衝撃波を用いた脳深部病変に対するドラッグデリバリー/遺伝子導入法の開発

2004 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16390402
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 冨永 悌二 東北大学, 大学院・医学系研究科, 教授 (00217548)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高山 和喜 東北大学, 先進医工学連携機構, 教授 (40006193) ; 孫 明宇 東北大学, 流体科学研究所, 助教授 (00311556)
• Keywords: 衝撃波医療 / Ho : YAGレーザー / 脳神経外科 / 脳腫瘍 / 化学療法 / 血液脳関門 / 医療工学 / キャビテーション

Research Abstract

本研究は脳神経外科領域における衝撃波医療応用としての初の試み(平成13年度開始)の延長である。
本研究期間内では、以下の点を明らかにすることを目的とした:
1).衝撃波発生装置を開発し、その特性を工学的に検討する.
2).脳損傷閾値を同定し、衝撃波緩衝材を開発する。
3).衝撃波照射による腫瘍増殖抑制効果が報告されている胃がん細胞(GCIY)を用いて薬剤(ブレオマイシン:BLM)導入促進効果を検討し、至適照射過剰圧、照射回数を同定する。
4).脳腫瘍細胞(グリオーマ株)に対して同様の実験を施行し、脳腫瘍細胞に対する効果を検討する。
検討の結果、以下の点が明らかにした:
1).4Frカテーテルより、0.1〜15MPaの衝撃波が発生可能であった。
2).既に衝撃波緩衝材であることが判明した厚さ0.3mmのGore-Tex人工硬膜における衝撃波減衰効果の機序を数値解析、物理実験により検証した。Gore-Tex人工硬膜による衝撃波減衰効果は95%であり、10MPa程度まではこの素材を照射部位に適した形状に変化させ応用可能であることが示唆された。
3).BLM溶液(0.001,0.01,0.1,1,10,100μg/ml)内にGCIY細胞を注入後、衝撃波照射(発生源:15MPa、照射部推定圧5 MPa)3000発照射により細胞増殖抑制効果は有意に増加し、効果はBLMにdose dependentであった。
4).脳腫瘍(グリオーマ)細胞株(CCF-STTG1,A172)では上記衝撃波照射条件下で衝撃波照射によりBLM濃度依存性に細胞増殖抑制効果が認められた。しかし、ACNU、MTX、5 FUでは明らかな効果は認められなかった。
今後は脳腫瘍動物モデルでの動物実験へと発展させる予定である。

Research Products

• [Journal Article] Pulsed holmium : yttrium-aluminum-garnet laser-induced liquid jet as a novel dissection device in neuroendoscopic surgery. (2004)
  • Author(s): Nakagawa A, Hirano T, Jokura H, Uenohara H, Ohki T, Hashimoto T, Menenges V, Sato Y, Kusaka Y, Ohyama H, Saito T, Takayama K, Shirane R, Tominaga T.
  • Journal Title: Journal of Neurosurgery 101 Pages: 145-150
• [Journal Article] Experimental application of pulsed Ho : YAG laser-induced liquid jet as a novel rigid neuroendoscopic dissection device. (2004)
  • Author(s): Ohki T, Nakagawa A, Hirano T, Hashimoto T, Menezes V, Jokura H, Uenohara H, Sato Y, Saito T, Shiraane R, Tominaga T, Takayama K.
  • Journal Title: Lasers in Surgery and Medicine 34 Pages: 227-234
• [Journal Article] Use of Intrapoerative Dynamic Infrared Imaging with Detection Wavelength of 7-14 μm in the Surgical Obliteration of Spinal Arteriovenous Fistula : Case Report and Technical Considerations (2004)
  • Author(s): Nakagawa A, Hirano T, Uenohara H, Utsunomiya H, Suzuki S, Sakurai Y, Takayama K, Shirane R, Tominaga T.
  • Journal Title: Minimally Invasive Neurosurgery 47 Pages: 136-139
• [Journal Article] On the efficiency of Gore-Tex layer for brain protection from shock wave damage in cranioplasty. (2004)
  • Author(s): Saito T, Voinovich PA, Nakagawa A, Hosseini SHR, Takayama K, Hirano T.
  • Journal Title: Review of Scientific Instruments 75 Pages: 4789-4796
• [Journal Article] Osteopromotion for cranioplasty using shock wave. Experiment using skull defect animal model. (2004)
  • Author(s): Nakagawa A, Sato J, Hirano T, Ohki T, Saito T, Takayama K, Tominaga T.
  • Journal Title: Proceeding of International Symposium on Shock Waves (ISSW 24), Beijing, China Pages: 228
• [Journal Article] Development of Ho : YAG laser-induced cavitational shock wave generator for endoscopic shock wave exposure. (2004)
  • Author(s): Sato J, Nakagawa A, Saito T, Hirano T, Ohki T, Uenohara H, Takayama K, Tominaga T.
  • Journal Title: Proceeding of International Symposium on Shock Waves (ISSW 24), Beijing, China Pages: 56
• [Patent(Industrial Property Rights)] 衝撃波発生装置 (2005)
  • Inventor(s): 中川 敦寛, 平野 孝幸, 吉本 高志, 高山 和喜, 高橋 明, 白根 礼造, 日下 康子, 上之原 広司, 佐藤
  • Industrial Property Rights Holder: 中川 敦寛, 平野 孝幸, 吉本 高志, 高山 和喜, 高橋 明, 白根 礼造, 日下 康子, 上之原
  • Patent Publication Number: 特許出願公開番号 特開2004-215862
  • Filing Date: 20050115特許公開