WO2016158195A1

WO2016158195A1 - 光照射方法、光照射装置、光照射システム、光線力学診断用又は光線力学治療用装置システム、腫瘍部位特定システム及び腫瘍治療システム

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Publication number: WO2016158195A1
Application number: PCT/JP2016/056691
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Inventors: 和樹池下; 拓哉岸本; 山口　恭司; 木島　公一朗; 博史前田
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Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2015-03-31
Filing date: 2016-02-26
Publication date: 2016-10-06
Anticipated expiration: 2017-09-30
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Abstract

　ＰＤＤ及び／又はＰＤＴの技術に適用できるパルスレーザーを用いた光照射方法、及びより一層殺腫瘍効果の高い腫瘍治療システムを提供すること。　一重項酸素を発生させ得る光感受性化合物が取り込まれた細胞に対して、ソーレー帯に含まれる波長のパルスレーザーを照射する光照射方法を提供する。前記パルスレーザーのパルス幅は１００ｐｓｅｃ以下、前記波長は４０５±１０ｎｍとすることができ、前記一重項酸素を発生させ得る光感受性化合物として、光線力学治療（ＰＤＴ）用薬剤又は光線力学診断（ＰＤＤ）用薬剤を用いることができる。

Description

光照射方法、光照射装置、光照射システム、光線力学診断用又は光線力学治療用装置システム、腫瘍部位特定システム及び腫瘍治療システム

　本発明は、光照射方法、光照射装置、光照射システム、光線力学診断用又は光線力学治療用装置システム、腫瘍部位特定システム及び腫瘍治療システムに関する。

　従来、がんの診断から手術までのプロトコルは、まず、がんのスクリーニング診断、次に細胞診が行われ、がんであると診断されると、術前化学療法後に手術、という順序で行われる。

　例えば、乳がんにおいては、近年ハーセプチンなどの分子標的薬剤が登場し、治療成績が向上して患者の予後が改善したということもあり、化学療法が積極的に行われるようになってきた。そして、症例によっては、化学療法後、ＣＴスキャン等で画像診断すると、がんが消失する結果も得られるようになった。

　しかし、ＣＴスキャン等の画像診断でがん領域が消失したように見えても、少なからず、がん細胞が残っていると考えられる。そこで、化学療法後、更に手術が行われる。手術では、切除した断端を調べてがんが遺残しているかも調べる。断端陽性と判定された場合、再切除が必要と判断されるが、このようなケースが増加傾向にある。
　この背景には、術前化学療法でがん領域が収縮しても、がん部分が飛び地状に残存しながら縮小するタイプがあることや（非特許文献１）、がん部分の消失に伴い、周囲の線維化・炎症が消失して乳房の全体形状も変化し、術前化学療法前にがんが存在していた領域が不鮮明になること、また、従来の乳がん手術は、内視鏡手術等と異なり、医師が術野を目視しながら手術を行うので、術前化学療法により周囲に飛び地状に残存したがん部分を見つけにくいこと等がある。

　術前化学療法後の手術やその後の再切除は、術後の患者の予後や生活の質にも影響する。近年の手術法等の向上は、患者の予後や生活の質の向上に寄与しているが、更なる改善を図るべく、手術切除領域を縮小化して乳房の外観を術前のものと変わらないようにする手術方法や、メスを用いないがんの診断方法及び手術方法等が開発されている。

　メスを用いないがんの診断方法及び手術方法として、例えば、光線力学診断（以下ＰＤＤともいう）及び光線力学治療（以下ＰＤＴともいう）がある。
　光線力学診断（ＰＤＤ）は、副作用が少なく悪性腫瘍に特異的親和性を有する光感受性試薬を、被験者に静注し又は内服させ、腫瘍組織に選択的に蓄積させた後、特定波長の光を照射して励起し、蛍光色を観察して、腫瘍の部位を特定する診断方法である。
　光線力学診断（ＰＤＴ）は、光感受性治療薬を静注し、腫瘍組織に選択的に蓄積させた後、特定波長の光を照射励起することで、殺腫瘍効果の高い一重項酸素（活性酸素）を産生し、周囲の正常組織細胞を熱破壊することなく、腫瘍細胞だけを壊死治療する方法である。

　例えば、特許文献１では、被験体内の治療対象部位にＰＤＤ用、ＰＤＴ用の薬品を投与し、４０５ｎｍの光を照射して、薬品により発せられる蛍光で治療対象部位を特定し、次に６３０ｎｍ付近の光を照射して治療を行う、電子内視鏡システムが開示されている。

特開２０１２−６５８９９号公報

Ｒｉｅ　Ｈｏｒｉｉ　ａｎｄ　Ｆｕｔｏｓｈｉ　Ａｋｉｙａｍａ，"Ｈｉｓｔｏｌｏｇｉｃａｌ　ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅｒａｐｅｕｔｉｃ　ｒｅｓｐｏｎｓｅ　ｉｎ　ｂｒｅａｓｔ　ｃａｎｃｅｒ"，Ｂｒｅａｓｔ　ｃａｎｃｅｒ（２０１３）

　しかしながら、ＰＤＤ及びＰＤＴの技術は、肺がん、食道がん、子宮頸がん、脳腫瘍等の特定のがんに適用されているが、乳がん等ではまだ適用されていない。

　本技術では、ＰＤＤ及び／又はＰＤＴの技術に適用できる高繰り返しのパルスレーザーを用いた光照射方法、及びより一層殺腫瘍効果の高い腫瘍治療システムを提供することを主な目的とする。

