JP2005349028A

JP2005349028A - 腫瘍治療方法及びその装置

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Publication number: JP2005349028A
Application number: JP2004174469A
Authority: JP
Inventors: Norio Miyoshi; 憲雄三好; Takashi Nagai; 尊志永井; Katsutoshi Sakano; 勝利坂野
Original assignee: Shibuya Kogyo Co Ltd
Current assignee: Shibuya Corp
Priority date: 2004-06-11
Filing date: 2004-06-11
Publication date: 2005-12-22

Abstract

【解決手段】本発明は、腫瘍組織に蓄積した光感受性物質に光を照射して腫瘍を治療する腫瘍治療方法及びその装置に関する。腫瘍組織１に、例えば５−アミノレブリン酸を投与して光感受性物質であるプロトポルフィリンＩＸを誘導させ、次にこの腫瘍組織に、例えば第１光照射手段としてのグリーンランプ３によって、４８０〜６４０ｎｍの範囲にピーク波長を持つ第１の波長の光を照射する。そして次に、例えば第２光照射手段としてのＹＡＧレーザ装置４によって、上記第１の波長よりも長い波長である６４０〜７００ｎｍの範囲にピーク波長を持つレーザ光を照射する。
【効果】光感受性物質を蓄積させた腫瘍組織に、第１の波長を持つ光と、第１の波長よりも長い波長を持つ光とを、その順に照射しているので、従来に比較して優れた治療効果が得られる。
【選択図】図１

Description

本発明は、腫瘍組織に蓄積した光感受性物質に光を照射して腫瘍を治療する腫瘍治療方法及びその装置に関する。

腫瘍特に悪性腫瘍の治療には早期発見早期治療が最も重要な要因であり、近年種々の方法により早期発見早期治療を行なうことができるようになってきている。
その一つに光感受性物質を使用した光力学的治療（いわゆるＰＤＴ：ｐｈｏｔｏｄｙｎａｍｉｃｔｈｅｒａｐｙ）が知られている。
この光力学的治療は、光感受性物質が腫瘍に特異的に集積することを利用し、腫瘍の部位を特定することにより早期発見することができるとともに、これらの物質に光を照射することにより光感受性物質が活性化され、例えば活性酸素や酸素ラジカルを発生させて腫瘍細胞を直接的に死滅、破壊、又は増殖能力を減少させることができる。

光感受性物質としては、ソラレン類、ポルフィリン類、クロリン類など種々のものが知られているが、５−アミノレブリン酸（５−Ａｍｉｎｏｌｅｖｕｌｉｎｉｃａｃｉｄ：５−ＡＬＡ）を用いたプロトポルフィリンＩＸ（Ｐｐ−ＩＸ）が安全性、有効性の観点から注目を集めている。この５−ＡＬＡは元来体内でヘム合成代謝経路の一環として存在する物質であり無害に等しく、５−ＡＬＡから体内代謝により生合成されたＰｐ−ＩＸは腫瘍親和性にも優れているので、近年急速に臨床応用されるようになってきている。

上記５−ＡＬＡから生成されたＰｐ−ＩＸに照射される光は、３５０〜７００ｎｍの範囲の波長を含む光を用いることが有効とされている。（特許文献１、特許文献２）
すなわちＰｐ−ＩＸは通常４８０〜５５０ｎｍおよび６３０ｎｍ程度に吸収帯があるが、この波長の光を照射するとＰｐ−ＩＸが光プロトポルフィリンを始めとする種々の光生成物に分解され、新たに６７０ｎｍ程度付近に強い吸収帯が発生するからである。
このため、従来は両方の吸収帯を含む波長の光を照射するようにしていた。
特表平１１−５０１９１４号公報特表２００４−５０５１０５号公報

上述した３５０〜７００ｎｍの範囲の波長を含む光を、光感受性物質を蓄積させた腫瘍細胞に照射する従来の方法によっても腫瘍細胞の死滅効果（破壊、又は増殖能力を減少させることを含む）を得ることができるが、より優れた効果が望まれていた。
このような問題に鑑み、本発明は従来に比較して優れた効果が得られる腫瘍治療方法及びその装置を提供するものである。

