JEMEA Journal Vol.5 (2021.12)

レビュー
マイクロ波照射による細胞への影響とその応用
Microwave Effects on Cells and Applications to Cancer Therapy

平田 桃 1、川内 敬子 1、西方 敬人 1, 2、中西 伸浩 2, 3、臼井 健二 1, 2*
Momo Hirata, Keiko Kawauchi, Takahito Nishikata, Nobuhiro Nakanishi, Kenji Usui
１. 甲南大学フロンティアサイエンス研究科（FIRST）、
2. 非電離放射線生態環境総合研究所（RINNIR）、
3. 株式会社ディーエスピーリサーチ
1, 2. 〒650-0047 兵庫県神戸市中央区港島南町 7-1-20、3．〒650-0047 兵庫県神戸市中央区港島南町 1-4-3
1. Graduate School of Frontiers of Innovative Research in Science and Technology (FIRST),
2. Research Institute for Nanobio-environment and Non-Ionizing Radiation (RINNIR),
Konan University, 7-1-20, Minatojima Minamimachi, Chuo-ku, Kobe, Hyogo 650-0047 Japan
3. DSP Research, Inc., 1-4-3, Minatojima Minamimachi, Chuo-ku, Kobe, Hyogo 650-0047 Japancorresponding author*, e-mail address : kusui@konan-u.ac.jp
キーワード: アポトーシス、がん治療、細胞、細胞膜透過、免疫、マイクロ波
Keywords: Apoptosis, Cancer therapy, Cell, Cell penetration, Immunity, Microwave
Abstract
Microwaves (MW) are applied to a variety of situations including daily life, industry, and medical care. In addition, the biologicaleffects of MW are attracting more attention than ever before. Various researches of MW effects on life phenomena has been
conducted. However, detailed mechanisms of such effects have been rarely investigated based on biology and chemistry. In thelast two decades, it has been reported to improve cellular functions or to have negative effects on cells. Very recently, cellularresearches have been conducted with the aim of applying MW to cancer treatment. Hyperthermia has already been in practicaluse, and other methods are now under investigation. This review summarizes some researches about effect of MW on cells andshow some applied researches on cancer treatment. These studies could contribute to various applications including medical
treatment.
1. 緒言
マイクロ波（MW）はテレビの衛星放送や、無線、電

日常以外でも工業生産などの産業や医療の場面などで子レンジなど日常生活の中で様々な用途で用いられて様々な応用が行われており広く注目されている。産業

おり、現代社会において必要不可欠なものである。また、の場面で MW は、局所的または急速な加熱により反応

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時間の短縮や収率の増加といった利点があるため、有影響を調査するためには、分子レベルの現象の一例だ

機化合物やペプチドおよび無機化合物・材料などの合けでは不十分であり、細胞レベルでの種々の影響調査

成・作製 1-10 など多くの分野で用いられている。
MW は、も必要不可欠である。また最近、MW 特有の効果によ

熱的効果だけではなく非熱的と考えられる効果（例える細胞の機能向上についての研究や、疾患の治療へのば、極性を持つ反応種へのエネルギーの供給や反応中応用を目指した研究も行われ始めている 12, 13。そこで間体の直接的な活性化）により化学反応を促進すると

本レビューでは、特に細胞について着目し、これまで明考えられている 8,9。しかし、そのメカニズムについてらかになっている MW が及ぼす細胞への影響については明らかとなっていない部分も多い。また近年では、5

第 2 章で概説する。次に第 3 章で特にがん治療への応G（第 5 世代移動通信システム）の普及など日常生活の用について最新の研究を紹介する。

中で MW による無線技術が広く浸透してきている。
以上のような MW の様々な場面での活用にともない、従来よりも MW による生体への影響に注目が集まって

2. 細胞レベルでの MW の影響
2-1. はじめにいる。しかし、現状では生体への MW の影響やその詳本章では現在報告されている様々な細胞に対するしいメカニズムは明らかとなっておらず、人体への安MW の影響を紹介する。Table 1 には近年発表された