　上記課題解決のため、本技術は、一重項酸素を発生させ得る光感受性化合物が取り込まれた細胞に対して、ソーレー帯に含まれる波長の高繰り返しのパルスレーザーを照射する光照射方法を提供する。
　前記高繰り返しのパルスレーザーのパルス幅は１００ｐｓｅｃ以下、前記波長は４０５±１０ｎｍにすることができる。繰り返しは８０Ｈｚ以上にすることができる。
　前記一重項酸素を発生させ得る光感受性化合物として、光線力学治療（ＰＤＴ）用薬剤又は光線力学診断（ＰＤＤ）用薬剤を用いることができる。
　また、前記一重項酸素を発生させ得る光感受性化合物は、環状型テトラピロールを有する化合物でもよい。
　前記環状型テトラピロールを有する化合物は、代謝により生じたものでもよい。
　また、前記環状型テトラピロールはポルフィリンであってもよい。
　更に、前記細胞として、腫瘍細胞、特に乳がん細胞が挙げられる。

　また、本技術は、一重項酸素を発生させ得る光感受性化合物が取り込まれた細胞に対して、ソーレー帯に含まれる波長の高繰り返しのパルスレーザーを照射する光照射部を備える光照射装置を提供する。

　更に、本技術は、一重項酸素を発生させ得る光感受性化合物が取り込まれた細胞に対して、ソーレー帯に含まれる波長の高繰り返しのパルスレーザーを照射する光照射部を備える光照射装置と、
　一重項酸素を発生させ得る光感受性化合物が取り込まれた細胞から発せられた蛍光による画像を撮像する第１の撮像部を備える画像取得装置と
を有する光線力学診断用又は光線力学治療用装置システムを提供する。
　前記画像取得装置は、自然光による前記細胞の画像を撮像する第２の撮像部を備えることができる。

　本技術は、一重項酸素を発生させ得る光感受性化合物を含む薬剤と、
　前記化合物が取り込まれた細胞に対して、ソーレー帯に含まれる波長の高繰り返しのパルスレーザーを照射する光照射部を備える光照射装置と
を含む腫瘍部位特定システムを提供する。

　更に、本技術は、一重項酸素を発生させ得る光感受性化合物を含む薬剤と、
　前記化合物が取り込まれた細胞に対して、ソーレー帯に含まれる波長の高繰り返しのパルスレーザーを照射する光照射部を備える光照射装置と
を含む腫瘍治療システムを提供する。

　なお、本技術において「ソーレー帯」とは、３００ｎｍ~６００ｎｍの波長の光をいう。
　また、本技術において「一重項酸素を発生させ得る光感受性化合物」とは、元来、光照射によって励起されて一重項酸素を発生させる光感受性化合物でもよいし、又は当該光感受性化合物の誘導体でもよいし、あるいは、元来、一重項酸素を発生させ得る光感受性化合物でなくても、細胞に取り込まれてパルスレーザーを照射する前に、代謝により一重項酸素を発生させ得る光感受性化合物になるものでもよく、これらの化合物を全て含む。

　本技術によれば、光線力学療法（ＰＤＴ）における殺腫瘍効果をより高めることが可能となり、光線力学診断（ＰＤＤ）にも適用可能である。
　なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。

Ｔａｌａｐｏｒｆｉｎ、Ｐｏｒｆｉｍｅｒ及びヘモグロビンの吸光度のグラフである。本技術に係る光線力学診断用装置又は光線力学治療用装置システムの構成要素の配置例を示す概略図である。本技術に係る一体化カメラの例を示す概略図である。本技術に係る光線力学診断用装置システムの第１実施形態を示す概略図である。本技術に係るＰＤＤ観察／ＰＤＴ用カメラにより撮影した画像を示す概念図である。本技術に係るＰＤＤ観察／ＰＤＴ用カメラと自然光観察カメラのフュージョン画像を示す概念図である。ディッシュＡ（Ｔａｌａｐｏｒｆｉｎ不添加でパルスレーザーを３０分間照射）の蛍光像を示す図である。ディッシュＢ（Ｔａｌａｐｏｒｆｉｎ添加２４時間後パルスレーザーを３０分間照射）の蛍光像を示す図である。ディッシュＡ（Ｔａｌａｐｏｒｆｉｎ不添加でパルスレーザーを１０分間照射）の蛍光像を示す図である。ディッシュＢ（Ｔａｌａｐｏｒｆｉｎ添加２４時間後パルスレーザーを１０分間照射）の蛍光像を示す図である。ディッシュＡ（Ｔａｌａｐｏｒｆｉｎ不添加でパルスレーザー未照射）の蛍光像を示す図である。ディッシュＢ（Ｔａｌａｐｏｒｆｉｎ添加２４時間後パルスレーザー未照射）の蛍光像を示す図である。ディッシュＡ（Ｔａｌａｐｏｒｆｉｎ不添加でパルスレーザーを１０分間照射）の蛍光像を示す図である。ディッシュＢ（Ｔａｌａｐｏｒｆｉｎ添加１．５時間後パルスレーザー未照射を１０分間照射）の蛍光像を示す図である。

　以下、本技術を実施するための好適な形態について説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本技術の代表的な実施形態を示したものであり、これにより本技術の範囲が狭く解釈されることはない。説明は以下の順序で行う。
　１．光照射方法
　（１）パルスレーザー
　（２）一重項酸素を発生させる光感受性化合物
　（３）光照射方法
　２．光照射装置
　３．光線力学診断用又は光線力学治療用装置システム
　（１）光線力学診断用又は光線力学治療用装置システムの構成
　（２）第１の撮像部
　（３）第２の撮像部
　（４）光線力学診断用又は光線力学治療用装置システムの第１実施形態
　４．腫瘍部位特定システム及び腫瘍治療システム
　５．光線力学治療（ＰＤＴ）の実験例
　（１）材料
　（２）実験１
　（３）実験２
　（４）実験３
　（５）実験４

＜１．光照射方法＞
　本技術の光照射方法は、一重項酸素を発生させ得る光感受性化合物が取り込まれた細胞に対して、ソーレー帯に含まれる波長のパルスレーザーを照射して行う。

