光線力学療法: 可視光でガンを穏やかに殺す

おそらく、がん治療のための X 線放射線療法についてはよくご存じでしょう。 しかし、X線はがん細胞を殺すだけでなく、多くの組織に損傷を与える可能性がある電離放射線であることをご存知ですか? Simphotek などは、X 線よりも波長が長く、エネルギーがはるかに低い近赤外線または「穏やかな」可視光を使用しているため、副作用が少なくなります。

光線力学療法 (PDT) として知られる新しい治療法は、まさにこれを可能にします。 PDT は化学療法のように吐き気を引き起こしたり、X 線照射のように通常の組織に損傷を与えたりすることはなく、手術のように身体の一部を切除したり損傷したりする必要もありません。

PDT は、光 (通常はレーザーによって提供される)、光感受性薬剤、酸素分子を使用して、がん細胞を殺す細胞毒性物質である一重項酸素を生成する複数のカスケード イベントを引き起こします。 PDT 治療には、外部ビームまたは表面治療 (EB-PDT)、腔内治療または術中治療 (icavPDT)、および組織内治療 (I-PDT) など、さまざまな形式があります。 最初の方法は主に皮膚疾患やがんに使用され、薬剤が表面に塗布され、治療領域が光にさらされます。 icav-PDT は通常、空洞が存在するか手術によって空洞が形成された肺手術などの外科的処置の後に実行されます。

光感受性薬剤が体内に投与され、治療用レーザー光によって「活性化」されます。 I-PDT は、脳、食道、膀胱、頭頸部、胆管がん、肺、前立腺など、体の深部にある固形がんの治療に使用されます。 光は組織内をわずか数ミリメートルしか伝わらないため、治療を成功させるには別の機構を追加する必要があります。 これらの治療では、外部レーザーからの光を腫瘍に直接トンネルさせ、がん領域に均一に分布させる円筒形の拡散光ファイバーを使用します。

照射される可視光の量は、以前および現在の臨床試験によって確立された治療閾値を超える必要があるため、重要です。 光線量が正確に照射されていることを確認するために腫瘍内のあらゆる場所で測定を実行することは事実上不可能であるため、治療開始前に人体組織内の光伝播の高度な数学モデルに基づくコンピューターシミュレーションが実行されます。 EB-PDT は広範な数学的シミュレーションなしで実行できますが、最後の 2 種類の光線力学療法では、がん細胞を殺すのに十分な量の光が腫瘍のさまざまな部分に照射されるかどうかを判断するための高度な数学的シミュレーションが必要です。 。

Simphotek は、米国国立衛生研究所 (NIH) の支援を受けて、固形がん向けのこのようなシミュレーション研究ツールの開発を行っています。そのツールは Dosie™ と呼ばれています。

光線力学療法プロセスの特定の側面をモデル化できるシミュレーション方法がいくつかありますが、それらは完全ながん治療シミュレーションに必要なすべてをカバーしているわけではありません。 私たちの知る限り、Dosie は、がんを殺す細胞毒性物質である一重項酸素を生成するための光輸送、薬物、分子酸素相互作用を含む PDT プロセスをシミュレートする最初の包括的なツールです。 がんの治療は複雑で、放射線治療と同様に、高度なコンピューター シミュレーションが必要です。

腫瘍の CT スキャンまたは MRI から始めて、腫瘍とその周囲の詳細な 3D モデルが作成されます。 Dosie は、最先端の 3D グラフィックスを使用して、icav-PDT または I-PDT 治療中にほぼリアルタイムで医師をガイドし、均一な光を確保するために治療用可視光線量を受ける腫瘍の部分を視覚化することができます。配達。 Dosie を使用する利点の 1 つは、従来の光線量だけでなく、最先端の PDT 線量 (腫瘍内の薬物濃度の変動を含む) および一重項酸素線量 (つまり、がんを殺す薬剤の量とその分布を推定します）。 最も一般的なタイプの PDT は EB-PDT で、世界の PDT 市場のほとんどを占めています。 市場全体は 2031 年末までに 151 億ドル以上に達すると予想され、2022 年から 2031 年にかけて 13.5% の CAGR で成長すると予測されています (1)。

