2014 Fiscal Year Research-status Report
がん指向性多機能型カーボンナノチューブの音響化学活性化を利用した新規治療法の開発
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26350550
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| Research Institution | Yokohama College of Pharmacy |
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Principal Investigator |
深井 俊夫 横浜薬科大学, 薬学部, 教授 (10057755)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
弓田 長彦 横浜薬科大学, 薬学部, 教授 (40191481)
岩瀬 由未子 横浜薬科大学, 薬学部, 講師 (00521882)
梅村 晋一郎 東北大学, その他の研究科, 教授 (20402787)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 音響化学療法 / 機能性カーボンナノチューブ / 超音波 / 活性酸素 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
癌治療に広く用いられている化学療法は、癌細胞（または組織）を正常細胞（または組織）と識別してアタックする能力において充分ではなく、このため、その現状における副作用は、臨床的に望ましいレベルに必ずしもとどまっていない。一方、波動の性質を利用して、物理的に限定した領域に作用を発生させて治療効果を得るアプローチとしては、超音波の応とがある。超音波は、化学作用を誘発し、深部にまで到達させることができ、集束して照射できるという長所を有している。また、機能性フラーレンおよび機能性カーボンナノチューブが、光化学的励起し活性酸素を産生数ことが報告されている。我々は、これまでの基礎研究により、ナノ粒子であるフラーレン誘導体が超音波照射により顕著な抗腫瘍効果を発生することを発見した。上記薬物の薬物単独による毒性は、従来の抗癌剤に比べて無視できるほど小さく、また、超音波の集束性により超音波焦域外における音響化学効果発生を原理的にさらに小さく抑えることができるので、超音波を集束した患部以外における副作用が実質的に無視できる治療の実現を期待することができる。そこで、本研究では、従来の治療法の技術的な限界を克服することを目的に、遠隔作用力を持つ外部エネルギーである超音波と音響化学的に抗腫瘍活性化する水溶性の機能性カーボンナノチューブを組み合わせた新たな腫瘍ターゲティングシステムの開発を行うことを目的とした。本年度は、超音波単独、または機能性カーボンナノチューブとの併用による単離腫瘍細胞に対する殺細胞作用の増強を確認した。さらに、活性酸素種消去剤添加の超音波と機能性カーボンナノチューブ併用による殺細胞作用に対する影響を検討したところ、一重項酸素の消去剤であるヒスチジンの添加が、超音波と水酸化フラーレン併用処置の殺細胞効果を著しく抑制することを認め、その殺細胞作用機序においける一重項酸素の関与を推定した。
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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
これまでに、機能性カーボンナノチューブの一つであるポリエチレングリコール（PEG）修飾カーボンナノチューブを選び、その音響化学活性を調べた。超音波単独、またはPEG修飾カーボンナノチューブの併用による単離腫瘍細胞に対する殺細胞作用をトリパンブルー排除法によって確認した。超音波と併用することにより殺細胞効果が発現、または増強されるナノ粒子をスクリーニングした結果、PEG修飾カーボンナノチューブで優れた増強効果を認めた。超音波の作用には物理作用と、キャビテ-ションを介して発生する活性酸素種による化学作用とがあると推定されるため、活性酸素種消去剤添加の超音波と機能性カーボンナノチューブ併用による殺細胞作用に対する影響を検討した。OHラジカルの消去剤であるマンニトールとスパーオキサイドラジカルの消去剤であるSODは併用による殺細胞効果に対し有意な抑制作用を示さなかったのに対し、一重項酸素の消去剤であるヒスチジンの添加が、超音波とPEG修飾カーボンナノチューブ、またはPEG修飾カーボンナノチューブ併用処置の殺細胞効果を著しく抑制することを認めた。以上の所見より超音波と水酸化フラーレン併用による殺細胞作用機序において一重項酸素の関与を確認した。
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| Strategy for Future Research Activity |
音響化学的な細胞のダメージ部位として細胞膜が考えられている。マロンジアルデヒド（malondialdehyde: MDA）は細胞膜の脂質過酸化分解生成物の一つであり、細胞膜脂質過酸化の主要なマーカーとしてよく用いられる。今回の研究ではMDAの形成を測定することにより超音波とPEG修飾カーボンナノチューブ併用による過酸化脂質の産生増強を調べる。超音波単独、またはPEG修飾カーボンナノチューブの併用による単離腫瘍細胞に対する細胞膜脂質過酸化を確認する。超音波の作用には活性酸素種による化学作用があると推定されるため、活性酸素種消去剤添加の超音波とPEG修飾カーボンナノチューブ併用による脂質過酸化作用に対する影響を検討する。超音波照射による水溶液中での活性酸素生成を電子スピン共鳴(ESR)により測定する。活性酸素に特異的なスピントラップ剤による生成量の測定と消去剤による阻害効果により一重項酸素の関与を推定する。横浜薬科大学では、申請した研究内容を行うための電子スピン共鳴などの機器設備はほぼ完備されている。そのために、今回の研究経費は消耗品、実験動物の購入、成果の論文掲載費および学会等での発表に関わる旅費に当てられる予定である。
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