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23 Jul 2024

特定の種類の光は、光で活性化する薬剤と組み合わせることで、皮膚上または皮膚付近にあるがんに対して効果的で低侵襲な治療法になることが証明されている。

しかし、組織、血液、骨に囲まれた深部のがんには、光の治療効果は及ばなかった。

University of Notre Dameのエンジニアと科学者は、このような治療が難しいがんに光の恩恵をもたらすために、埋め込み可能なワイヤレスLED装置を開発した。

この装置は、光感受性色素と組み合わせると、がん細胞を破壊するだけでなく、免疫系のがんを標的にした反応も活性化する。この研究は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を深く透過する」と、電気工学准教授で論文の共著者であるThomas O’Sullivan氏は述べた。

「その種類の光（この場合は緑色）は、それほど深く透過しないが、がん細胞に対してより強い反応を起こす可能性があることが判明した」

光ががん細胞の破壊に効果を発揮する前に、まず光を吸収する分子を含む色素をがん細胞に投与する必要がある。

装置が起動すると、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する。つまり、がん細胞を自滅に導くのである。

他の治療法も細胞自体の酸素を利用して攻撃するが、この装置は特に偶発的な形で細胞死を引き起こす。

「生化学専攻の大学院生Hailey Sanders氏と電気工学専攻の大学院生Sung Hoon Rho氏は共同研究で、処理した細胞が膨張していることに気づいた。

これは免疫反応を誘発するのに特に適した細胞死の一種であるパイロトーシスの特徴である」と、Emil T.Hofman科学教授で、論文の共著者であるBradley Smith氏は述べた。

「我々の目標は、わずかなパイロトーシスによる細胞死を誘発し、それにより、免疫系が活性化され、がんを攻撃し始めることである」

今後の研究では、この装置をマウスに使用し、ある腫瘍で始まったがん細胞の殺傷反応が免疫系を刺激して、別のがん性腫瘍を自ら識別し攻撃させるかどうかを調査する予定だ。

O’Sullivan氏は、米粒大のこの装置は、がん性腫瘍に直接注入でき、外部アンテナによって遠隔操作できると指摘した。

目標は、この装置で治療を行うだけでなく、腫瘍の反応を監視し、必要に応じてシグナルの強度やタイミングを調整することである。

この研究は、最初の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1つである。

Notre Dame College of Science and College of Engineeringによって2023年に開始されたこれらの助成金は、ヒトの健康、環境、情報技術における科学および工学の研究プロジェクトの推進を目的としている。