拡散光イメージングを用いた薬物療法における乳がん微小環境の変化の多面的測定

• 研究課題/領域番号: 17H03591
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 腫瘍診断学
• 研究機関: 埼玉医科大学
• 研究代表者: 佐伯 俊昭 埼玉医科大学, 医学部, 教授 (50201512)
• 研究分担者: 芳澤 暢子 浜松医科大学, 医学部附属病院, 助教 (10402314) ; 山根 登茂彦 埼玉医科大学, 医学部, 准教授 (20526660) ; 上田 重人 埼玉医科大学, 医学部, 助教 (20646947) ; 小倉 廣之 浜松医科大学, 医学部, 助教 (50402285) ; 久慈 一英 埼玉医科大学, 医学部, 教授 (90283142) ; 阪原 晴海 浜松医科大学, 医学部, 教授 (10187031)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2019年度)
• 配分額: 17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円); 2019年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2018年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円); 2017年度: 8,190千円 (直接経費: 6,300千円、間接経費: 1,890千円)
• キーワード: 拡散光スペクトロスコピー / 乳癌 / ヘモグロビン / 水 / 脂肪 / 化学療法 / PET / 微小環境 / 近赤外光イメージング / 癌 / 生体分子 / 放射線

研究実績の概要

我々は乳癌の術前化学療法において、時間分解拡散光スペクトロスコピーイメージング装置(TRS)を用いて、治療前、1-2サイクル後に腫瘍ヘモグロビン濃度(tHb)を 計測し、その減少率が大きい治療反応群は非反応群と比較し て、病理学的完全奏効(pCR)率が高いことを報告した(JNM2016)。腫瘍付近では正常組織に比べて 水分量(water)や 脂肪量(lipid)などに特徴を持つことが報告されている。今回、ブロードバンドなセンシング技術を採用して600－1200nmまで光の波長を広げ、マルチパラメトリックな組織代謝パラメータの測定装置(以下TRS6W)を浜松ホトニクス中央研究所とともに開発し、パイロット研究を実 施した。 (方法)原発性乳癌患者10名を登録し、腫瘍直上と正常乳腺の組織代謝パラメータを測定し、術前化学療法の開始 前および早期(投与数日後、1-2サイクル終了後)に、腫瘍tHb、組織酸素飽和濃度(SO2)、water、lipidの 4項目のマルチ パラメータを同時測定した。 (結果)治療前の腫瘍直上の値と対側正常乳房の値は、tHb (平均27.5±68.9 vs. 14.9±13.9, p =0.01), SO2 (平均 74.6±29.9 vs. 83.1±4.4, p =0.01), water (平均33.1±226.8 vs. 14.9±11.1, p = 0.02), lipid (平均53.7±91.7 vs. 67.3±4.0, p = 0.01)であった。治療開始後2day,1week,および1-2サイクル後のパラメータ変動を表に示した。 (結語)化学療法後、腫瘍tHbとwaterは低下する一方、lipidは上昇する傾向にあった。TRS6Wによる光学的生体機能 の多面的計測により腫瘍の微小環境や薬物の治療効果の特性を可視化できるものと考える。

