様々な元素の分布を可視化する「放射化イメージング」に成功 ～これまで難しかった薬物動態の可視化など、診断・治療への応用に期待～

早稲田大学、大阪大学、理化学研究所、京都大学、岡山大学、科学技術振興機構（JST）の共同研究成果です！

2022（令和4）年 11月 9日
国立大学法人岡山大学
https://www.okayama-u.ac.jp/
 

＜発表のポイント＞

• 薬物に熱中性子を照射すると、原子核が活性化しX線ガンマ線を出す放射化に着目。
• 独自開発の広帯域カメラを使用し、金ナノ粒子や抗がん剤などの放射化イメージングに成功。
• これまでイメージングできなかった薬物の生体内での動態観察の実現につながる、診断・治療のための新しい可視化ツールとして期待。

◆概 要
　早稲田大学理工学術院の片岡 淳（かたおか じゅん）教授らの研究チームは、大阪大学放射線科学基盤機構の豊嶋 厚史（とよしま あつし）教授、同・大学院医学系研究科放射線統合医学講座の加藤 弘樹（かとう ひろき）准教授、角永 悠一郎（かどなが ゆういちろう）特任助教（常勤）、医薬分子イメージング学共同研究講座の松永 恵子（まつなが けいこ）特任助教（常勤）、理化学研究所光量子工学研究センターの小林 知洋（こばやし ともひろ）専任研究員、若林 泰生（わかばやし やすお）研究員、京都大学複合原子力科学研究所の高宮 幸一（たかみや こういち）准教授、岡山大学学術研究院医歯薬学域の上田 真史（うえだ まさし）教授らと共同で、様々な元素の分布を可視化する革新的手法「放射化イメージング」を提案し、その原理を実証しました。これまで可視化ができなかった薬物でも体の外からイメージングすることが可能となり、診断・治療の新しい可視化ツールとして幅広い応用が期待されます。

　本研究成果は、2022年11月7日（月）（現地時間）に『Applied Physics Letters』のオンライン版で、また関連する論文も2022年11月3日（木）（現地時間）にCorrected Proofとして『Nuclear Instruments and Methods in Physics Research - section A』に掲載されました。

 

表1．薬物の体内動態を可視化する、様々な手法の比較
 

図1．金ナノ粒子を熱中性子で放射化した場合の応用例。EPR効果により、ナノ粒子はがんに選択的に取り込まれやすいため、412keV ガンマ線をイメージングすることで、がんへの薬物伝達の様子を確認できる。同時に発生するβ線は、がんへの殺傷効果が期待できる
 

表2．熱中性子を照射した薬物サンプル
 

図2．様々な薬剤の放射化スペクトル。黒丸は 図3のイメージングに用いた、元素特有のX線ガンマ線
 

図3．中性子で放射化した各種薬剤のガンマ線画像。ハイブリッドコンプトンカメラで撮影
 

図4．放射化した金ナノ粒子とアスタチンによる、セラノスティクスの開拓
 

図5．熱中性子を照射する前（左）と照射後（右）での HPLCによる紫外―可視吸収スペクトルの比較


◆論文情報
　(1)雑誌名：Applied Physics Letters
　　論文名：Activation imaging of drugs with hybrid Compton camera: A proof-of-concept study
　　DOI：10.1063/5.0116570
　　https://aip.scitation.org/doi/10.1063/5.0116570

　(2)雑誌名：Nuclear Instruments and Methods in Physics Research - section A
　　論文名：Activation imaging: New concept of visualizing drug distribution with wide-band X-ray and gamma-ray imager
　　DOI：10.1016/j.nima.2022.167599
　　https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0168900222008919


◆研究助成
　本研究は、戦略的創造推進事業 ERATO「片岡ラインX線ガンマ線イメージング」（令和3～8年度；グラント番号 JPMJER2102）の支援を得て実施したものです。ここに深く感謝申し上げます。


◆詳しい研究内容について
　様々な元素の分布を可視化する「放射化イメージング」に成功～これまで難しかった薬物動態の可視化など、診断・治療への応用に期待～
　https://www.okayama-u.ac.jp/up_load_files/press_r4/press20221109-1.pdf

 

◆本件お問い合わせ先
＜研究内容に関するお問い合わせ先＞
　早稲田大学理工学術院 先進理工学研究科 物理学及応用物理学専攻 教授  片岡 淳
　Tel：[phone]

　大阪大学放射線科学基盤機構 教授 豊嶋厚史
　Tel：[phone]

　大阪大学大学院医学系研究科 放射線統合医学講座核医学 特任助教（常勤） 角永悠一郎
　Tel：[phone]

＜JST事業に関するお問い合わせ先＞
　科学技術振興機構 研究プロジェクト推進部 グリーンイノベーショングループ　加藤 豪
　Tel : [phone]

＜発信元＞
　早稲田大学 広報室広報課
　Tel：[phone]

　大阪大学 研究推進部研究機構支援課総務係（放射線科学基盤機構）
　Tel : [phone]

　大阪大学 大学院医学系研究科 広報室
　Tel : [phone]

　理化学研究所 広報室 報道担当
　Tel : [phone]

　京都大学 総務部広報課国際広報室
　Tel : [phone]

　岡山大学 総務・企画部広報課
　Tel : [phone]

　科学技術振興機構 広報課
　Tel：[phone]

＜岡山大学の産学官連携などに関するお問い合わせ先＞
　岡山大学研究推進機構 産学官連携本部
　〒700-8530 岡山県岡山市北区津島中1-1-1　岡山大学津島キャンパス 本部棟1階
　TEL：[phone]
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　岡山大学SDGs～地域社会の持続可能性を考える（YouTube）：https://youtu.be/Qdqjy4mw4ik
　岡山大学Image Movie (YouTube)：https://youtu.be/pKMHm4XJLtw
　「岡大TV」(YouTube)：https://www.youtube.com/channel/UCi4hPHf_jZ1FXqJfsacUqaw
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　https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000000991.000072793.html

　岡山大学『THEインパクトランキング2021』総合ランキング 世界トップ200位以内、国内同列１位!!
　https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000000070.000072793.html
　岡山大学『大学ブランド・イメージ調査2021～2022』「SDGsに積極的な大学」中国・四国１位!!
　https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000000373.000072793.html
　岡山大学『企業の人事担当者から見た大学イメージ調査2022年度版』中国・四国１位!!
　https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000000122.000072793.html

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