全性に懸念を示す声もある。そこで MW の安全な使用

MW の細胞への影響についての論文をまとめた。詳細

を普及させるために、MW が生体に与える影響についに入る前にここで、生体に対する MW 照射時には、熱て様々な評価やそのメカニズムの解明が行われている。

作用を評価する量として比吸収率（SAR：Specific我々（甲南大 FIRST バイオ計測化学研究室（臼井ら）

absorption rate）と呼ばれる値が良く用いられることをおよび RINNIR）もこれまで、生命科学現象の一例と紹介しておく。SAR は、生体に MW を照射することにして歯や骨などを形成するバイオミネラリゼーション

よって単位質量当たりの組織に単位時間に吸収されるを題材に、ペプチドを用いたミネラリゼーション（無機エネルギー量であり W/kg の単位で表される。また、体物沈殿）における MW の分子レベルの影響調査を行っ

表面の単位面積当たりに吸収されるエネルギー量はてきた 11。しかしながら、より様々な MW の生体へのmW/cm2（または W/cm2）の単位で表される 14, 15。

Table 1 Various effects of MW on cells
細胞への効果細胞種

MW 周波数（GHz）

MWの強さ

Ref.

アポトーシスの誘導

ラット副腎髄質褐色細胞PC122.856

30 mW/cm2 ~

18

細胞死

マウスB16メラノーマ細胞

2.45

2 kW

19

ラット

0.9

6 W/kgマウス

1.9

10 W/kg

DNAの損傷ラット

2.1

39.57 mW/kg

21

細胞増殖の促進

Serratia marcescens （グラム陰性菌）
Chormobacterium violaceum （グラム陰性菌）
Staphylococcus aureus （グラム陽性菌）

2.45

90 W

24

免疫活性の向上

ヒト末梢血単核細胞

0.90.024 W/kg

25

Escherichia coli （グラム陰性菌）

18

ー ※1

28

18

ー ※1

29

ウサギ赤血球

18

ー ※1

30

ラット副腎髄質褐色細胞PC12

18

ー ※1

31

Escherichia coli （グラム陰性菌）

2.45

400~2000 W

35

マウス胚性がん細胞 P19

0.7~1.1

0.5 W/kg

33

遺伝毒性

20

Staphylococcus aureus （グラム陽性菌）
Staphylococcus （グラム陽性菌）
物質取り込み能の向上

カルシウムチャネルの活性化

Pacificibacter maritimus （グラム陰性菌）※1 モデリングでの予測により、ペトリ皿中央の MW の強さは約 20 kW/m3 程度であると推測される。

39

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Table 1 に話を戻すと、MW が細胞に悪影響を及ぼす影響を調査した 19。その結果、MW 非照射の加熱条件という報告がある一方、生体反応の活性化など様々なでは細胞死が起こった割合が全体の 12％未満であった

効果をもたらすという報告もあった。今回は Table 1 にが、2.45 GHz、2 kW の MW を照射することで全体のは挙げていないが、MW の熱的な効果により細胞を死70%以上の細胞が死滅することが明らかとなった。さ滅させることは以前から既に報告されており、がん細らに、MW 照射後に多孔質様の細胞膜が観察されたこ

胞の温熱療法などに応用されている。この温熱療法にとから細胞膜の損傷が起こっていることが明らかとな

ついては第 3 章で紹介することとし、本章では、温熱った。この細胞膜の損傷は MW 非照射の同程度の加熱療法のような MW の直接的な熱効果による細胞死は除条件では観察されず、MW の熱以外の影響により腫瘍外し、それ以外の細胞に与える効果・影響についての報

