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2022 年度 実施状況報告書

過酸化チタンナノ粒子と腫瘍標的エクソソームで運搬する新規免疫放射線増感療法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 21K07594
研究機関神戸大学

研究代表者

西村 英輝  神戸大学, 医学研究科, 客員准教授 (80444610)

研究分担者 佐々木 良平  神戸大学, 医学部附属病院, 教授 (30346267)
赤坂 浩亮  神戸大学, 医学研究科, 非常勤講師 (20707161)
荻野 千秋  神戸大学, 工学研究科, 教授 (00313693)
小林 加奈  神戸大学, 医学部附属病院, 助教 (70433282)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
キーワードナノ粒子 / 放射線増感 / エクソソーム
研究実績の概要

我々は放射線と併用することで大量の活性酸素を産生し、放射線増感効果を著明に増加させる過酸化チタンナノ粒子の開発に成功し、世界的にも先駆的な立場で過酸化チタンナノ粒子を利用した放射線増感剤の開発に取り組んでいる。腫瘍細胞への特異的集積性の検討に関して、がん幹細胞に高発現しているCD44を認識する抗体と過酸化チタンナノ粒子を結合させることに成功し、CD44陽性細胞とCD44陰性細胞を用いたin vitroの実験系において腫瘍集積性の評価を行った。蛍光顕微鏡によるCD44陽性細胞またはCD44陰性細胞へのナノ粒子の取り込みを評価し、CD44陽性細胞内への有意なPMAP-過酸化チタンナノ粒子の取り込み量の増加を認めた。腫瘍増殖抑制効果の検討に関して、PMAP-過酸化チタンナノ粒子と放射線の併用効果をコロニーアッセイにより評価した。CD44陽性細胞においては、PMAP-過酸化チタンナノ粒子と放射線を併用することにより放射線単独または過酸化チタンナノ粒子単独よりも有意な腫瘍増殖抑制効果を認めた。これらの検討により、CD44を高頻度に発現するがん細胞へのPMAPを介して高効率な過酸化チタンナノ粒子の輸送に成功した。放射線照射されたMIAPaCa-2細胞由来のエクソソームを添加した細胞を用いると、肝転移巣形成モデルマウスにおける肝転移巣形成が抑制されることに加え、細胞から放出されたエクソソームが細胞の遊走能を低下させることを明らかにした。これらの結果を踏まえ、エクソソームのマイクロアレイ解析結果から、非照射細胞由来のエクソソームと比較し、照射細胞由来のエクソソームにて有意に発現量が変化しているマイクロRNAを遊走能、転移能制御の関連候補分子として抽出した。

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

助成期間を通して、過酸化チタンナノ粒子とPMAPの融合に成功した。新型コロナウイルスの感染流行による行動制限のため、動物を用いた検討は実施できなかった。しかし、上記のin vitroの結果により、本申請期間中の目標はほぼ達成できたと言える。昨年度は、肝転移形成モデルマウスを用いたエクソソームによる肝転移形成制御実験結果およびエクソソームの添加によるMIAPaCa-2細胞の遊走能変化の検討実験を通して、細胞の遊走能および転移能制御に関連するマイクロRNAの候補を抽出することができ、当初の実験計画と比較してもおおむね順調である。今年度の実験では、これらの効果の細胞種依存性の有無の検討に加え、抽出したマイクロRNAに着目しターゲット分子を同定することで、エクソソームの細胞遊走能・浸潤能および転移巣形成制御の分子機序の詳細な検討を行う予定である。

今後の研究の推進方策

昨年度には、コロナウイルス感染症の影響もあり、十分な動物実験が実施できなかった。
そのため、今後には、本治療法のインビボでの有用性を明らかにしていきたい。
エクソソームが浸潤能に与える効果についても検討を行うため、MIAPaCa-2細胞に対してinvasion assayを行う。非照射細胞と比較して照射細胞由来のエクソソーム内にて有意に発現量が変化したマイクロRNAのmimicを細胞にtransfectionさせ、細胞の遊走能・浸潤能変化を検討し、細胞の遊走能・浸潤能を最も低下させたマイクロRNAを検索する。検索したマイクロRNAのターゲット分子をTargetScanやmiRtarbaseなどのデータベースを用いて同定し、マイクロRNAによる細胞内でのターゲット分子の発現量変化を生化学的手法で解析する。さらに、エクソソームによる細胞の遊走能・浸潤能制御の効果が、細胞種に依存的か否かをBxPC3やPanc-1などの細胞株を用いて同様の実験を行うことで検討する。分子機構の検討において、必要であれば、同定した関連分子を過剰発現/ノックアウトした膵がん細胞株をヌードマウスの脾臓へ注入して肝転移形成マウスモデルを作成し、解剖後に取り出した脾臓および肝臓組織に対し、HE染色および免疫染色を行い、腫瘍形成率や生存率等の解析を行うこととする。

次年度使用額が生じた理由

助成期間を通して、過酸化チタンナノ粒子とPMAPの融合に成功した。新型コロナウイルスの感染流行による行動制限のため、動物を用いた検討は実施できなかった。しかし、上記のin vitroの結果により、本申請期間中の目標はほぼ達成できたと言える。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 1件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (3件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Prognostic Value of Radiomics Analysis of Skeletal Muscle After Radical Irradiation of Esophageal Cancer2023

    • 著者名/発表者名
      IWASHITA KAZUMA、KUBOTA HIKARU、NISHIOKA RIKU、EMOTO YUKI、KAWAHARA DAISUKE、ISHIHARA TAKEAKI、MIYAWAKI DAISUKE、NISHIBUCHI IKUNO、NAGATA YASUSHI、SASAKI RYOHEI
    • 雑誌名