（１）パルスレーザー
　本技術では、高繰り返しのパルスレーザーを用いる。パルスレーザーは、ナノ秒、ピコ秒、フェムト秒程度の時間幅の短いパルス光であり、単なるレーザーよりも、短い時間幅の中で高繰り返しにエネルギーを集中させることができる。
　本技術において用いる高繰り返しのパルスレーザーは、特に限定されないが、パルス幅がピコ秒レベル以下のパルスレーザーを用いることができる。例えば、パルス幅は、１００ｐｓｅｃ以下、より好ましくは１０ｐｓｅｃ以下、更に好ましくは１ｐｓｅｃ以下であり、光感受性化合物から生じる蛍光寿命以下であることが好ましい。また、好ましくは、繰り返しが１００ＭＨｚ以上、より好ましくは１ＧＨｚ以下である。
　パルス幅が１００ｐｓｅｃ以下であると、連続光に比べて、同じエネルギー量を与える場合に平均照射エネルギーが小さくなる。また、エネルギーを与えたくない生体組織に多いタンパク質の熱緩和時間は１００ｐｓｅｃ以上であるので、繰り返し励起されず、熱的影響を与えにくい。更に、繰り返しが１００ＭＨｚ以上であると、ポルフィリン骨格の励起寿命が１０ｎｓｅｃ程度であり、繰り返し励起状態を保てることになる。活性酸素の発生は、基底状態の酸素との出会い確率と距離によるので、ポルフィリン骨格の励起繰り返しにより保たれることで活性酸素の発生効率が上がるので好ましい。

　本技術に用いられるパルスレーザーの波長は、例えば、環状型テトラピロール等のソーレー帯に含まれる波長である。具体的には、３００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長である。波長の下限は、好ましくは３５０ｎｍ以上、より好ましくは３７０ｎｍ以上、更に好ましくは３９５ｎｍ以上である。また、波長の上限は、好ましくは４５０ｎｍ以下、より好ましくは４２０ｎｍ以下、更に好ましくは４１５ｎｍ以下である。ただし、後述する光感受性化合物の種類によって好適な波長を選択することができる。波長は、例えば、市販される各光感受性化合物の添付文書に記載された波長を選択することができる。

　ここで、図１に、例としてＴａｌａｐｏｒｆｉｎ（Ｌａｓｅｒｐｈｙｒｉｎ（登録商標））とＰｏｒｆｉｍｅｒ（Ｐｈｏｔｏｆｒｉｎ（登録商標））、及びヘモグロビンの吸光度のグラフを示す。
　Ｔａｌａｐｏｒｆｉｎ、Ｐｏｒｆｉｍｅｒとも、Ｑ帯付近及びソーレー帯付近に吸光度のピークを有するが、Ｑ帯付近のピークよりもソーレー帯付近のピークの方が大きい。従って、ソーレー帯のような短波長をＰＤＤ及びＰＤＴに用いることに優位性があると考えられる。
　従来のＰＤＴでは、Ｔａｌａｐｏｒｆｉｎを用いたときは６６４±２ｎｍ、Ｐｏｒｆｉｍｅｒを用いたときは６３０ｎｍのレーザーを照射していた。これは、図１のヘモグロビンのグラフからわかるように、Ｑ帯付近でのヘモグロビンの吸光度が低く、Ｑ帯付近の光を照射しても赤血球に含まれるヘモグロビンの環状型テトラピロールが励起されにくいと考えられていたためである。しかし、本技術では、ソーレー帯のパルスレーザーを用いることにより、高いピークパワーで深達度を高めつつ、熱的影響に寄与する平均パワーを抑えることができる。これにより、粘膜組織がなく組織透過性も肺や脳より高くない乳がんにおいて、やけどに対する安全性を向上させながら深部まで殺腫瘍することができると考えられる。

　前記ソーレー帯に含まれる波長のパルスレーザーは、一重項酸素を発生させ得る光感受性化合物が取り込まれた細胞に照射すると、光感受性化合物が励起され蛍光を発し、腫瘍部位を容易に特定することができる。また、産生された一重項酸素（活性酸素）により殺腫瘍することができる。
　なお、従来は、環状型テトラピロール（ポルフィリン等）のソーレー帯に含まれる波長の光は、ＰＤＤで光の強度を低くして腫瘍部位を特定するのに一般的に用いられていた。しかし、ＰＤＴで用いられる程度に光の強度を高くすると、赤血球に含まれるヘモグロビンの環状型テトラピロールを励起し、赤血球に傷害を与えることが考えられたため、ＰＤＴにおいて環状型テトラピロール等のソーレー帯に含まれる波長の光を用いることは少なかった。そこで、単位面積当たり低いエネルギーで、エネルギー量を与える方法が望まれていた。

　本技術で用いられるパルスレーザーの具体例として、例えば以下の特徴を持つレーザーが挙げられる。
　結晶：ＢＢＯ（Ｃａｓｔｅｃｈ）Ｔｙｐｅ　Ｉ位相整合４×４×０．５ｍｍ　ｔｈｅｔａ＝２９ｄｅｇ
　結晶長：０．５ｍｍ
　許容角度幅：１６ｍｒａｄ（ａｔ　０．５ｍｍ）
　光源：Ｉｎｓｉｇｈｔ（Ｎｅｗｐｏｒｔ）、パルス幅１２０ｆｓ、繰返し８０ＭＨｚ
　ビーム径：１．３ｍｍ（１／ｅ^２）、照射部ではφ４ｍｍ
　入射波長：８１０ｎｍ
　集光レンズ焦点距離：６０ｍｍ（ｄｏｕｂｌｅｔ）
　ビーム集光角：１０．８ｍｒａｄ
　Ｓ偏光入射、結晶は水平内の回転で角度位相整合調整ができるようにマウントする。