北米は、高い採用率と市場関係者による新製品の発売により、光線力学療法市場を支配すると予想されています(2)。 Simphotek とその学術協力者は、数多くの異なるがんを治療してきましたが、最も最近のがんは、気道の近くまたは内部で気管支内腫瘍の増殖として現れる非小細胞肺がんです。 残念なことに、腫瘍は気管支を閉塞するほど大きくなる可能性があり、その際に血管を含む他のいくつかの組織とも絡み合います。 異なる組織が混在しているため、治療計画が困難になります。

北米は、高い採用率と市場関係者による新製品の発売により、光線力学療法市場を支配すると予想されています(2)。 Simphotek とその学術協力者は、数多くの異なるがんを治療してきましたが、最も最近のがんは、気道の近くまたは内部で気管支内腫瘍の増殖として現れる非小細胞肺がんです。 残念なことに、腫瘍は気管支を閉塞するほど大きくなる可能性があり、その際に血管を含む他のいくつかの組織とも絡み合います。 異なる組織が混在しているため、治療計画が困難になります。

悪性中枢気道閉塞（MCAO）は肺がん患者にとって深刻な問題となっている。 肺がんは最も一般的ながんであり、男性と女性の両方で主な死因となっています(3)。 米国癌協会は、2023 年に米国で約 238,340 人の肺癌患者が発生すると推定しています (男性 67,160 人、女性 59,910 人) (3)。

世界の肺がん市場の収益は、2021 年に 211 億米ドルに相当し、2022 年から 2030 年までの CAGR は 14.1% で、2030 年までに 679 億米ドルに成長します。北米は、2021 年の肺がん市場シェアで 35.5% 以上を占め、独占しています (4)。 肺がんは多くの場合、放射線療法と化学療法によって治療されますが、どちらも非がん組織に悪影響を与える可能性があります。 PDT を適用しても、これらの組織損傷の問題は発生しません。 さらに、PDT は、他の選択肢が枯渇した手術不能な肺がんに対する治療選択肢の 1 つです (5)。 肺がん患者にとって増大している問題は、内因性（気管支内腫瘍の増殖）、外因性（気管支外腫瘍の圧迫）、または混合閉塞として現れる可能性がある気道閉塞です。

現時点では、これらの患者を治療し、腫瘍の反応と生存率を改善するには、追加の治療オプションと多数の通院が必要です。 対照的に、気管支内閉塞には、手術や熱治療後の気道ステント留置など、いくつかの治療選択肢があります。 気管支内/気管支外（混合）腫瘍の治療選択肢は現在限られており、バルーン拡張後のステントで治療されます。 インターベンショナル呼吸器学の発展に伴い、光線力学療法は外傷レベルが低く、特異性が高く、伝統的または一般的な療法との互換性があるため、呼吸器系悪性腫瘍の治療に使用されています(5)。 Simphotek とその学術協力者は、MCAO を治療するための第 I/IIa 相 (NCT03735095) 臨床試験に取り組んでいます。

この治療法は進行性の原発性肺がんのため、より一般的になってきています(6)。 この試験では、MCAO を治療するために、腫瘍を画像化し、腫瘍へのファイバー挿入を誘導して I-PDT で治療する超音波システム (気管支内超音波、EBUS) が使用されます。 治療前に、気道、腫瘍、存在する可能性のある閉塞の量を特定するために胸部CTスキャンが行われます。

これは、研究チームによって治療をシミュレートするために Dosie にインポートされます。

シミュレーションの結果は、治療の特定のパラメーター、つまりレーザーと拡散ファイバーの構成を決定するのに役立ちます。 目標は、主要な血管やその他の敏感な領域への曝露を最小限に抑えて、腫瘍の最大容積を治療することです。 私たちは、この臨床試験が患者を可能な限り安全かつ効果的に治療するという私たちの目標に一歩近づくことを願っています。

我々は、従来の方法よりも副作用が少ない固形がんを治療するための新しい光ベースの方法について説明しました。