細胞を死滅させることが示唆された。さらに、2020 年、告をまとめた。それら報告の中では、細胞毒性に関する

S. L. Smith-Roe らによって行われた遺伝毒性を評価し研究は多く行われているが、細胞の機能の向上に関すた研究では、ラットに 0.9 GHz、マウスに 1.9 GHz、る研究はまだ報告が少ないことがわかった。以下、種々

1.5~10 W/kg の MW を 14 週間、24 時間当たり 550 分の細胞種に対するこれら様々な影響の詳細について述

ずつ照射することにより、雄ラットの海馬、雄マウスのべる。

前頭皮質、雌マウスの白血球においてダメージを受けた DNA が確認された 20。このことから、組織依存的で2-2. MW が細胞の生存に与える影響はあるが MW 照射によって DNA 損傷を優位に増加さ

2004 年に M. Capri らが行ったヒト末梢血単核細胞せることが明らかとなり、遺伝毒性を有することが示

への 0.9 GHz、76 mW/kg の MW による影響を調査し唆された。この DNA の損傷は MW の出力が高くなる

た報告 16 および G. J. Hook らが行ったヒトリンパ芽球と増加することが確認された。また 2019 年、M. E.

様細胞 Molt-4T に 0.813~0.836 GHz、26 mW/kg のAlkis らは、ラットに0.9 GHz、
0.0845 W/kg、1.8 GHz、MW を照射した報告 17 によると、MW によってアポト

0.04563 W/kg、2.1 GHz、0.03957 W/kg の MW を 24

ーシスは誘導されず、生存に影響を与えないという結週間、一日 120 分ずつ照射したところ、周波数の上昇果が示されていた。これらの報告のように 2000 年代初に伴い DNA 損傷と酸化ストレス指標が増加すること

頭では、MW の熱以外の効果は細胞に影響を与えないを明らかにした 21。これらの結果から、特に高周波数の見解が大半であった。しかし、2010 年以降、MW の熱

MW 照射により酸化ストレスの原因となる活性酸素を以外の効果が細胞に何らかの影響を与えることが示唆増加させていることが示唆された。この活性酸素は、放されはじめ、様々な調査が現在も行われている。以下、

射線照射などによる物理的な要因や、薬物や生体物質

それらについてさらに詳細に述べる。

などの酸化や酵素反応などにより生成し、DNA 損傷の原因になることが知られている 22, 23。そのため、MW

2-2-1. 細胞への悪影響

照射による物理的な要因や、これら酸化や酵素反応のまず、MW の加熱以外の影響により DNA の損傷お促進により、活性酸素を増加させ、DNA に損傷を与えよび細胞死が起こった事例についていくつかの報告をることで細胞のアポトーシスを誘導したと考えられる。

紹介する。2014 年、H. Zuo らが、2.856 GHz の MW
におけるラット副腎髄質褐色細胞 PC12 への影響を調

2-2-2. 細胞への好影響

査したところ、ミトコンドリアの膜電位の低下や DNA

一方で、MW 照射により増殖が促進した事例を紹介の断片化を引き起こすことで Caspase-3 を活性化し、する。前述の H. Zuo らにより細胞への悪影響が発表さ

アポトーシスを引き起こす細胞が増加することを示しれた同じ年である 2014 年、S. Raval らが、2.45 GHz、た 18。
このアポトーシス誘導の増加は MW の出力が 30

90 W の MW が 2 種類のグラム陰性菌（Serratia

mW/cm2 以上の条件で確認された。また、2018 年、A.

marcescens、Chormobacterium violaceum）と 1 種類

Rosin らはマウス B16 メラノーマ細胞に対する MW ののグラム陽性菌（Staphylococcus aureus）の増殖に及40

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ぼ す 影 響 を 調 査 し た と こ ろ 、 Chormobacterium

2-2-1 に示したように MW 照射により細胞膜に損傷

violaceum と Staphylococcus aureus においては、条を与える可能性が示唆されており、細胞膜への影響に件にもよるが、MW の照射により増殖が促進すること焦点を当てた研究も多く報告されている。細菌の細胞が示された 24。この研究では、MW 照射と同時にサン