（２）一重項酸素を発生させる光感受性化合物
　本技術で用いる一重項酸素を発生させる光感受性化合物（Ｐｈｏｔｏｓｅｎｓｉｔｉｚｅｒ）は、例えば、環状型テトラピロールを有する化合物が挙げられる。環状型テトラピロールとしてポルフィリン、フタロシアニン、コロール、クロリン、バクテリオクロリン、イソバクテリオクロリン等が挙げられるが、特に限定されない。また、これらの環の内部に金属がキレートされていてもよい。
　このような化合物は、ＰＤＴ用薬剤又はＰＤＤ用薬剤として入手可能である。例えば、以下のものが挙げられる：
ＨＰＤ　ｐｏｒｆｉｍｅｒ（Ｐｈｏｔｏｆｒｉｎ　ＩＩ），ＢＰＤ−ＭＡ（Ｖｅｒｔｅｐｏｒｆｉｎ／Ｖｉｓｕｄｙｎｅ），５−ＡＬＡ（Ｌｅｖｕｌａｎ），ｈｅｘａｍｉｎｏｌｅｖｕｌｉｎａｔｅ　ｈｙｄｒｏｃｈｌｏｒｉｄｅ（Ｈｅｘｖｉｘ），ＳｎＥＴ２（Ｐｈｏｔｒｅｘ），Ａｎｅｃｏｒｔａｖｅ　ａｃｅｔａｔｅ（Ｒｅｔａａｎｅ），８−ｍｅｔｈｏｘｙｐｓｏｒａｌｅｎ（Ｍｅｔｈｏｘａｌｅｎ），Ｄｉｈｅｍａｔｏｐｏｒｐｈｙｒｉｎ　ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ（Ｐｒｅｄｎｉｓｏｌｏｎｅ），５−ＡＬＡ　ｍｅｔｈｙｌ　ａｍｉｎｏｌｅｖｕｌｉｎａｔｅ（Ｍｅｔｖｉｘ），５−ＡＬＡ　ｂｅｎｘｙｌｅｓｔｅｒ（Ｂｅｎｚｉｘ），Ｔａｌａｐｏｒｆｉｎ（Ｌａｓｅｒｐｈｙｒｉｎ），Ｄｉｅｔｈｙｌｅｎｅ　ｇｌｙｃｏｌ　ｂｅｎｚｏｐｏｒｐｈｙｒｉｎ（Ｌｅｍｕｔｅｐｏｒｆｉｎ），Ｍｏｔｅｘａｆｉｎ　Ｌｕｔｅｔｉｕｍ（Ａｎｔｒｉｎ），Ｍ−ＴＨＰＣ（Ｆｏｓｃａｎ），ＨＰＰＨ（Ｐｈｏｔｏｃｈｌｏｒ），Ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ−４（Ｐｃ４），Ｓｉｌｉｃｏｎｅ　ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ−４（ＳｉＰｃ４），Ｌｕｔｅｔｉｕｍ　ｔｅｘａｐｈｙｒｉｎ（Ｌｕｔｅｘ），Ｂｏｒｏｎａｔｅｄ　ｐｒｏｔｏｐｏｒｐｈｙｒｉｎ（ＢＯＰＰ），Ｐｈｏｔｏｒｅｘ（Ｒｏｓｔａｐｏｒｆｉｎ），Ｔｏｏｋａｄ（Ｐａｄｏｐｏｒｆｉｎ），Ｍｅｔｈｙｌ　ａｍｉｎｏｌｅｖｕｌｉｎａｔｅ（Ｍｅｔｖｉｘｉａ），Ｔｉｎ　ｅｔｈｙｌ　ｅｔｉｏｐｕｒｐｕｒｉｎ（Ｐｕｒｌｙｔｉｎ），ＷＳＴ１１（Ｓｔａｋｅｌ），Ａｌｕｍｉｎｕｍ　ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ　ｔｅｔｒａｓｕｌｆｏｎａｔｅ（Ｐｈｏｔｏｓｅｎｓ），Ｈｙｐｅｒｉｃｉｎ，Ｍｅｔｈｙｌｅｎｅ　ｂｌｕｅ，Ｔｏｌｕｉｄｉｎｅ　ｂｌｕｅ，Ｒｏｓｅ　ｂｅｎｇａｌ，ＴＨ９４０２，Ｍｅｒｏｃｙａｎｉｎｅ　５４０，Ｃｕｒｃｕｍｉｎ。
　これらの化合物は、腫瘍集積性が高く、ＰＤＤ及びＰＤＴに用いるのに好適である。

（３）光照射方法
　本技術の光照射対象は、好ましくは腫瘍細胞である。該腫瘍細胞は特に限定されないが、例えば、肺がん、皮膚がん（メラノーマを含む）、前立腺がん、胃がん、子宮がん、子宮頸がん、膀胱がん、食道がん、リンパ腫、乳がん、基底細胞がん、脳腫瘍、喉頭がん、舌がん、扁平上皮がん、白血病に係る細胞が挙げられる。好ましくは、本技術で用いるパルスレーザーが到達可能な表在性腫瘍細胞であり、特に好ましくは、血管が比較的少ない部位の腫瘍細胞である。例えば、乳がん、前立腺がん、脳腫瘍がんである。
　特に乳がんは、先進国において罹患率が高く、ＰＤＴ治療効果の見込める初期の乳がんは増加傾向にあり、また乳がんは再発が多い。乳がんには従来ＰＤＤ及びＰＤＴ技術が用いられていなかったが、本技術は乳がんに適用でき、乳がんにおいてもＰＤＤ及びＰＤＴを行うことができる。

