選択的細胞内気泡化による非侵襲超音波がん治療法の開発

通过选择性细胞内气泡形成开发非侵入性超声癌症治疗方法

• 批准号: 18H05956
• 负责人: 石島 歩
• 金额: $ 1.91万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-08-24 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18H05956/
• 关键词: 超音波治療; ナノ粒子; 相変化ナノ液滴

申請者は，2017年に超音波応答性抗がん薬「標的化PCND (Phase-change nano-droplet)」を用いた非侵襲超音波がん治療技術「選択的細胞内気泡化」を提案し， in vitroでの原理検証結果を発表した．これは抗腫瘍効果が機械的作用という，これまでに無い作用機序により治療を行う薬剤である．本研究課題では，これを臨床応用可能な治療技術として発展させるべく，担癌マウスモデルを用いた有効性の検証に挑んだ．具体的な達成目標として，超音波照射系と二光子イメージング系が統合された実験系を構築し，標的化PCNDの血中から腫瘍への蓄積，気泡化前後における細胞の変化，免疫系の応答を明らかにすることを掲げた．本年度は二光子イメージングシステムに統合可能な超音波照射系の構築に取り組んだ．超音波照射系は，顕微鏡システムに容易に搭載可能な，4本の振動子が組みこまれた小型水槽とした．この超音波照射系を設計，構築し，音場をハイドロフォンとシュリーレンイメージングにより評価した結果，音波の集束が確認でき，最大負圧で4 MPaの圧力の出力が可能であることを示した．さらに，この超音波照射系を自作の明視野顕微鏡システムに組み込み，超音波照射により惹起される物理現象の可視化を行った．具体的には，アクリルアミドゲル中に固定したマイクロバブルに超音波を照射し，その振動を高速度撮影した．本研究で開発した超音波照射システムを今後，二光子顕微鏡に組み込み，PCND気泡化により引き起こされる生命現象を明らかにしていく予定である．

In 2017, the applicant submitted a proposal for the application of ultrasound responsive anti-drug "targeted PCND (Phase-change nano-droplet)" to non-invasive ultrasound therapy technology "selected intracellular vacuolation", and presented the results of the principle test in vitro. The anti-tumor effect is mechanical, and the mechanism of action is therapeutic. This research topic is aimed at exploring the clinical application of possible therapeutic techniques and methods for cancer diagnosis and treatment. To achieve this goal, ultrasound irradiation system and two-photon radiation system are integrated, and the system is constructed to target the accumulation of PCND in the blood, the transformation of cells before and after the vesicle, and the response of the immune system. This year, the two photon emission system was developed to integrate possible ultrasonic irradiation systems. Ultrasonic irradiation system is easy to mount on micro-mirrors, and it is possible to assemble micro-vibrators in small tanks. The ultrasonic irradiation system is designed and constructed to evaluate the sound field. The maximum negative pressure is 4 MPa and the output force is possible. In the meantime, the ultrasonic irradiation system is self-made and the visualization of physical phenomena caused by ultrasonic irradiation is carried out. Specifically, the vibration of the ultrasonic wave is detected at a high speed. In this study, we have developed a new method of ultrasound irradiation. In the future, two-photon microscopy will be used to detect PCND bubbles.

项目成果

Selective intracellular delivery of perfluorocarbon nanodroplets for cytotoxicity threshold reduction on ultrasound‐induced vaporization

• DOI: 10.1002/cnr2.1165
• 发表时间: 2019-08
• 期刊: Cancer Reports
• 影响因子: 1.7
• 作者: A. Ishijima;S. Yamaguchi;T. Azuma;E. Kobayashi;Y. Shibasaki;Teruyuki Nagamune;I. Sakuma

生体内における相変化ナノ液滴気泡化観察系の開発

体内相变纳米液滴气泡形成观察系统的开发

• 发表时间: 2018
• 作者: 西尾忠;中村純奈;堂浦智裕;磯江康宏;中村教泰;中前賢太，石島歩，東隆，中川桂一，長棟輝行，山口哲志，柴崎芳一，佐久間一郎
• 通讯作者: 中前賢太，石島歩，東隆，中川桂一，長棟輝行，山口哲志，柴崎芳一，佐久間一郎