外皮は細胞膜と細胞壁から構成されており、細胞膜はプルを氷冷しており、温度の上昇が抑制されていたこ

リン脂質二重層であり、物質の輸送は制限されているとから、MW の熱以外の効果が細胞の増殖を促進した

26。真核生物は細胞壁を持たず、リン脂質二重膜で構成と考えられている。しかし、その詳細なメカニズムにつされている細胞膜を持ち、細菌の細胞膜と同様に細胞

いては明らかとなっていない。

膜を介した物質の取り込みには選択性がある。そのため、細胞膜を透過できる物質は厳密に制御されている

以上のようにヒトの細胞に対しては 0.9 GHz 以下の27。

低周波数の MW は生存に影響を与えないが、2.45 GHz

Escherichia coli を用いた研究では、細胞の形態が一以上の比較的に高い周波数の MW を照射することでア

時的に変化し、加熱処理では細胞に取り込まれないデポトーシスを誘導することが示唆される。細菌細胞にキストラン（15.9 nm）が 18 GHz の MW を 9 分間照

おいては 2.45 GHz の MW により増殖促進効果が示さ

射することにより細胞内に取り込まれていることが示れており、細胞種により MW の影響が異なると考えらされた 28。また、グラム陽性球菌（Staphylococcus

れる。これは、各細胞の膜構造の違いによる影響が大き

aureus、Staphylococcus epidermidis）およびグラム陰

いのではないかと考えられる。

性菌（Pacificibacter maritimus）を用いた研究では、
18 GHz の MW を同様に照射したところ 23.5 nm のシ
リカナノ粒子の内在化が見られた 29。これらの報告に2-3. 免疫細胞の活性の向上
MW 照射が免疫機能の向上にも影響を与えることがよると加熱条件では細孔の形成が確認されなかったこ

報告されている。2020 年、Ł. Szymański らが、ヒトとから、MW の加熱による影響ではなく MW の特有のの血液から分離した T 細胞、単球などを含む PBMC

非熱的な効果により可逆的な細孔が形成され透過性が（末梢血単核細胞）に 0.9 GHz、0.024 W/kg の MW を誘発されたと考えられる。

2 回照射し免疫調節に対するMW の影響を調査した 25。

また、細菌に限らず、ウサギの赤血球およびラット副

その結果、1 回目の照射後において単球の免疫応答性が腎髄質褐色細胞 PC12 を用いた研究においても 18

MW 非照射条件と比較して向上することが明らかとな

GHz の MW を照射することで、従来透過能を持たなった。また、MW 照射により免疫細胞の一種である T

いナノ粒子（23.5 nm）の取り込みが向上することが明細胞の免疫応答性も向上することが示された。この単らかとなっており 30, 31、いずれにおいても細胞の生存

球と T 細胞の応答性は 2 回目の照射後には 1 回目の照に影響を与えないことが示されている。また、これらの射後と比較して低下することが示された。さらに 2 回実験 28-31 では半導体型の MW 発振装置を使用してい目の照射後において、受容体に対する IL-2 の結合量がる。2-2 では、高周波数の MW は細胞死を誘導するこ

向上することが明らかとなった。このことから、T 細胞とを示唆してきたが、このような細胞膜に対する影響を分化・増殖させる働きを持つサイトカインである IL-の報告では、照射時間が短いため、MW による損傷が2 の分泌量が増加していることが示唆された。
これらの細胞内まで進行せず、細胞膜への影響に留まっている