　本技術の光照射方法は、まず、一重項酸素を発生させる光感受性化合物を対象となる細胞に取り込ませて、次に、前記パルスレーザーを照射する順序で行う。
　光感受性化合物は、注射用製剤、経口投与用製剤等に調製することができる。
　光感受性化合物は、例えば、Ｔａｌａｐｏｒｆｉｎ（Ｌａｓｅｒｐｈｙｒｉｎ）では、注射用製剤のＴａｌａｐｏｒｆｉｎ　ｓｏｄｉｕｍとして腫瘍細胞に投与されると、Ｔａｌａｐｏｒｆｉｎが腫瘍細胞に集積する。投与して４~６時間後にパルスレーザーを照射することにより、Ｔａｌａｐｏｒｆｉｎが集積した細胞から蛍光が発せられ、腫瘍細胞の部位が特定される。腫瘍細胞部位を特定後、適宜パルスレーザーの強度を高め、引き続き腫瘍細胞に照射すると、Ｔａｌａｐｏｒｆｉｎと酸素とが反応して一重項酸素が生成され、その酸化作用により熱的損傷を腫瘍細胞に与え、殺腫瘍する。正常な細胞には光感受性化合物が集積しづらいので、レーザーによる損傷は少ない。なお、乳がん等では、熱的損傷が強すぎてやけどにならないようにパルスレーザーの強度等を調節することができる。

＜２．光照射装置＞
　本技術の光照射装置は、一重項酸素を発生させ得る光感受性化合物が取り込まれた細胞に対して、ソーレー帯に含まれる波長のパルスレーザーを照射する光照射部を備える。
　本技術の光照射装置は、例えば、環状型テトラピロール等のソーレー帯に含まれる波長、好ましくは４０５±１０ｎｍの波長で、かつパルス幅がピコ秒以下レベル、好ましくは１００ｐｓｅｃ以下のパルス幅のパルスレーザーを照射できる光源を、光照射部として用いることができる。
　本技術で特に限定されるものではないが、１ｍＷの平均パワーで照射可能である。殺腫瘍の対象となるがん細胞の位置等により、照射パワー密度、照射エネルギー密度、照射時間等を制御できることが好ましい。

＜３．光線力学診断用又は光線力学治療用装置システム＞
　本技術の光照射システムは、一重項酸素を発生させ得る光感受性化合物が取り込まれた細胞に対して、ソーレー帯に含まれる波長のパルスレーザーを照射する光照射部を備える光照射装置と、
　一重項酸素を発生させ得る光感受性化合物が取り込まれた細胞から発せられた蛍光による画像を撮像する第１の撮像部、及び任意に自然光による前記細胞の画像を撮像する第２の撮像部を備える画像取得装置と、
を有する。

（１）光線力学診断用又は光線力学治療用装置システムの構成
　図２に、本技術の光線力学診断用装置システムの構成要素を乳がんの術野付近に配置した例を示す。
　パルスレーザーは、パルスレーザー照射装置１０のパルスレーザー照射部１１からレンズ部１２を通って術野５０に照射される。第２の撮像部３１である自然光観察カメラは、自然光用照明４０からの光で観察される術野５０を撮像する。ここで、自然光用照明４０は、通常用いられる無影灯を用いることができるが、本システムからのＯＮ−ＯＦＦ制御が可能な光源を用いれば、無影灯のＯＮ−ＯＦＦを行う作業を省略することが可能となる。

（２）第１の撮像部
　ＰＤＤを行うときは、前述の光感受性化合物を励起する光を術野に照射し、主要部分に集積した光感受性化合物を励起して発光した蛍光を、第１の撮像部２１（図２）であるＰＤＤ観察カメラで観察する。
　ここで、光感受性化合物の緩和時間よりも繰返し速度が速く（例えば、緩和時間がｕｓｅｃレベルであればＭＨｚオーダー以上）、尖頭値の高いパルスレーザー光源を用いることで、連続波（ＣＷ）レーザーのように光感受性化合物を十分に励起しながら、平均パワーを低くすることができる。また、ＰＤＤのために十分な蛍光が得られる場合は、パルスレーザー光線の代わりにＬＥＤを用いてもよい。

　前記ＰＤＤ観察カメラは、光感受性化合物が発光した蛍光を鮮明に観察するため、該化合物の発する蛍光を透過し、かつ該化合物を励起する光をカットする光学フィルター２２を配置することができる。また、光学フィルター２２は、光感受性化合物励起光を吸収するフィルターと光感受性化合物蛍光光を通過するフィルターとを組み合わせたものでもよい。このようなフィルターをＰＤＤ観察カメラに用いることにより、術野５０における切除領域５１の断端にある腫瘍５３から発せられる蛍光を捉えやすくなる。
　なお、ここではＰＤＤ観察カメラを例に説明したが、ＰＤＤ観察カメラをＰＤＴ用カメラに置換しても同様である。

（３）第２の撮像部
　術者は、腫瘍の位置を知りたいと思っており、術者が手術時に見ている画像は自然光照明下での画像であるため、本システムでは、自然光照明の画像を撮像する第２の撮像部３１（図２）を備えていてもよい。

　なお、前記ＰＤＤ観察カメラ（第１の撮像部２１）の撮像素子がカラー撮影可能な撮像素子であり、該ＰＤＤ観察カメラの前に備えられている光学フィルター２２の挿入と除去を高速にて行うことができれば、カメラを１つにすることも可能である。しかし、ＰＤＤ観察画像と自然光観察画像とをそれぞれ撮影するカメラを配置すれば、光学フィルター２２の挿入及び除去を高速に行う必要がなくなる。
　そこで、図３に、ＰＤＤ観察カメラ（第１の撮像部２１）と自然光観察カメラ（第２の撮像部３１）とを１つのシャーシ内に配置した例を示す。
　一体化カメラレンズ部６１を透過した光は、部分通過フィルター６（ビームスプリッタ）により、第１の撮像部２１のＰＤＤ観察イメージャーへの光と、第２の撮像部３１の自然光観察イメージャーへの光とに分かれ、それぞれで画像が形成される。

（４）光線力学診断用又は光線力学治療用装置システムの第１実施形態
　図４に、本技術の光線力学診断用又は光線力学治療用装置システムの第１実施形態の概略図を示す。
　自然光とパルスレーザーは、それぞれ自然光照明用コントローラー、パルスレーザー用コントローラーで制御しながら、自然光照明光源、パルスレーザー光源から術野に照射される。前記自然光照明用コントローラーとパルスレーザー用コントローラーは、カメラコントローラー／画像処理装置と連結している。
　一方、自然光観察カメラとＰＤＤ観察／ＰＤＴ用カメラも、カメラコントローラー／画像処理装置と連結しており、これらのカメラはカメラコントローラーで制御され、得られた画像は、画像処理装置で処理され、記録装置にデータが送られ、記録される。また、カメラコントローラー／画像処理装置の画像データは、モニター１及び２に表示される。

