日本冈山大学学术研究院医齿药学领域（药学）的须藤雄气教授、小岛慧一讲师、研究生院医齿药学综合研究科中尾新博士生（4年级）、学术研究院医齿药学领域（医学）的冨樫庸介教授、大内淑代教授、佐藤惠太助教，以及冈山大学医院（脑神经外科）的劒持直也医生组成的共同研究团队，成功利用对光发生反应并使细胞内环境碱化的蛋白质，选择性地通过光照灭活了存在于小鼠体内的癌肿瘤。该技术未来有望选择性清除人类癌细胞，实现副作用更小的新型光学癌症治疗方法。相关成果已发表在《JACS》的电子版上，并入选为封面报道。
供图：冈山大学
作为副作用较小的癌症治疗方法的基础，研究团队此前已开发出通过光选择性地仅使特定细胞灭活的技术。通过使动物细胞合成具有使细胞内环境碱化作用的光敏感蛋白Archaerhodopsin-3（简称AR3），证实了通过光照可以仅在目标细胞中会诱导自发性细胞死亡。
此次，在进一步发展该技术的基础上，研究团队以存在于小鼠体内的癌细胞为对象，验证了“是否能够通过光选择性地使其灭活”。
研究人员将基因导入来源于结肠癌和恶性黑色素瘤的癌细胞中，使其合成AR3后，移植至小鼠体内形成肿瘤。当对肿瘤照射1小时绿色光后，癌细胞开始发生自我死亡。另一方面，对具有抑制癌症增殖作用的免疫细胞几乎未观察到光毒性，其正常功能得以维持。此外，光照后的肿瘤体积逐渐缩小，在光照后的第7天几乎完全消失。
这一结果表明，通过对癌肿瘤进行光照，可以诱导癌细胞发生自我死亡，从而使整个肿瘤高效灭活。也就是说，研究人员成功实现了对活体小鼠体内存在的癌肿瘤使用光照的选择性灭活。
癌症治疗离不开使癌细胞灭活的技术，但仅依靠现有方法，治疗范围有限。近年来，随着LED、激光等光学技术的发展，对体内特定部位进行光照已成为可能，光免疫疗法等应用于临床的光治疗方法也在陆续开发。作为一种对周围正常细胞影响更小的新型癌症治疗方式，此次在小鼠中验证的“通过光选择性灭活癌细胞并使肿瘤缓解的方法”在人体上的应用，受到关注。
中尾表示，“我们成功通过光照使小鼠体内的癌细胞发生灭活。作为一种副作用较小的癌症治疗方法，期待该技术能在未来为癌症医疗提供助力。”
原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部
【论文信息】
期刊：Journal of the American Chemical Society
论文：Optogenetic cancer therapy using the light-driven outward proton pump rhodopsin Archaerhodopsin-3 (AR3)
DOI：10.1021/jacs.5c13053