すなわち請求項１の発明は、腫瘍組織に蓄積した光感受性物質に対し光を照射して腫瘍を治療する腫瘍治療方法において、
腫瘍組織に光感受性物質を蓄積する工程と、該腫瘍組織に第１の波長を持つ光を照射する工程と、第１光照射手段により光を照射された腫瘍組織に、第１の波長よりも長い波長を持つ光を照射する工程とにより、腫瘍を治療することを特徴とする腫瘍治療方法を提供するものである。
請求項２の発明で示すように、上記光感受性物質は、５−ＡＬＡを投与して誘導されるＰｐ−ＩＸであることが好ましく、また請求項３の発明で示すように、上記第１の波長が４８０〜６４０ｎｍの範囲にピーク波長を持つ光であり、第２の波長が６４０〜７００ｎｍの範囲にピーク波長を持つ光であることが好ましい。

また請求項４の発明は、腫瘍組織に蓄積した光感受性物質に対して第１の波長を持つ光を照射する第１光照射手段と、上記光感受性物質に対して第１の波長よりも長い波長を持つ光を照射する第２光照射手段とを備え、上記第１光照射手段によって光感受性物質に第１の波長の光を照射するとともに、第１の波長の光を照射した光感受性物質に第２光照射手段からの第２の波長の光を照射して腫瘍を治療することを特徴とする腫瘍治療装置を提供するものである。
そして請求項５の発明で示すように、上記第１光照射手段から照射される光の波長が４８０〜６４０ｎｍの範囲にピーク波長を持つ光であり、第２光照射手段から照射される光の波長が６４０〜７００ｎｍの範囲にピーク波長を持つ光であることが好ましい。

また請求項７の発明は、５−ＡＬＡの投与により腫瘍組織にＰｐ−ＩＸを誘導させ、該腫瘍組織にＰｐ−ＩＸの吸収波長を有する第１の光を照射して光生成物を生成させ、その後、該光生成物の吸収波長を有する第２の光を照射して腫瘍を治療することを特徴とする腫瘍治療方法を提供するものである。

請求項１の治療方法によれば、光感受性物質を蓄積させた腫瘍組織に、第１の波長を持つ光と、第１の波長よりも長い波長を持つ光とを、その順に照射することができるので、波長の長い光により腫瘍組織への浸透性が高くなり後述するように従来に比較して優れた治療効果が得られるようになる。
また請求項４の治療装置によれば、第１光照射手段によって光感受性物質を蓄積させた腫瘍組織に第１の波長を持つ光を照射することができ、また第１光照射手段から光を照射した上記光感受性物質に、第２光照射手段によって第２の波長を持つ光を照射することができるので、やはり従来に比較して優れた治療効果を得ることができる。
さらに請求項７の治療方法によれば、５−ＡＬＡの投与によりＰｐ−ＩＸを誘導させた腫瘍組織に、該Ｐｐ−ＩＸの吸収波長を有する第１の光を照射して光生成物を生成させ、その後に、該光生成物の吸収波長を有する第２の光を照射するようにしているので、従来に比較して優れた治療効果を得ることができる。

以下図示実施例について本発明を説明すると、図１において、腫瘍治療装置は腫瘍組織１を収容する容器２と、第１光照射手段としてのグリーンランプ３と、第２光照射手段としてのＹＡＧレーザ装置４とを備えている。第１光照射手段および第２光照射手段としてはグリーンランプ３やＹＡＧレーザ装置４に限定されるものではなく、必要な波長を有する光を照射することができるものであれば如何なるものであってもよい。
上記容器２内に収容された腫瘍組織１としては、本実施例ではヒト白血病由来培養細胞（ＨＬ−６０）を使用したが、これは治療効果を確認する試験を行なうために用いたのであって、実際には人体の腫瘍組織に対して直接適用されることは勿論である。
上記第１光照射手段としてのグリーンランプ３は、第１の波長として５０７〜６００ｎｍの範囲の波長を発することができるグリーンランプ（東芝製）を使用した。
また第２光照射手段としてのＹＡＧレーザ装置４は、第２の波長として６５９ｎｍ、６６４ｎｍおよび６６９ｎｍの３種の波長を出力することができるＹＡＧレーザ装置を使用した。