　これらのモニターには、自然光照明で撮影した像を拡大した画像、及び光感受性化合物を多く取り込んだ腫瘍細胞からパルスレーザーにより発光される蛍光を観察するＰＤＤ観察／ＰＤＴ用カメラからの画像（ＰＤＤ／ＰＤＴ画像）を、別々に表示することが可能である。また、１つのモニターで２つの画像を切り替えながら表示することも可能である。

　図５に、ＰＤＤ観察／ＰＤＴ用カメラにより撮影した画像の例を示す。腫瘍５３が蛍光により観察される。
　このＰＤＤ／ＰＤＴ画像は、光感受性化合物が集積した腫瘍細胞のみを示すので、術者は腫瘍細胞の有無を容易に知ることができる。しかし、腫瘍細胞の位置を把握することは容易ではない。
　そこで、図６に示すように、予め調整したＰＤＤ観察／ＰＤＴ用カメラと自然光観察カメラとの撮影位置の校正条件より、自然光観察画像にＰＤＤ／ＰＤＴ画像を、位置を合わせて重畳し、画像（フュージョン画像）を形成することができる。この場合、腫瘍５３の位置（光感受性化合物が発光する蛍光の位置）を術者が分かりやすいように表示することが好ましい。
　図６に示したフュージョン画像は、ＰＤＤ／ＰＤＴ観察カメラから得られた画像の輝度情報を、自然光観察カメラのカラー信号のＧｒｅｅｎ　Ｃｈａｎｎｅｌに入力することにより、腫瘍部分の位置を生体内に無い緑色として表現できるので、腫瘍部分（腫瘍５３）を目立たせ、結果的に断端陽性を防止する効果を高めることができる。

　なお、図３に示した一体化カメラは、ＰＤＤ観察／ＰＤＴ用カメラと自然光観察カメラとの撮影位置をユーザーが変更しにくい構成となっているので、当該一体化カメラを用いることにより、校正作業を容易化することが可能となると共に、省スペース化をもたらすことができる。
　更に、前記システムにおいて撮影した画像は、記録装置に記録することにより、手術の結果を画像として残すことも可能となる。

　また、術前に撮影されたマンモグラフィー、ＣＴ、超音波などの診断画像を手術中にモニターに表示することにより、腫瘍部の位置を術者が容易に確認することができる。
　更に、ＰＤＤ観察／ＰＤＴ用カメラにより撮影された画像と、自然光観察カメラにより撮影された画像とを同じ倍率にてモニターに表示すること、あるいはＰＤＤ観察／ＰＤＴ用カメラ及び自然光観察カメラにより撮影された画像を合成した画像と、マンモグラフィー、ＣＴ、あるいは超音波診断装置により撮影された画像とを同じ倍率にてモニターに表示することにより、術者は診断画像と手術時の観察画像とを高精度に比較することができる。
　ここで、マンモグラフィー、ＣＴ、超音波などの診断画像は、断面情報および透視情報であり、自然光観察カメラ及びＰＤＤ観察／ＰＤＴ用カメラの画像は、術野の表面の情報であるので、これらの２つの情報の位置合わせは一般的に容易ではない。しかし、これらの画像をほぼ同じ倍率で表示することにより、術者にとって、診断画像に存在する腫瘍の位置を容易に知ることができる。このように、ほぼ同じ倍率で表示することにより診断画像において腫瘍領域であると考え切除すべきであると判断した部分を、ほぼ同じ倍率で表示しない場合あるいは術野をモニターで表示しない場合と比較して、容易に知ることができる。

　モニターでは、拡大表示することもできるので、周囲に飛び地状に残存した腫瘍部分を見つけやすくなる。
　また、従来の乳がん手術では、診断画像を元に、患者の乳房上に切除目標領域をマジックで印をつけることが一般的で、立体的な手術切除エリアを平面透視情報としてしまっているが、本発明のこの手法を用いることにより立体的な情報を平面情報とすることにより失われた情報を補うことができる。

＜４．腫瘍部位特定システム及び腫瘍治療システム＞
　本技術の腫瘍部位特定システム又は腫瘍治療システムは、一重項酸素を発生させ得る光感受性化合物を含む薬剤と、前記化合物が取り込まれた細胞に対して、ソーレー帯に含まれる波長のパルスレーザーを照射する光照射部を備える光照射装置とを含む。

　薬剤は、注射用製剤、経口投与用製剤等、任意の投与形態に適した製剤であればよい。例えば、前記光感受性物質を含む市販薬が好適に用いられる。投与後は、各市販薬の添付文書の記載に従って、被験体を取り扱うことが好ましい。

　光照射装置から照射されるパルスレーザーは、前述した波長とパルス幅を有するレーザーが好ましい。ＰＤＤ用パルスレーザーとＰＤＴ用パルスレーザーの強度は、特に区別されないが、ＰＤＤは、パルスレーザーの強度が低くても可能であり、ＰＤＴでは、パルスレーザーが殺腫瘍できる程度に高くする。
　ＰＤＤ用パルスレーザーの波長、パルス幅等は、組み合わせる薬剤に応じて変更できる。薬剤にＴａｌａｐｏｒｆｉｎ（Ｌａｓｅｒｐｈｙｒｉｎ）を用いた場合、好ましくは、波長：４０５±１０ｎｍ、パルス幅：１００ｐｓｅｃを例示できる。薬剤にＰｏｒｆｉｍｅｒ（Ｐｈｏｔｏｆｒｉｎ）を用いた場合、好ましくは、波長：３７０±１０ｎｍ、パルス幅：１００ｐｓｅｃを例示できる。
　また、ＰＤＴ用パルスレーザーの波長、パルス幅等については、前記ＰＤＤパルスレーザーの波長、パルス幅等と同じでよい。

