埋込LEDデバイス、深層ガンの治療に光を利用

July, 19, 2024, Notre Dame--ある種の光は、光活性化薬と組み合わせることで、皮膚上または皮膚の近くにあるガンに対して効果的で低侵襲な治療法であることが証明されている。しかし、組織、血液、骨に囲まれた根深いガンは、光の治療効果の手の届かないところにある。

ノートルダム大学のエンジニアと科学者は、これらのアクセスが困難なガンに光の利点をもたらすために、埋め込み可能なワイヤレスLEDデバイスを考案した。この装置は、光感受性色素と組み合わせると、ガン細胞を破壊するだけでなく、免疫系のガン標的反応を動員する。この研究成果は、Photodiagnosis and Photodynamic Therapy誌に掲載された。

「特定の色の光は、他の色よりも組織の奥深くまで浸透する。それほど深くは透過しない種類の光(この場合は緑色)は、ガン細胞に対してより強力な反応を生み出す能力を持っていることがわかった」と、電気工学准教授、論文の共著者、Thomas O’Sullivanは話している。

光がガン細胞を破壊する効果を発揮する前に、光を吸収する分子を含む色素を細胞に投与する必要がある。装置の電源が入り、色素が光をエネルギーに変換し、そのエネルギーが細胞自体の酸素を有毒にし、事実上、ガン細胞を敵に回す。

他の治療法も細胞自体の酸素を武器化するが、この装置は特に偶然の細胞死を引き起こす。

「生化学の大学院生、Hailey Sandersと電気工学の大学院生SungHoon Rhoは、治療した細胞が腫れていることを鋭く指摘した。これは一種の細胞死であるピロトーシス(pyroptosis)の特徴であり、免疫反応を引き起こすのに特に優れている」と、論文の共著者、Emil T. Hofman科学教授のBradley Smithは話している。

「われわれの目標は、発熱細胞死をほんの少しだけ誘発し、免疫系がガンを攻撃し始めるように促すことだ」。

今後の研究では、この装置をマウスで使用し、ある腫瘍で開始されたガン殺傷反応が、免疫系が別のガン性腫瘍を独自に特定して攻撃するように促すかどうかを調べる予定である。

O’Sullivanの指摘によると、米粒ほどの大きさのこの装置は、ガン性腫瘍に直接注射し、外部アンテナによって遠隔操作で起動できる。目標は、このデバイスを使用して治療を提供するだけでなく、腫瘍の反応を監視し、必要に応じて信号強度とタイミングを調整することである。

この研究は、第1回Seed Transformative Interdisciplinary Research(STIR)助成金によって資金提供された4つのプロジェクトのうちの1つだった。