図２は上記ＹＡＧレーザ装置４の概略構成図で、図示実施例ではＹＡＧレーザ装置４は、同一構成の５台のＹＡＧレーザモジュール５と、所定位置に配置されて共振器を構成する一対のフロントミラー６およびリヤミラー７とを備えている。
５台のレーザモジュール５は予め定めた位置に配置してあり、それによって各レーザモジュール５によって発振されるレーザ光Ｌは、各レーザモジュール５によってそれぞれ所要の方向に反射されるとともにそれぞれ増幅されながらフロントミラー６とリヤミラー７との間で共振されるようになっている。そして所定出力以上に増幅されたレーザ光Ｌは、上記フロントミラー６を透過しファイバー８を介して上記腫瘍組織１に照射されるようになっている（図１参照）。
それぞれのレーザモジュール５は、図示しないがレーザ媒質として薄板状としたＹＡＧ結晶と半導体レーザとを備えている。上記レーザ媒質としてのＹＡＧ結晶の表面と背面は平行となるようにしてあり、かつ、背面はレーザ媒質の内部で発生したレーザ光Ｌを反射させる反射面としてある。そして半導体レーザからのレーザ光によりレーザ媒質が励起されてレーザ光Ｌが発振されるようになっている。このようなレーザモジュールは既に公知であるので、詳細な説明は省略する。

上記フロントミラー６とリアミラー７はいずれも凹面鏡から構成してあり、フロントミラー６の近傍に非線形光学結晶（ＬＢＯ）９を配置するとともにシャッター１０を配置し、またリアミラー７の近傍にＱスイッチ１１を配置してある。
上記非線形光学結晶９のレーザ光Ｌの通過する部分には、波長が１３００ｎｍ〜１３４０ｎｍおよび、６５０ｎｍ〜６７０ｎｍの光が通過するようにコーティング１２が施してある。また、フロントミラー６とリアミラー７の反射面には、１３００ｎｍから１３４０ｎｍの光を９９．５％以上反射するようにコーティング１３が施してある。
これにより、レーザモジュール５から発振された波長のうち１３１９ｎｍおよび１３３９ｎｍの波長を選択的に発振器内で増幅できるようにしている。さらに、上記フロントミラー６とリアミラー７に施されたコーティング１３により２つの異なる波長を増幅できるようにしているため、その和周波である６６４ｎｍのレーザ光を発振することができるようにしている。
すなわち、本発明によれば、ＹＡＧレーザの発振波長である１３１９ｎｍおよび１３３９ｎｍの光が上記非線形光学結晶９を通過することにより得られる各波長の１／２である６５９ｎｍおよび６６９ｎｍの波長のレーザ光に加え、１３１９ｎｍおよび１３３９ｎｍの光の和周波である６６４ｎｍのレーザ光との３波長のレーザ光を得ることができる。
従って、従来ＹＡＧレーザでは１つの波長のレーザ光しか使用していなかったが、この３波長のレーザ光は、６７０ｎｍをピークとして６６０ｎｍから６８０ｎｍに吸収帯を持つＰｐ−ＩＸの光生成物に対して、非常に有用である。
また上記シャッター１０はレーザ光Ｌの光路を開閉するもので、シャッター１０が閉じられている間はレーザ光がＹＡＧレーザ装置４から外部に放射されることがないようにしてある。
さらに上記Ｑスイッチ１１は、レーザ光Ｌのパルス発振をより瞬間的なものにすることによってピーク出力を高めると同時に、生体へのダメージを低減するために設けたものである。