＜５．光線力学治療（ＰＤＴ）の実験例＞
（１）材料
以下の材料を用いてＰＤＴのインビトロ実験を行った。
　対象細胞：ＭＣＦ７（ヒト乳腺がん由来細胞株）
　ディッシュ：φ３５ｍｍガラスボトムディッシュ（ノンコート）
　培地：Ｄ−ＭＥＭ−１０％　ＦＢＳ−１％　Ｐ／Ｓ−１ｍＭ　ｐｙｒｕｖａｔｅ　ｓｏｄｉｕｍ
　光感受性物質：Ｔａｌａｐｏｒｆｉｎ　１０μｇ／ｍｌ
　生死判定蛍光試薬：Ｃａｌｃｅｉｎ　１０μｇ／ｍｌ

（２）実験１
　まず、ＭＣＦ７を前記培地で培養したディッシュＡとディッシュＢを用意した。ディッシュＡにはＴａｌａｐｏｒｆｉｎを添加せずにコントロールとした。ディッシュＢには１０μｇ／ｍｌのＴａｌａｐｏｒｆｉｎを添加した。各ディッシュを２４時間インキュベートした後、波長４０５ｎｍ、パルス幅１２０ｆｓ、平均パワー１ｍＷ（照射部φ４ｍｍ）のパルスレーザーを３０分間照射した。照射後、更に１８時間インキュベートし、各ディッシュの培養細胞をＰＢＳで２回洗浄し、１０μｇ／ｍｌのＣａｌｃｅｉｎ１ｍｌに置換して、各ディッシュの培養細胞を観察した。

実験１の結果：
　図７に、ディッシュＡ（Ｔａｌａｐｏｒｆｉｎ不添加でパルスレーザーを３０分間照射）の蛍光像を示す。図８にディッシュＢ（Ｔａｌａｐｏｒｆｉｎ添加後パルスレーザーを３０分間照射）の蛍光像を示す。
　図７では、全体的に蛍光を発していたが、図８では、蛍光が点々としていることが観察された。すなわち、ディッシュＡでは培養細胞（ヒト乳腺がん由来細胞）はほとんど死んでいなかったが、ディッシュＢではディッシュＡと比べて有意に培養細胞が死んだことが示唆された。

（３）実験２
　ディッシュＡ（Ｔａｌａｐｏｒｆｉｎ不添加）とディッシュＢ（Ｔａｌａｐｏｒｆｉｎ添加）において、上記実験に用いた場所とは異なる場所に前記１０分間パルスレーザーを照射した以外は、前記実験１と同様にして、各ディッシュの培養細胞を観察した。

実験２の結果：
　図９に、ディッシュＡ（Ｔａｌａｐｏｒｆｉｎ不添加でパルスレーザーを１０分間照射）の蛍光像を示す。図１０にディッシュＢ（Ｔａｌａｐｏｒｆｉｎ添加後パルスレーザーを１０分間照射）の蛍光像を示す。
　図９では、広く細かく蛍光を発していたが、図１０では、蛍光が点々としていることが観察された。すなわち、ディッシュＡでは培養細胞（ヒト乳腺がん由来細胞）はほとんど死んでいなかったが、ディッシュＢではディッシュＡと比べて、１０分間のパルスレーザー照射でも有意に培養細胞が死んだことが示唆された。
　なお、ディッシュＡ及びＢのパルスレーザー非照射部分では、どちらも培養細胞が死んでいる様子は確認できなかった。

（４）実験３
　ディッシュＡ（Ｔａｌａｐｏｒｆｉｎ不添加）とディッシュＢ（Ｔａｌａｐｏｒｆｉｎ添加）において、上記実験に用いた場所とは異なる場所においてパルスレーザーを照射しなかった以外は、前記実験１と同様にして、各ディッシュの培養細胞を観察した。

実験３の結果：
　図１１に、ディッシュＡ（Ｔａｌａｐｏｒｆｉｎ不添加でパルスレーザー未照射）の蛍光像を示す。図１２にディッシュＢ（Ｔａｌａｐｏｒｆｉｎ添加でパルスレーザー未照射）の蛍光像を示す。
　図１１、図１２とも、レーザー照射がないと細胞が生きており、従って、Ｔａｌａｐｏｒｆｉｎの添加のみでは、細胞は死なないことが確認された。

（５）実験４
　ディッシュＢ（Ｔａｌａｐｏｒｆｉｎ添加）において、Ｔａｒａｐｏｒｆｉｎ添加後１．５時間インキュベートし、ディッシュＡ（Ｔａｌａｐｏｒｆｉｎ不添加）とディッシュＢに上記実験に用いた場所とは異なる場所に１０分間パルスレーザーを照射した以外は、前記実験１と同様にして、各ディッシュの培養細胞を観察した。

実験４の結果：
　図１３に、ディッシュＡ（Ｔａｌａｐｏｒｆｉｎ不添加でパルスレーザーを１０分照射）の蛍光像を示す。図１４にディッシュＢ（Ｔａｌａｐｏｒｆｉｎ添加（１．５時間）でパルスレーザーを１０分照射）の蛍光像を示す。
　図１３、図１４とも、細胞が生きていることが確認された。ディッシュＢの結果から、Ｔａｌａｐｏｒｆｉｎを添加しても、細胞がＴａｌａｐｏｒｆｉｎを充分に取り込まないとパルスレーザーを照射しても細胞が生きていることが示唆された。

　以上のことから、光感受性化合物を細胞に取り込ませ、該細胞に４０５ｎｍのパルスレーザーを照射すると、光線力学治療効果が得られることが確認できた。また、光感受性化合物を細胞に取り込ませずパルスレーザーのみの照射では殺腫瘍効果がみられなかったこと、光感受性化合物を細胞に取り込ませるのみでパルスレーザー照射をしない場合も殺腫瘍効果がみられなかったこと、光感受性化合物が細胞に充分に取り込まれずに（取り込ませる時間が短いと）パルスレーザーを照射しても殺腫瘍効果がみられなかったことが確認できた。

