過酸化ナノチタン粒子の原子設計と新規ラジカル放射線増感療法の開発

2018 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16K15581
• 研究機関: 神戸大学
• 研究代表者: 佐々木 良平 神戸大学, 医学部附属病院, 教授 (30346267)
• 研究分担者: 荻野 千秋 神戸大学, 工学研究科, 教授 (00313693) ; 佐藤 和好 群馬大学, 大学院理工学府, 准教授 (40437299) ; 沼子 千弥 千葉大学, 大学院理学研究院, 准教授 (80284280) ; 中山 雅央 神戸大学, 医学研究科, 医学研究員 (60582004) ; 赤坂 浩亮 神戸大学, 医学部附属病院, 特命助教 (20707161) ; 犬伏 祥子 (カリヤ) 神戸大学, 医学研究科, 特命助教 (60585959)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: ナノ粒子 / 放射線増感

研究実績の概要

本研究は、放射線増感効果の因子として申請者らが独自に開発したメタルナノ粒子を用いたことである。従来の放射線増感剤として研究されてきた有機物化合物と比べて、メタルナノ粒子は、粒子サイズの操作や粒子表面への抗体修飾が可能といった利便性を有し、新しい放射線増感物質として期待できる。これまで放射線増感効果を有するメタルナノ粒子として、高原子番号ナノ粒子、特に金ナノ粒子の研究が報告されているが、その増感原理はX線と原子との光電効果によるものであるため、光子のエネルギーや粒子サイズの影響が一定しないという問題点があり、現在でも臨床応用には至っていない。それに対して、本研究で使用する過酸化チタンナノ粒子の放射線増感の原理は、放射線照射によってチタン原子－酸素の原子間の結合の結晶構造の変化・崩壊よりヒドロキシラジカルが生成するし、更に持続的に高濃度の過酸化水素を発生する事をCell-free実験系、細胞実験などで確認出来た。その実証としてカタラーゼやグルタチオンなどの抗酸化物質が腫瘍細胞内で持続的に発生していることを証明し得た。その双方の効果により、従来の金ナノ粒子を上回る動物実験での腫瘍増殖抑制効果が確認出来、有用な放射線増感物質に成り得ることが確認出来た。また動物実験での腫瘍への局所注入療法にて腫瘍増殖抑制効果が確認出来る濃度設定において、マウスの体重変化などを指標にした毒性がないことを確認出来た。バイオナノ中腔システムはその生成量が十分確保できず、過酸化チタンナノ粒子に直接表面抗原を付着させる方法に変更した。

