血管内皮細胞に対する光線力学療法の基礎的研究

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13671849
• 研究機関: 大阪市立大学
• 研究代表者: 尾花 明 大阪市立大学, 大学院・医学研究科, 助教授 (40194625)
• 研究分担者: 中島 進 帯広畜産大学, 保健管理センター, 教授 (70091577) ; 郷渡 有子 大阪市立大学, 大学院・医学研究科, 助手 (80305630)
• キーワード: 光線力学療法 / ATX-S10 / Verteporfin / 血管内皮細胞 / 網膜色素上皮細胞 / アポトーシス / ネクローシス / 脈絡膜新生血管

研究概要

光感受性物質ATX-S10(以下ATX)とVerteporfin(以下BPD)の殺細胞効果をMTS Assayで評価した。薬剤に5分間暴露後培養液に薬剤を残した状態でレーザー照射を行う短時間暴露PDT群と、60分以上暴露後培養液から薬剤を除いた状態で照射を行う長時間暴露PDT群に分けた。PDT効果は薬剤濃度とレーザー照射量に依存したが、死細胞率90%となる照射量と薬剤濃度は、ヒト皮膚微小血管内皮細胞(CryoHMVEC-Ad)では短時間暴露群50J/cm^2,ATX6.3μg/ml, BPD0.04μg/ml、長時間暴露群50J/cm^2,ATX50.0μg/ml, BPD0.04μg/mlであった。ただし培養液中の血漿濃度をあげれば必要量は上昇した。サル網脈絡膜血管内皮細胞(CRL-1780)では、短時間暴露群100J/cm^2,ATX100μg/ml, BPD0.08μg/mlであった。ヒト網膜色素上皮細胞(ARPE-19)と血管内皮細胞の視細胞率を比較すると、ATX短時間暴露群で血管内皮細胞の視細胞率が色素上皮よりも有意に高かったが、他の治療条件やBPDでは両者の差はなかった。また、両薬剤の細胞内取り込み量と細胞内局在を蛍光法で検討したところ、BPDはATXよりはやく細胞内に取り込まれた。ATXは主としてライソゾームに、BPDは細胞質全体に分布した。以上より、PDT効果はBPDの方がATXより高かった。この理由として細胞内取り込み速度と分布の違い等が考えられた。ATXで色素上皮細胞より血管内皮細胞が選択的に傷害されることが明らかになったが、色素上皮細胞にも薬剤は取り込まれるため、色素上皮細胞障害なしに血管内皮細胞を障害することはできなかった。
細胞死形態をTUNEL染色と走査レーザーサイトメーターで観察したところ、短時間暴露群では主としてネクローシスが、長時間暴露群ではアポトーシスがみられた。このことから薬剤が細胞膜周囲にある場合はネクローシスが、ライソゾームに集積すればアポトーシスが起こりやすいと考えられた。
以上の結果から、色素上皮障害を完全に抑えて血管内皮のみを障害することは困難と考えられたので、色素上皮細胞の不要な障害を回避するためのレーザー照射法の改良を考案した。すなわち走査レーザー検眼鏡にPDT用の励起レーザーを導入し、照射範囲を任意形状に限定して目標部位周囲には励起光が照射されない装置を開発した。サル眼にATX8mg/kgを投与後、この装置で治療すれば5J/cm^2の照射量で余分な色素上皮障害を来すことなく目標部位の脈絡膜血管閉塞が得られた。

研究成果

• [文献書誌] Satosi Nagata, Akira Obana, Yuko Gohto, Susumu Nakajima: "Necrotic and apoptotic cell death of human malignant melanoma cells following photodynamic therapy using an amphiphilic photosensitizer, ATX-S10(Na)"Lasers in Surgery and Medicine. (印刷中). (2003)
• [文献書誌] Akira Obana, Yuko Gohto: "Scanning laser system for photodynamic therapy of choroidal neovascularization"Lasers in Surgery and Medicine. 30. 1-6 (2002)
• [文献書誌] 尾花明, 郷渡有子, 中島進, 阪田功, 宮木末雄: "眼科領域における光線力学療法"レーザー学会学術講演会第22年次大会講演予稿集. 219-220 (2002)
• [文献書誌] 郷渡有子, 尾花明, 中島進: "眼科における新しいレーザー医療-最新技術を応用した診断と治療法の紹介-"日本レーザー医学会誌. 22. 200 (2002)
• [文献書誌] Akira Obana, Yuko Gohto, Susumu Nakajima: "Subcellular localization of three photosensitizers in vascular endothelial cells"Clinical and Basic Applications of Photodynamic Medicine. IPA 8^<th> World Congress of Photodynamic Medicine. Abstract. 66 (2001)
• [文献書誌] Yuko Gohto, Akira Obana, Yufang Huang, Susumu Nakajima: "In Vitro Photodynamic Effects of ATX-S10(Na) and Mode of Death of Vascular Endothelial Cells"Clinical and Basic Applications of Photodynamic Medicine. IPA 8^<th> World Congress of Photodynamic-Medicine. Abstract. 66 (2001)
• [文献書誌] Yuko Gohto, Akira Obana, Yufang Huang, Susumu Nakajima: "In vitro photodynamic effects of ATX-S10(Na) and mode of cell death on vascular endothelial cells"Investigative Ophthalmology and Visual Science. 42. 436 (2001)
• [文献書誌] Akira Obana, Yuko Gohto, Susumu Nakajima: "Subcellular localization of three different photosensitizaers in vascular endothelial cells"Investigative Ophthalmology and Visual Science. 42. 437 (2001)
• [文献書誌] Akira Obana, Yuko Gohto, Susumu Nakajima: "Subcellular localization of ATX-S10(Na) in vascular endothelial cells"14^<th> World Congress of The International Society for Laser Surgery and Medicine. (CD-R). (2001)
• [文献書誌] 尾花 明: "PDTハンドブック光線力学療法のアドバンストテクニック 6.加齢黄斑変性に対するPDTの適応と実際"医学書院(監修加藤治文, 編集奥仲哲弥). 101 (2002)
• [文献書誌] Akira Obana: "Photodynamic therapy of ocular diseases. PDT for experimental choroidal neovascularization using ATX-S10(Na)"Lippincott Williams & Wilkins, ed. ES Gragoudas, JW Miller, L Zografos (編集印刷中). (2003)