次に、上記腫瘍治療装置を用いて腫瘍組織１に対して行なったＰＤＴ試験の結果について説明する。
この試験においては、上述したように腫瘍組織１としてＨＬ−６０を用い、このＨＬ−６０に３種類の最終濃度５０／１００／２００μｍｏｌの５−ＡＬＡをそれぞれ７時間投与し、それによって腫瘍組織１にＰｐ−ＩＸを誘導させてこれを蓄積させた。
次に、上記Ｐｐ−ＩＸを蓄積したＨＬ−６０に、第１光照射手段としてのグリーンランプ３からの光を２Ｊ／ｃｍ^２照射した。この光は、上述したように５０７〜６００ｎｍの範囲の波長を有している。
このとき、図３で示すように、Ｐｐ−ＩＸの最も効率がよい吸収波長は４８０〜５５０ｎｍおよび６３０ｎｍであるが、上記グリーンランプ３の照射によってＰｐ−ＩＸが光プロトポルフィリンを始めとする種々の光生成物に分解されると、最も効率がよい吸収波長は６７０ｎｍ付近に偏移することになる。

そこで次に、上記グリーンランプ３を照射した腫瘍組織１に、第１の波長よりも長い波長を持つ第２光照射手段としてのＹＡＧレーザ装置４から、第２の波長として６５９ｎｍ、６６４ｎｍ、６６９ｎｍの３種の波長を有するレーザ光Ｌを１３．５Ｊ／ｃｍ^２照射した。このとき、各波長毎のエネルギー密度は、６５９ｎｍが７．４Ｊ／ｃｍ^２、６６４ｎｍが３．８Ｊ／ｃｍ^２、６６９ｎｍが２．３Ｊ／ｃｍ^２であり、レーザ光Ｌのトータルエネルギー密度は１３．５Ｊ／ｃｍ^２であった。
その後、ＨＬ−６０を５％ＣＯ_２、３７℃の条件下で炭酸ガス培養器によって２４時間培養した後、ＭＥＢＣＹＴＯアポトーシスキット（ＭＢＬ社製）によって細胞を染色し、その後フローサイトメータ（ＢＥＣＫＭＡＮＣＯＵＬＴＥＲ社製）にて両者の割合の比を計測した。

試験結果は次の通りであった。
本発明１生き残りの細胞の割合＝９０．８１０
死んだ細胞の割合＝９．１９０
両者の割合の比＝１０．１２０
比較例１生き残りの細胞の割合＝９５．１２０
死んだ細胞の割合＝４．８８０
両者の割合の比＝５．１３０
本発明２生き残りの細胞の割合＝９１．６９０
死んだ細胞の割合＝８．３１０
両者の割合の比＝９．０６０
比較例２生き残りの細胞の割合＝９５．６９０
死んだ細胞の割合＝４．３１０
両者の割合の比＝４．５１０
本発明３生き残りの細胞の割合＝９５．６４０
死んだ細胞の割合＝４．３９０
両者の割合の比＝４．５９０
比較例３生き残りの細胞の割合＝９６．３００
死んだ細胞の割合＝３．７００
両者の割合の比＝３．８４０
比較例４生き残りの細胞の割合＝９６．７００
死んだ細胞の割合＝３．３００
両者の割合の比＝３．４１０
比較例５生き残りの細胞の割合＝９６．８００
死んだ細胞の割合＝３．２００
両者の割合の比＝３．３１０
上記生き残りの細胞の割合とは、試験後におけるＨＬ−６０の全細胞数に対して生存している細胞数の割合を示したものであり、死んだ細胞の割合とは全細胞数に対してネクロシスとアポトーシスとなった細胞数の割合を示したものである。また両者の割合の比とは、死んだ細胞の割合を生き残りの細胞の割合で割った割合を示したものである。
また図４は、上記生き残りの細胞の割合（Ｖｉａｂｌｅ）、死んだ細胞の割合（Ｄａｍａｇｅｄ）および両者の割合の比（Ｒａｔｉｏ）を棒グラフとして示したものである。

本発明１と比較例１はそれぞれ２００μｍｏｌの５−ＡＬＡを投与したもの、本発明２と比較例２はそれぞれ１００μｍｏｌの５−ＡＬＡを投与したもの、本発明３と比較例３はそれぞれ５０μｍｏｌの５−ＡＬＡを投与したものである。また比較例４、５は５−ＡＬＡを投与しなかったものを示している。
さらに本発明１〜３と比較例４は、上述したようにグリーンランプ３からの光を照射した後にＹＡＧレーザ装置４からレーザ光Ｌを照射しているが、比較例１〜３、５はグリーンランプ３からの光を照射しただけで、ＹＡＧレーザ装置４からのレーザ光Ｌは照射していないものである。

