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微小気泡を利用したナノ粒子放射線増感治療法の高効率化

研究課題

研究課題/領域番号 21K07643
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分52040:放射線科学関連
研究機関神戸大学

研究代表者

中山 雅央  神戸大学, 医学研究科, 医学研究員 (60582004)

研究分担者 石原 武明  神戸大学, 医学部附属病院, 特命講師 (10546477)
椋本 成俊  神戸大学, 医学部附属病院, 特命助教 (70634278)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
キーワードマイクロバブル / 超音波 / 放射線治療 / ナノ粒子 / 放射線増感剤
研究開始時の研究の概要

放射線治療は主要ながん治療法の1つであるが、進行癌や放射線抵抗性癌には効果が低いという欠点があり、そのような腫瘍に対しては放射線単独では治癒へ導くことが難しい。そこで放射線の効果を高める放射線増感剤として金属ナノ粒子やマイクロバブルが注目されている。本研究では、金属ナノ粒子とマイクロバブルを組み合わせることにより、これらの放射線増感作用が相乗的に増強するかどうかを検討する。

研究実績の概要

本年度は昨年度に引き続きマイクロバブル・超音波照射とナノ粒子を併用することにより放射線治療の効果が増強されるかどうかを膵がん細胞株を用いた細胞実験で検証を行った。昨年度までの結果や先行研究にて治療条件による併用効果の違いが示唆されているため、それを探索するために本年度は昨年度とは大きく異なる条件で検討を行った。X線照射には実臨床で使用されている治療装置リニアックからの高エネルギー6MV-X線を使用、ナノ粒子には高原子番号の金ナノ粒子を使用した。ヒト膵がん細胞株MIAPaCa2に対してマイクロバブル・超音波、金ナノ粒子、X線で治療を行い、MTSアッセイ・コロニーアッセイにて細胞生存率を評価した結果、三者併用治療による有意な相乗効果は見られなかった。マイクロバブルと超音波照射のみで治療した細胞群において、その治療直後にトリパンブルーで染色したところ、多くの細胞死が観察された。このことから、マイクロバブル・超音波照射の時点ですでに細胞死が起こっており、期待していた細胞膜への穿孔が起こらず、結果としてナノ粒子の細胞内への取り込みが増加せずにX線+ナノ粒子の増強効果も得られなかったと推察される。この結果は昨年度までに得られたチタンナノ粒子を用いた結果とも一致する。
本研究課題では超音波照射の条件として実臨床で使用される設定値の範囲でしか検討を行えなかったことが課題として考えられる。本研究の結果からナノ粒子との併用効果を得るためには細胞死を起こさない最適な超音波照射条件とマイクロバブル濃度の設定が必要であることが示唆される。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

全体を通してポジティブな結果は得られなかったものの、計画していた実験自体は概ね完遂できた。研究成果としての論文発表に時間がかかっている。

今後の研究の推進方策

本研究課題で得られた結果の論文発表に向けて現在国際学術雑誌に投稿中である。

報告書

(3件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (5件)

すべて 2023 2022 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件)

  • [国際共同研究] RMIT University(オーストラリア)

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [雑誌論文] In Vitro Radioenhancement Using Ultrasound-Stimulated Microbubbles: A Comparison of Suspension and Adherent Cell States2023

    • 著者名/発表者名
      McCorkell Giulia、Nakayama Masao、Feltis Bryce、Piva Terrence J.、Geso Moshi
    • 雑誌名

      Radiation

      巻: 3 号: 3 ページ: 153-164

    • DOI

      10.3390/radiation3030013

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Ultrasound-Stimulated Microbubbles Enhance Radiation-Induced Cell Killing2022

    • 著者名/発表者名
      McCorkell Giulia、Nakayama Masao、Feltis Bryce、Piva Terrence、Geso Moshi
    • 雑誌名

      Ultrasound in Medicine & Biology

      巻: 48 号: 12 ページ: 2449-2460

    • DOI

      10.1016/j.ultrasmedbio.2022.07.001

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Radiation Dose Enhancement Effects on Pancreatic Cancer Cells by Ultrasound-Stimulated Microbubbles2023

    • 著者名/発表者名
      Masao Nakayama, Ayaha Noda, Hiroaki Akasaka, Takahiro Tominaga, Giulia McCorkell, Moshi Geso, Ryohei Sasaki
    • 学会等名
      International Conference on Medical Physics (ICMP) 2023
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] マイクロバブル超音波造影剤による放射線治療増感効果の検討2023

    • 著者名/発表者名
      中山雅央、野田文葉、赤坂浩亮、富永孝宏、佐々木良平
    • 学会等名
      日本放射線腫瘍学会(JASTRO)第36回学術大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2024-12-25  

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