　なお、本技術は、以下のような構成も採ることができる。
〔１〕　一重項酸素を発生させ得る光感受性化合物が取り込まれた細胞に対して、ソーレー帯に含まれる波長のパルスレーザーを照射する光照射方法。
〔２〕　前記パルスレーザーのパルス幅は１００ｐｓｅｃ以下である、前記〔１〕に記載の光照射方法。
〔３〕　前記波長は４０５±１０ｎｍである、前記〔１〕又は〔２〕に記載の光照射方法。
〔４〕　前記一重項酸素を発生させ得る光感受性化合物は、光線力学治療（ＰＤＴ）用薬剤又は光線力学診断（ＰＤＤ）用薬剤である、前記〔１〕~〔３〕のいずれかに記載の光照射方法。
〔５〕　前記一重項酸素を発生させ得る光感受性化合物は、環状型テトラピロールを有する化合物である、前記〔１〕~〔４〕のいずれかに記載の光照射方法。
〔６〕　前記環状型テトラピロールを有する化合物は、代謝により生じたものである、前記〔５〕に記載の光照射方法。
〔７〕　前記環状型テトラピロールはポルフィリンである、前記〔５〕又は〔６〕に記載の光照射方法。
〔８〕　前記細胞は腫瘍細胞である、前記〔１〕~〔７〕のいずれかに記載の光照射方法。
〔９〕　前記細胞は乳がん細胞である、前記〔１〕~〔８〕のいずれかに記載の光照射方法。
〔１０〕　一重項酸素を発生させ得る光感受性化合物が取り込まれた細胞に対して、ソーレー帯に含まれる波長のパルスレーザーを照射する光照射部を備える光照射装置。
〔１１〕　一重項酸素を発生させ得る光感受性化合物が取り込まれた細胞に対して、ソーレー帯に含まれる波長のパルスレーザーを照射する光照射部を備える光照射装置と、
　一重項酸素を発生させ得る光感受性化合物が取り込まれた細胞から発せられた蛍光による画像を撮像する第１の撮像部を備える画像取得装置と
を有する光線力学診断用又は光線力学治療用装置システム。
〔１２〕　前記画像取得装置は、自然光による前記細胞の画像を撮像する第２の撮像部を備える、前記〔１１〕に記載の光線力学診断用又は光線力学治療用装置システム。
〔１３〕　一重項酸素を発生させ得る光感受性化合物を含む薬剤と、
　前記化合物が取り込まれた細胞に対して、ソーレー帯に含まれる波長のパルスレーザーを照射する光照射部を備える光照射装置と
を含む腫瘍部位特定システム。
〔１４〕　一重項酸素を発生させ得る光感受性化合物を含む薬剤と、
　前記化合物が取り込まれた細胞に対して、ソーレー帯に含まれる波長のパルスレーザーを照射する光照射部を備える光照射装置と
を含む腫瘍治療システム。

　１０　　パルスレーザー照射装置
　１１　　パルスレーザー照射部
　１２　　レンズ部
　２１　　第１の撮像部
　２２　　光学フィルター
　３１　　第２の撮像部
　４０　　自然光用照明
　５０　　術野
　５１　　切除領域
　５２　　断端
　５３　　腫瘍
　６１　　一体化カメラレンズ部

Claims

　一重項酸素を発生させ得る光感受性化合物が取り込まれた細胞に対して、ソーレー帯に含まれる波長のパルスレーザーを照射する光照射方法。
　前記パルスレーザーのパルス幅は１００ｐｓｅｃ以下である、請求項１に記載の光照射方法。
　前記波長は４０５±１０ｎｍである、請求項１に記載の光照射方法。
　前記一重項酸素を発生させ得る光感受性化合物は、光線力学治療（ＰＤＴ）用薬剤又は光線力学診断（ＰＤＤ）用薬剤である、請求項１に記載の光照射方法。
　前記一重項酸素を発生させ得る光感受性化合物は、環状型テトラピロールを有する化合物である、請求項１に記載の光照射方法。
　前記環状型テトラピロールを有する化合物は、代謝により生じたものである、請求項５に記載の光照射方法。
　前記環状型テトラピロールはポルフィリンである、請求項５に記載の光照射方法。
　前記細胞は腫瘍細胞である、請求項１に記載の光照射方法。
　前記細胞は乳がん細胞である、請求項１に記載の光照射方法。
　一重項酸素を発生させ得る光感受性化合物が取り込まれた細胞に対して、ソーレー帯に含まれる波長のパルスレーザーを照射する光照射部を備える光照射装置。
　一重項酸素を発生させ得る光感受性化合物が取り込まれた細胞に対して、ソーレー帯に含まれる波長のパルスレーザーを照射する光照射部を備える光照射装置と、
　一重項酸素を発生させ得る光感受性化合物が取り込まれた細胞から発せられた蛍光による画像を撮像する第１の撮像部を備える画像取得装置と
を有する光線力学診断用又は光線力学治療用装置システム。
　前記画像取得装置は、自然光による前記細胞の画像を撮像する第２の撮像部を備える、請求項１１に記載の光線力学診断用又は光線力学治療用装置システム。
　一重項酸素を発生させ得る光感受性化合物を含む薬剤と、
　前記化合物が取り込まれた細胞に対して、ソーレー帯に含まれる波長のパルスレーザーを照射する光照射部を備える光照射装置と
を含む腫瘍部位特定システム。
　一重項酸素を発生させ得る光感受性化合物を含む薬剤と、
　前記化合物が取り込まれた細胞に対して、ソーレー帯に含まれる波長のパルスレーザーを照射する光照射部を備える光照射装置と
を含む腫瘍治療システム。