      Anticancer Research

      巻: 43 ページ: 1749~1760

    • DOI

      10.21873/anticanres.16328

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Ligation of the ethmoid arteries in superselective intra‐arterial infusion of cisplatin for advanced maxillary sinus cancer fed by the ophthalmic artery2023

    • 著者名/発表者名
      Tamagawa Kotaro、Shinomiya Hirotaka、Okada Takuya、Tatehara Shun、Teshima Masanori、Sasaki Ryohei、Nibu Ken‐ichi
    • 雑誌名

      Head & Neck

      巻: 45 ページ: E16-E24

    • DOI

      10.1002/hed.27341

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 2-Hydroxyglutarate magnetic resonance spectroscopy in adult brainstem glioma2023

    • 著者名/発表者名
      Iwahashi Hirofumi、Nagashima Hiroaki、Tanaka Kazuhiro、Uno Takiko、Hashiguchi Mitsuru、Maeyama Masahiro、Somiya Yuichiro、Komatsu Masato、Hirose Takanori、Itoh Tomoo、Sasaki Ryohei、Sasayama Takashi
    • 雑誌名

      Journal of Neurosurgery

      巻: 139 ページ: 355-362

    • DOI

      10.3171/2022.12.JNS221954

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Reactive oxygen species-inducing titanium peroxide nanoparticles as promising radiosensitizers for eliminating pancreatic cancer stem cells2022

    • 著者名/発表者名
      Salah Mohammed、Akasaka Hiroaki、Shimizu Yasuyuki、Morita Kenta、Nishimura Yuya、Kubota Hikaru、Kawaguchi Hiroki、Sogawa Tomomi、Mukumoto Naritoshi、Ogino Chiaki、Sasaki Ryohei
    • 雑誌名

      Journal of Experimental & Clinical Cancer Research

      巻: 41 ページ: 146

    • DOI

      10.1186/s13046-022-02358-6

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] <i>In vivo</i> stealthified molecularly imprinted polymer nanogels incorporated with gold nanoparticles for radiation therapy2022

    • 著者名/発表者名
      Kitayama Yukiya、Yamada Takuya、Kiguchi Kentaro、Yoshida Aoi、Hayashi Shuhei、Akasaka Hiroaki、Igarashi Kazunori、Nishimura Yuya、Matsumoto Yu、Sasaki Ryohei、Takano Eri、Sunayama Hirobumi、Takeuchi Toshifumi
    • 雑誌名

      Journal of Materials Chemistry B

      巻: 10 ページ: 6784~6791

    • DOI

      10.1039/d2tb00481j

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Clinical Outcome of Patients with Pelvic and Retroperitoneal Bone and Soft Tissue Sarcoma: A Retrospective Multicenter Study in Japan2022

    • 著者名/発表者名
      Takemori Toshiyuki、Kawamoto Teruya、Hara Hitomi、et al.
    • 雑誌名

      Cancers

      巻: 14 ページ: 3023~3023

    • DOI

      10.3390/cancers14123023

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The <i>TIGD5</i> gene located in 8q24 and frequently amplified in ovarian cancers is a tumor suppressor2022

    • 著者名/発表者名
      Dai Yuntao、Kawaguchi Tetsuya、Nishio Miki、Otani Junji、Tashiro Hironori、Terai Yoshito、Sasaki Ryohei、Maehama Tomohiko、Suzuki Akira
    • 雑誌名

      Genes to Cells

      巻: 27 ページ: 633~642

    • DOI

      10.1111/gtc.12980

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fiducial marker position affects target volume in stereotactic lung irradiation2022

    • 著者名/発表者名
      Akasaka Hiroaki、Mizonobe Kazufusa、Oki Yuya、Uehara Kazuyuki、Nakayama Masao、Tamura Shuhei、Munetomo Yoshiki、Kawaguchi Haruna、Ishida Jun、Harada Aya、Ishihara Takeaki、Kubota Hikaru、Kawaguchi Hiroki、Sasaki Ryohei、Mayahara Hiroshi
    • 雑誌名

      Journal of Applied Clinical Medical Physics

      巻: 23 ページ: e13596

    • DOI

      10.1002/acm2.13596

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Biological reactions to extremely high dose rate X-ray irradiation to mouse brain and tumor models.2022

    • 著者名/発表者名
      Ryohei SASAKI, Naritoshi MUKUMOTO, Masao NAKAYAMA, Hiroaki AKASAKA, Yasuyuki SHIMIZU, Takeaki ISHIHARA, Daisuke MIYAWAKI
    • 学会等名
      日本放射線影響学会 第65回大会
  • [学会発表] エクソソームによる膵がん細胞の肝転移制御効果に関する基礎的検討2022

    • 著者名/発表者名
      中岡藍、仲波名真希子、清水康之、金城裕士、椋本成俊、小林加奈、石原武明、宮脇大輔、佐々木良平
    • 学会等名
      日本放射線腫瘍学会第35回学術大会
  • [学会発表] 膵がん細胞由来のエクソソームを介した肝転移制御効果に関する基礎的検討2022

    • 著者名/発表者名
      中岡藍、仲波名真希子、清水康之、金城裕士、椋本成俊、小林加奈、石原武明、宮脇大輔、佐々木良平
    • 学会等名
      第9回日本細胞外小胞学会学術集会
  • [産業財産権] 医薬2023

    • 発明者名
      佐々木 良平、荻野 千秋、藤田 佳子
    • 権利者名
      国立大学法人神戸大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2023-55654

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公開日: 2023-12-25  

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