現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

ブロードバンドなセンシング技術を採用したマルチパラメトリック組織代謝パラメータの測定装置(以下TRS6W)が予定通り開発を進め、臨床研究を実施している。

今後の研究の推進方策

登録した乳がん患者の測定データをまとめ、結果を総括し、論文発表、学会報告をする。

研究成果

• [雑誌論文] Stable tissue-simulating phantoms with various water and lipid contents for diffuse optical spectroscopy. (2019)
  • 著者名/発表者名: Hayashi M, Yoshizawa N, Ueda Y, Mimura T, Ohmae E, Yoshimoto K, Wada H, Nasu H, Ogura H, Sakahara H.
  • 雑誌名: Technol Cancer Res Treat. 巻: 1;18: ページ: 1-5
  • DOI: 10.1177/1533033819830411
  • 査読あり
• [雑誌論文] Early Therapeutic Prediction Based on Tumor Hemodynamic Response Imaging: Clinical Studies in Breast Cancer with Time-Resolved Diffuse Optical Spectroscopy (2019)
  • 著者名/発表者名: Shigeto Ueda and Toshiaki Saeki
  • 雑誌名: Applied sciences 巻: 9(1), 3; ページ: 1-13
  • DOI: 10.3390/app9010003
  • 査読あり / オープンアクセスとしている / 国際共著/国際学会である
• [雑誌論文] Factors affecting measurement of optic parameters by time-resolved near-infrared spectroscopy in breast cancer. (2018)
  • 著者名/発表者名: Yoshizawa N, Ueda Y, Mimura T, Ohmae E, Yoshimoto K, Wada H, Ogura H, Sakahara H
  • 雑誌名: J Biomed Opt. 巻: 23 ページ: 1-6
  • DOI: 10.1117/1.jbo.23.2.026010
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stable tissue-simulating phantoms with various water and lipid contents for diffuse optical spectroscopy. (2018)
  • 著者名/発表者名: Ohmae E, Yoshizawa N, Yoshimoto K, Hayashi M, Wada H, Mimura T, Suzuki H, Homma S, Suzuki N, Ogura H, Nasu H, Sakahara H, Yamashita Y, Ueda Y.
  • 雑誌名: Biomed Opt Express. 巻: 29;9(11): ページ: 5792-5808
  • DOI: 10.1364/boe.9.005792
  • 査読あり
• [雑誌論文] 生体機能イメージングによる癌微小環境の可視化と乳癌治療への新たな展望 (2018)
  • 著者名/発表者名: 上田重人、山根登茂彦、久慈一英、浅野彩、大崎昭彦、佐伯俊昭
  • 雑誌名: 乳癌の臨床 巻: 33 ページ: 83-91
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bevacizumab Induces Acute Hypoxia and Cancer Progression in Patients with Refractory Breast Cancer: Multimodal Functional Imaging and Multiplex Cytokine Analysis. (2017)
  • 著者名/発表者名: De Brouwer S, De Preter K, Kumps C, Zabrocki P, Porcu M, Westerhout EM, Lakeman A, Vandesompele J, Hoebeeck J, Van Maerken T, De Paepe A, Laureys G, Schulte JH, Schramm A, Van Den Broecke C, Vermeulen J, Van Roy N, Beiske K, Renard M, Noguera R, Delattre O, Janoueix-Lerosey I, Kogner P, Martinsson T, Nakagawara A, Ohira M, Caron H, Eggert A, Cools J, Versteeg R, Speleman F
  • 雑誌名: Clinical Cancer Research 巻: 16 ページ: 312-321
  • 査読あり / オープンアクセスとしている / 謝辞記載あり
• [学会発表] 初回導入ホルモン療法による治療層別化への機能イメージングの臨床応用：FDG-PETと拡散光イメージング (2018)
  • 著者名/発表者名: 上田重人、島田浩子、杉谷郁子、杉山迪子、佐野弘、大崎明彦、高橋孝郎、佐伯俊昭
  • 学会等名: 第26回日本乳癌学会学術集会
• [学会発表] 近赤外光6波長と超音波装置による正常乳腺および乳癌の計測 (2018)
  • 著者名/発表者名: 芳澤暢子、小倉廣之、阪原晴海
  • 学会等名: 第26回日本乳癌学会学術集会
• [学会発表] ベバシズマブによる腫瘍低酸素の誘導とがん進展との関連についての核医学的・分子生物学的考察 (2017)
  • 著者名/発表者名: 上田重人、佐伯俊昭、大崎昭彦、竹内英樹、杉谷郁子、廣川詠子、島田浩子、浅野彩、一瀬友希、高橋孝郎、山根登茂彦、久慈一英
  • 学会等名: 日本癌治療学会総会
• [学会発表] Effect of Size and Location of Tumor on Measurement of Optical Parameters of Breast Cancer by Time-Resolved Near-Infrared Spectroscopy (2017)
  • 著者名/発表者名: Nobuko Yoshizawa, Yukio Ueda, Tetsuya Mimura, Etsuko Ohmae, Kenji Yoshimoto, Hiroko Wada, Hiroyuki Ogura, Hatsuko Nasu, Harumi Sakahara
  • 学会等名: 第76回日本医学放射線学会総会
• [学会発表] 近赤外光による乳癌病変の測定に対し光源-検出器間距離が及ぼす影響の検討 (2017)
  • 著者名/発表者名: 芳澤暢子 上田之雄 三村徹也 大前悦子 佳元健治 和田博子 那須初子 浅井はるか 淺野祐子 細川優子 栃久保順平 小倉廣之 阪原晴海
  • 学会等名: 第25回日本乳癌学会学術総会
• [学会発表] 乳癌術前化学療法後のFDG集積の変化と時間分解分光装置と超音波装置で測定した総ヘモグロビン量の変化 (2017)
  • 著者名/発表者名: 芳澤暢子、上田之雄、佳元健治、大前悦子、三村徹也、和田博子、小倉廣之、那須初子、阪原晴海
  • 学会等名: 第57回日本核医学会学術総会
• [学会発表] Factors Affecting Measurement of Optic Parameters by Time-Resolved Near-Infrared Spectroscopy in Breast Cancer (2017)
  • 著者名/発表者名: Nobuko Yoshizawa, Yukio Ueda, Tetsuya Mimura Etsuko Ohmae, Kenji Yoshimoto, Hiroko Wada, Hiroyuki Ogura, Harumi Sakahara
  • 学会等名: The Seventeenth Conference of Peace through Mind/Brain Science
  • 国際共著/国際学会である