上記試験結果から理解されるように、５−ＡＬＡを投与しなかった場合には、グリーンランプ３とＹＡＧレーザ装置４からの光とを照射したものと（比較例４）、グリーンランプ３からの光を照射しただけのものとは（比較例５）、大きな差異はなかった。
これに対し、５−ＡＬＡを投与したものは、グリーンランプ３からの光を照射しただけのものに対し、グリーンランプ３とＹＡＧレーザ装置４からの光とを照射したものの方が優れた両者の割合の比が得られている。より具体的には、５０μｍｏｌの５−ＡＬＡを投与したものは、３．８４０（比較例３）から４．５９０（本発明３）へと両者の割合の比が２０％改善されており、したがって治療効果が２０％改善されている。
特に、１００μｍｏｌ以上の５−ＡＬＡを投与したものは、著しい治療効果の改善が果たされている。具体的には、１００μｍｏｌの５−ＡＬＡを投与したものは、４．５１０（比較例２）から９．０６０（本発明２）へと両者の割合の比が１０１％も改善されており、さらに２００μｍｏｌの５−ＡＬＡを投与したものにおいても、５．１３０（比較例１）から１０．１２０（本発明１）へと９７％も改善されている。

本発明の実施例を示す正面図。第２光照射手段としてのＹＡＧレーザ装置４の概略構成図。Ｐｐ−ＩＸの吸収波長と光生成物の吸収波長とを示す図。試験結果を示す図

符号の説明

１腫瘍組織
３グリーンランプ（第１光照射手段）
４ＹＡＧレーザ装置（第２光照射手段）
６フロントミラー
７リアミラー
９非線形光学結晶

Claims

腫瘍組織に蓄積した光感受性物質に対し光を照射して腫瘍を治療する腫瘍治療方法において、
腫瘍組織に光感受性物質を蓄積する工程と、該腫瘍組織に第１の波長を持つ光を照射する工程と、第１光照射手段により光を照射された腫瘍組織に、第１の波長よりも長い波長を持つ光を照射する工程とにより、腫瘍を治療することを特徴とする腫瘍治療方法。
上記光感受性物質は、５−アミノレブリン酸を投与して誘導されるプロトポルフィリンＩＸであることを特徴とする請求項１に記載の腫瘍治療方法。
上記第１の波長が４８０〜６４０ｎｍの範囲にピーク波長を持つ光であり、第２の波長が６４０〜７００ｎｍの範囲にピーク波長を持つ光であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の腫瘍治療方法。
腫瘍組織に蓄積した光感受性物質に対して第１の波長を持つ光を照射する第１光照射手段と、上記光感受性物質に対して第１の波長よりも長い波長を持つ光を照射する第２光照射手段とを備え、上記第１光照射手段によって光感受性物質に第１の波長の光を照射するとともに、第１の波長の光を照射した光感受性物質に第２光照射手段からの第２の波長の光を照射して腫瘍を治療することを特徴とする腫瘍治療装置。
上記第１光照射手段から照射される光の波長が４８０〜６４０ｎｍの範囲にピーク波長を持つ光であり、第２光照射手段から照射される光の波長が６４０〜７００ｎｍの範囲にピーク波長を持つ光であることを特徴とする請求項４に記載の腫瘍治療装置。
上記第２照射手段は、フロントミラーとリアミラーとの間でレーザ光を発振するＹＡＧレーザ装置からなり、フロントミラーとリアミラーには少なくとも１３１８ｎｍから１３３９ｎｍを含む広域の反射膜コーティングを施したことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の腫瘍治療装置。
５−アミノレブリン酸の投与により腫瘍組織にプロトポルフィリンＩＸを誘導させ、該腫瘍組織にプロトポルフィリンＩＸの吸収波長を有する第１の光を照射して光生成物を生成させ、その後、該光生成物の吸収波長を有する第２の光を照射して腫瘍を治療することを特徴とする腫瘍治療方法。