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パクリタキセルの神経細胞および癌細胞に対する臨床投与法の細胞毒性および生体力学的効果
Cytotoxic and biomechanical effects of clinical dosing schemes of paclitaxel on neurons and cancer cells.
PMID: 32683463 DOI: 10.1007/s00280-020-04113-0.
抄録
目的:
化学療法誘発性の末梢神経障害は、しばしば薬物投与量の減少をもたらす。しかし、抗がん剤の血清レベルは点滴後の時間によって変化し、この因子はこれまでのin vitro試験ではほとんど考慮されていなかった。本研究の目的は、自動投与量制御システムを構築し、薬剤の注入速度が細胞に与える影響を評価することである。
PURPOSE: Chemotherapy-induced peripheral neuropathy often results in a reduction in drug dose. However, the serum level of anticancer drugs varies with time after intravenous infusion, and this factor has seldom been considered in previous in vitro studies. The goals of this study were to build an automatic dosage control system and to evaluate the influence of drug infusion rate on the cells.
方法:
サンプルとして、神経細胞及びメラノーマ細胞を用いた。3時間（平均濃度とピーク濃度：0.024、0.287μM）、24時間注入（平均濃度とピーク濃度：0.020、0.042μM）のスキームを検討した。評価は、原子間力顕微鏡による細胞圧迫試験、連続免疫蛍光画像、細胞生存率解析を行った。
METHODS: Neurons and melanoma cells were used as the samples. The 3-h (average and peak concentration: 0.024 and 0.287 μM) and 24-h infusion (average and peak concentration: 0.020 and 0.042 μM) schemes were investigated. For evaluations, cell indentation tests by an atomic force microscope, serial immunofluorescent images, and cell viability analysis was performed.
結果:
神経細胞では、ヤング率は3時間スキームでは最初に増加し、その後は変化しなかったが、24時間スキームでは観察期間中は静止していた。癌細胞では、ヤング率はいずれの注入スキームでも増加し、3時間スキームでは増加幅が大きくなった。形態学的には、3h スキームでは軸索が膨潤・短縮し、枝数が減少した。一方、24時間投与群では、明らかな形態学的変化は見られず、軸索の成長が鈍化しただけであった。また、がん細胞の生存率を解析したところ、3時間スキームの方が抗がん効果が高いことが明らかになった。
RESULTS: For the neurons, Young's modulus first increased and then remained unchanged in the 3-h scheme, but was stationary throughout the observation period in the 24-h scheme. For the cancer cells, Young's modulus increased in both infusion schemes, and the increase was larger in the 3-h scheme. Morphologically, axons swelled and shortened, and the number of their branches decreased in the 3-h scheme. In contrast, there was only slowed growth of axons without obvious morphological changes in the 24-h scheme. Viability analysis of the cancer cells revealed that the 3-h scheme had a better anticancer effect.
結論:
薬物の薬力学的変化をシミュレートした投与量制御システムをin vitro細胞培養用に構築することに成功した。パクリタキセルの3時間投与法は、より優れた抗がん作用を示したが、神経細胞の成長と形態にはより多くの悪影響を及ぼした。
CONCLUSION: A dosage-control system simulating the pharmacodynamic changes of drugs was successfully constructed for in vitro cell cultures. The 3-h scheme of paclitaxel showed better anticancer effects but more adverse effects on neuronal growth and morphology.