25460665
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Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | National Defense Medical College |
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Principal Investigator |
佐藤 俊一 防衛医科大学校(医学教育部医学科進学課程及び専門課程、動物実験施設、共同利用研究, 防衛医学研究センター, 准教授 (90502906)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐藤 泰司 防衛医科大学校(医学教育部医学科進学課程及び専門課程、動物実験施設、共同利用研究, 病院, 講師 (10505267)
川内 聡子 防衛医科大学校(医学教育部医学科進学課程及び専門課程、動物実験施設、共同利用研究, 防衛医学研究センター, 助教 (20506505)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 血液脳関門 / 薬剤輸送 / フォトメカニカル波 / ナノ秒パルスレーザー / エバンスブルー / 光音響イメージング / 薬剤分布 |
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| Research Abstract |
1. フォトメカニカル波（PMW）を用いた血液脳関門（BBB）開通技術の確立
健常ラット脳を対象に，BBBを安全に開通させうるPMWの条件について調べた。頭蓋骨を開窓し，標識薬剤としてエバンスブルー（EB）を尾静脈注射後，開窓部脳表に光吸収体（ターゲット）を置き，フルエンスを変化させてナノ秒パルスレーザーを1パルス照射しPMWを発生させた。4時間後に同ラットを灌流固定して脳を摘出し，漏出したEBの組織内分布を観測した。その結果，EBの漏出はレーザーフレンス0.3 J/cm2（ピーク圧力約41 MPa）以上で発生すること，また0.5 J/cm2（ピーク圧力約66 MPa）以上ではEBの漏出とともに，60%の確率で硬膜下および皮質に出血が生ずることが観測された。これより，健常脳に対してPMWにより肉眼的損傷なくBBBを開通しうる条件が明らかになった。
2. 光音響断層イメージング（PAT）法による脳組織内薬剤動態評価技術の確立
開発した音響的解像度（音響レンズの集束性により解像度を確保する方式の）光音響イメージング装置を用い，健常ラット脳を対象にin vivoにおいて血管およびPMWにより漏出させた薬剤（EB）分布の画像化を試みた。励起波長にはそれぞれ532 nm（酸素化，脱酸素化ヘモグロビンの等吸収点に近い波長），610 nm（EBの吸収ピークに近い波長）を用いた。その結果，血管に関しては直径 50 micron程度の細動脈，細静脈を画像化できることが明らかになった。しかし組織深度2 mm付近では分解能，信号レベルともに低下し，改善が必要である。薬剤分布については，水平方向には正確な画像化ができたものの，垂直（深さ）方向には光音響信号の負圧の影響により実際の分布を再現できず，これを補正するための信号処理が必要であることがわかった。
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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
初年度の計画に関し，フォトメカニカル波（PMW）を用いた血液脳関門（BBB）開通技術の安全性評価，脳深部（> 2 mm）血管の光音響イメージング等に遅れが生じている一方で，2および3年度に計画しているグリオーマの治療実験，臨床応用のための要素技術の開発を先行して進めており，総じておおむね順調に進展していると評価しうる。
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| Strategy for Future Research Activity |
フォトメカニカル波（PMW）を用いた血液脳関門（BBB）開通技術は，グリオーマ治療への応用を目指している。そのための送達薬剤として，定量評価を行いやすい光線力学的治療薬（光感受性薬剤）を想定しているが，より需要の大きい抗がん剤を対象にできないか検討を行いたい。
送達薬剤分布の評価を目的とした光音響イメージング技術については，深部血管の画像化，薬剤深さ分布の画像化になお課題を残していることから，2年度以降も検討を継続したい。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
生じた次年度使用額は1万円以下であり，ほぼ計画通りに使用できたと考えている。2年度以降の使用計画について大きな変更はない。
上記次年度使用額は実験動物の購入に当てる。
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