研究成果

• [雑誌論文] Predicting the survival of patients with bone metastases treated with radiation therapy: a validation study of the Katagiri scoring system (2019)
  • 著者名/発表者名: Kubota Hikaru、Soejima Toshinori、Sulaiman Nor Shazrina、Sekii Shuhei、Matsumoto Yoko、Ota Yosuke、Tsujino Kayoko、Fujita Ikuo、Fujimoto Takuya、Morishita Masayuki、Ikegaki Junichi、Matsumoto Koji、Sasaki Ryohei
  • 雑誌名: Radiation Oncology 巻: 14(1) ページ: 13
  • DOI: 10.1186/s13014-019-1218-z
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] In?vivo tissue distribution and safety of polyacrylic acid-modified titanium peroxide nanoparticles as novel radiosensitizers (2018)
  • 著者名/発表者名: Morita Kenta、Suzuki Takahiro、Nishimura Yuya、Matsumoto Kazuhisa、Numako Chiya、Sato Kazuyoshi、Nakayama Masao、Sasaki Ryohei、Ogino Chiaki、Kondo Akihiko
  • 雑誌名: Journal of Bioscience and Bioengineering 巻: 126 ページ: 119～125
  • DOI: 10.1016/j.jbiosc.2018.01.012
  • 査読あり
• [雑誌論文] Gold nanoparticles enhance Xーray irradiation?induced apoptosis in head and neck squamous cell carcinoma in?vitro (2018)
  • 著者名/発表者名: Teraoka Shun、Kakei Yasumasa、Akashi Masaya、Iwata Eiji、Hasegawa Takumi、Miyawaki Daisuke、Sasaki Ryohei、Komori Takahide
  • 雑誌名: Biomedical Reports 巻: 9(5) ページ: 2018
  • DOI: 10.3892/br.2018.1142
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ionizing Radiation Enhances Paracellular Permeability Through Alteration of Intercellular Junctions in Cultured Human Lymphatic Endothelial Cells (2018)
  • 著者名/発表者名: Kishimoto Megumi、Akashi Masaya、Kakei Yasumasa、Kusumoto Junya、Sakakibara Akiko、Hasegawa Takumi、Furudoi Shungo、Sasaki Ryohei、Komori Takahide
  • 雑誌名: Lymphatic Research and Biology 巻: 16 ページ: 390～396
  • DOI: 10.1089/lrb.2017.0072
  • 査読あり
• [雑誌論文] Comparison of dosimetric parameters in the treatment planning of magnetic resonance imaging?based intracavitary image-guided adaptive brachytherapy with and without optimization using the central shielding technique (2018)
  • 著者名/発表者名: Nishikawa Ryo、Yoshida Kenji、Ebina Yasuhiko、Omoteda Mayumi、Miyawaki Daisuke、Ishihara Takeaki、Ejima Yasuo、Akasaka Hiroaki、Satoh Hitoaki、Kyotani Katsusuke、Takahashi Satoru、Sasaki Ryohei
  • 雑誌名: Journal of Radiation Research 巻: 59 ページ: 316～326
  • DOI: 10.1093/jrr/rry009
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Transcutaneous carbon dioxide enhances the antitumor effect of radiotherapy on oral squamous cell carcinoma (2018)
  • 著者名/発表者名: Iwata Eiji、Hasegawa Takumi、Ueha Takeshi、Takeda Daisuke、Saito Izumi、Kawamoto Teruya、Akisue Toshihiro、Sakai Yoshitada、Sasaki Ryohei、Kuroda Ryosuke、Komori Takahide
  • 雑誌名: Oncology Reports 巻: 40(1) ページ: 434-442
  • DOI: 10.3892/or.2018.6444
  • 査読あり
• [学会発表] 過酸化チタンナノ粒子の併用による放射線増感治療法の開発 (2018)
  • 著者名/発表者名: 西村 勇哉, 森田 健太, 荻野 千秋, 犬伏 祥子, 佐々木 良平, 近藤 昭彦
  • 学会等名: 第34回日本DDS学会
• [学会発表] 放射線治療のための金ナノ粒子内包分子インプリントポリマーナノゲルの開発 (2018)
  • 著者名/発表者名: 北山 雄己哉, 山田 託也, 木口 健太朗, 吉田 碧衣, 赤坂 浩亮, 西村 勇哉, 五十嵐 一紀, 松本 有, 佐々木 良平, 竹内 俊文
  • 学会等名: 第40回日本バイオマテリアル学会
• [学会発表] Bystander effect of exosomes derived from cervical adenocarcinoma cells in response to irradiation (2018)
  • 著者名/発表者名: Sachiko Inubushi, Yoshiko Fujita, Ryohei Sasaki
  • 学会等名: International Society for Extracellular Vesicles 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Effect of exosome of radiation-induced cervical adenocarcinoma (2018)
  • 著者名/発表者名: Sachiko Inubushi, Yoshiko Fujita, Ryohei Sasaki
  • 学会等名: 第10回日本RNAi研究会 第5回日本細胞外小胞学会
• [学会発表] In situステルス性獲得にもとづく長期血中滞留性金ナノ粒子内包分子インプリントナノゲルの創製 (2018)
  • 著者名/発表者名: 北山 雄己哉, 山田 託也, 赤坂 浩亮, 西村 勇哉, 五十嵐 一紀, 松本 有, 佐々木 良平, 竹内 俊文
  • 学会等名: 第40回日本バイオマテリアル学会