磁性ナノ粒子と交流磁場による癌温熱治療の泌尿器系腫瘍への応用

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磁性ナノ粒子と交流磁場による癌温熱治療の泌尿器系腫瘍への応用

河合　憲康（名古屋市立大学 大学院医学研究科 腎・泌尿器科学分野）

磁性体である酸化鉄微粒子：マグネタイト（Fe₃O₄）は交流磁場（周波数100-500 kHz程度）下で発熱し，そのメカニズムはヒステリシス損失あるいは緩和損失と考えられている．その性質を利用して腫瘍組織に磁性ナノ粒子を投与して体外から交流磁場照射を行うハイパーサーミアへの応用が行われている¹⁾．

私たちはマグネタイトと交流磁場照射を用いた新しい癌温熱治療を，泌尿器科医の立場から臨床応用を目標に研究を続けてきた．泌尿器系癌のうち膀胱癌は抗癌剤も放射線も効果を示すが，腎癌にはどちらも効果がない．このように癌腫が違えば治療効果が違うので，マグネタイトと交流磁場照射を用いた新しい癌温熱治療が泌尿器系癌の代表である前立腺癌に効果があるのかを最初に検討した．磁性微粒子はマグネタイトを正電荷脂質で包埋したmagnetic cacionic liposome（MCL）¹⁾を用いた．F344ラットの背部皮下にラット由来の前立腺癌細胞を移植した．腫瘍塊となったところでMCLを注入し，交流磁場照射を行った．MCLを注入しなかった対照群と比較して，腫瘍の増殖を抑制することができた²⁾．ヒトの前立腺癌に対する効果を確認するために，ヒト前立腺癌細胞株LNCap (リンパ節転移由来)とPC-3 (骨転移巣由来)をヌードマウス背部皮下に移植し，その腫瘍塊にMCLを注入し交流磁場照射を行った．さらに磁場照射は3日間連続を1クールとして，腫瘍の再増殖が認められたら，再度1クールの磁場照射を行うことを繰り返した．LNCapもPC-3も腫瘍は完全退縮した．前立腺癌は男性ホルモン（アンドロゲン）に感受性があり，そのためアンドロゲン遮断が前立腺癌治療の基本である．近年，アンドロゲンに感受性がない前立腺癌の治療が難渋し，その治療法の開発が喫緊の課題となっている．LNCapはアンドロゲン感受性があり，一方のPC-3はアンドロゲン感受性がない．つまり，臨床面で課題となっているアンドロゲンに感受性がない前立腺癌の治療も可能であることを示した³⁾．さらに前立腺癌の特徴は高頻度に骨転移を起こすことである．骨転移の治療は前立腺癌の治療において重要な要素である．そこでラットの頭頂骨⁴⁾，大腿骨⁵⁾ で前立腺癌の骨転移モデルを作成し，MCLを局注して交流磁場照射を行った．コントロール群と比較して骨転移の進展を抑制することを示した．

最近，マグネタイトを局所注射ではなくdrug delivery system（DDS）で標的部位に到達させるという基礎研究が膀胱癌で行われている．Rezaelらは膀胱癌細胞が発現しているCD47に対する抗体を結合した磁性ナノ粒子を作成し，DDSで膀胱癌に到達させ磁場照射により膀胱癌細胞を死滅させたというin vitroの成果を報告している^6）．

私も泌尿器科医として，前立腺癌，膀胱癌，腎癌に対するマグネタイトと交流磁場照射による新規癌温熱治療を実用化したいと今後も研究を続けていきたい．

参考文献：

1. Ito A., et al. Intracellular hyperthermia using magnetic nanoparticles: A novel method for hyperthermia clinical applications. Thermal Med, 24: 113-29, 2008.
2. Kawai N., et al. Anticancer effect of hyperthermia on prostate cancer mediated by magnetic cationic liposome and immune-response induction in transplanted syngenic rats. Prostate, 64:373-81, 2005.
3. Kawai N., et al. Complete regression of experimental prostate cancer in nude mice repeated hyperthermia using magnetic cationic liposomes and a newly developed solenoid containing a ferrite core. Prostate, 66: 718-27, 2006.
4. Kawai N., et al. Effect of heat therapy using magnetic nanoparticles conjugatednwith cationic liposomes on prostate tumor in bone. Prostate, 68: 784-92, 2008.
5. Kobayashi D., et al. Thermotherapy using magnetic cationic liposomes powerfully suppresses prostate cancer bone metastasis in a novel rat model. Proatate, 73: 913-22, 2013.
6. Razael G., et al. Development of anti-CD47 single-chain variable fragment targeted magnetic nanoparticles for treatment of human bladder cancer. Nanomedicine, 12:597-613, 2017.