| Project/Area Number |
19K22978
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 90:Biomedical engineering and related fields
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| Research Institution | Tokyo University of Pharmacy and Life Science |
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Principal Investigator |
根岸 洋一 東京薬科大学, 薬学部, 教授 (50286978)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高橋 葉子 (遠藤葉子) 東京薬科大学, 薬学部, 助教 (30453806)
濱野 展人 東京薬科大学, 薬学部, 助教 (80708397)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2022-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2019: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
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| Keywords | 光音響 / 血管病変 / 酸素飽和度 / ナノバブル |
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| Outline of Research at the Start |
現在、血管病変の早期診断を目的として、光音響（PA）イメージング法に基づいた高精度なPA造影剤の開発が求められている。本研究では、超音波（US）造影ガス封入リポソーム（BL）の基盤技術に光音響技術を新たに融合させることで、血管病変の標的化診断治療に資するPA造影剤を搭載した新規PABLを開発し、PA法とUS併用による非侵襲的なセラノスティクスシステム（診断と治療）の創製を目指す。実際にがんや虚血モデルを用いて本システムの有用性を検証する。新規開発の光音響BLは、高い光音響効果を有する化合物のBLへの搭載により、深部組織の高精度診断と治療の両機能を有した革新的セラノスティクス製剤の創製が期待できる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
現在、血管病変の早期診断を目的として、光音響（PA）イメージング法に基づいた高精度なPA造影剤の開発が求められている。本研究では、超音波（US）造影ガス封入ナノバブル（NB）の基盤技術に光音響技術を新たに融合させることで、血管病変の標的化診断治療に資するPA造影剤を搭載した新規PANBを開発し、PA法とUS併用による非侵襲的なセラノスティクスシステム（診断と治療）の基盤構築を目指す。
本年度では、PAイメージングに使用する際のPA応答性ナノ粒子の検出深度や感度及びin vivoでの評価系の構築を目的とし検討した。PA造影剤として脂溶性カルボシアニン色素であるDiRを用い、DiR搭載ナノ粒子を作製した。食用鶏肉をイメージングファントムとして利用し、DiR搭載ナノ粒子を充填した直径1 mmのシリコンチューブを食用鶏肉に挟みこみ、DiR搭載ナノ粒子の検出深感度及び深度について検討した。PAを発生させる光源としては、ヘモグロビンに由来する血液が可視化できる850 nm及びDiRに応答する750 nmを同時に照射するLEDレーザーを用いた。結果、DiR濃度30μg/mL以上においてDiR特異的なシグナルを検出でき、本シグナルはおよそ1.5 cmの深さで良好なシグナルを得ることができた。次に担がんモデルマウスにDiR搭載ナノ粒子を投与した結果、DiR搭載ナノ粒子により腫瘍表面の血管を描出することが可能となった。また750 nmと850 nmという異なる2波長を用いることで、下肢虚血モデルマウス下肢部の酸素飽和度イメージングを試みたところ、左下肢の虚血部位における酸素飽和度の低下が描出できた。以上よりPA応答性ナノ粒子及びPAイメージング法を用いることで、血管病変部位の可視化が可能となった。今後、ＰA応答性ナノバブルを作製することで、PA法とUSを併用した血管病変部位へのセラノスティクスシステム構築に向け検討を進める予定である。
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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
今年度は、PAイメージングに使用する際のPA応答性ナノ粒子の検出深度や感度及びin vivoでの評価系の構築を目的とし検討した。ファントムを利用することで、DiR搭載ナノ粒子の検出感度及び深度を明らかとした。更にin vivoにおける評価系の構築に関し、担がんモデルマウス及び下肢虚血モデルマウスを用いて検討を行なったところ、DiR搭載ナノ粒子による血管組織の可視化並びに、下肢虚血部位における酸素飽和度の低下をPAイメージングにより確認できた。本結果より、PA応答性ナノ粒子及びPAイメージング法を用いることで、PAを利用した血管病変部位の評価が可能であることが示唆された。以上のことから、本研究は順調に進捗していると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度計画では、下記項目について検討を行う。
１ PA造影剤搭載標的化ナノバブルの調製とin vivoでの評価 PA応答性ナノ粒子に超音波造影ガスを内封することでPAナノバブル (PANB)の調製を行なう。加えて、より正確な描出を可能とするためにがん及び下肢虚血部位標的化NBの調製も試みる。具体的にはがん及び下肢虚血部位に標的指向性を有する抗体を表面修飾した抗体修飾NBを調製する。さらに病変部位への到達性を考慮して、NBを高速ミキサー法により攪拌することで粒子径100 nm程度のNBを調製する。これにより、より多くのNBが深部組織に集積することで、光音響効果の増強が得られるかを検証する。
2．光音響NBによるセラノスティクスシステムの構築
1. で作製したPA応答ナノバブルのUS及びPAイメージング能の評価を、担がんモデルマウス及び下肢虚血モデルマウスを用いて評価する。US及びPAイメージングにより病変部位を確認した後に、治療薬物を搭載したPA応答性ナノバブル投与後、集束超音波を疾患部位へと照射することで治療効果に関する検討を進める。同時に超音波照射に伴うバブルの崩壊性とPA造影剤の組織内分布をPAイメージング装置で描出可能か否かについても検討を加え、血管病変部位に対するセラノスティクスシステム構築の可能性を明らかとする。
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