結果から、 0.9 GHz の MW 照射は T 細胞を活性化さのではないかと考えられる。

せることが示唆され、免疫調節に影響を与えると考えられる。

2-4-2. 分子メカニズム
以上の報告をまとめると、細胞膜透過効率の向上は

2-4. 細胞膜への影響

MW 照射により細胞膜に細孔の形成などの形状の変化

2-4-1. 細胞外からの物質の取り込みの向上

や、膜の脱分極が生じたためであると考えられている。
41

JEMEA Journal Vol.5 (2021.12)
また、MW がイオンチャネルの開閉速度の変化、チャネルを介したイオン流出に直接影響を与えることで膜構造を変化させ、最終的に Ca2+などのイオンや小分子への浸透性の変化を引き起こすことが示唆されている（半導体型 MW 発振装置を使用）32。
実際に 2008 年、V. S. Rao らのマウス胚性がん細胞
P19 を用いた研究により、0.7~1.1 GHz、0.5 W/kg のFig. 1 Substance uptake by MW irradiation.

MW 照射により電位依存性カルシウムチャネル（VGCC）が活性化することが明らかとなっている 33。

さらに、細胞膜への詳細な影響を調査した報告も紹

この現象は、原形質膜の電圧配向が変化することによ介する。A. Beneduci らは生体膜を模倣したホスファチって引き起こされると考えられている。話は少し変わ

ジルコリンのベシクルに 53.57 GHz、5～20 µW の MWるが、後にこの現象を利用した研究も行われている。A.

を照射し MW の影響を調査した 36。その結果、MW の

A. Pilla により、MW 照射直後に VGCC の刺激により非熱的な影響により膜の界面で相転移温度が上昇する

細胞内の Ca2+が増加し、一酸化窒素合成酵素（NOS）

ことで、相転移領域（リップル相領域）の増大が引き起を活性化し、一酸化窒素（NO）を約 2 倍増加させるこ

こされることが示された（Fig. 1、中央）。このことは、とが明らかとなった 34。NOS は細胞内の Ca2+濃度が上

MW を照射すると膜の損傷は抑えられたまま膜の流動

昇すると活性化され、NO を合成する酵素であり、MW性と透過性が増加し、ナノ粒子などの取り込み効率が照射による電位依存性カルシウムチャネルの活性化に上昇するというこれまでの結果を裏付けている（Fig.

より最終的に NO の合成を促進することが示唆されて1）。

いる。NO は血管拡張物質であるため、NO の合成を促進することで動脈硬化などの治療に応用できると考え

2-4-3. 応用に向けてこれらの報告を参考に、我々（甲南大 FIRST バイオられる。
また、18 GHz の MW のみならず 2.45 GHz の MW

計測化学研究室（臼井ら）および RINNIR）も細胞膜においても400～2000 W の出力のMW を Escherichia

を透過するペプチド（CPP：Cell penetration peptide）

Coli に照射することで膜の完全性がわずかに損失するについて MW の影響調査を行い始めている。具体的にことが明らかとなった 35。しかし、その非熱的な効果のはまず、CPP の一つであるアルギニンリッチペプチド

詳細なメカニズムは明らかとなっていない。以上より、

37 の細胞導入を題材に、アルギニン残基数の異なる蛍

現在、考えられているメカニズムとしては、膜電位が閾

光色素付きペプチドを合成した。それらを細胞に添加

値に達すると、膜の分子構造の再配向が起こり、細孔がし、2.45 GHz、10 W の MW 照射下で 30 分間、37℃形成され、結果としてイオンおよび分子に対する細胞で 90 分間インキュベートした。その後、蛍光測定によ膜透過性が向上するというものである。

るペプチド量の定量と共焦点顕微鏡観察により MW 照

Fig. 2 Scheme of our study.

42

JEMEA Journal Vol.5 (2021.12)(a)

普及しているが、音響療法は未だ研究段階であり、実用(b)には至っていない。また、がんの治療に多く用いられている化学療法の効果を増強する手段として間接的に
MW を用いる手法も研究されている（Table 2）。
3-1. 温熱療法
温熱療法は、がん細胞が正常細胞と比べて熱に弱いという性質を利用したがんの治療法（ハイパーサーミ
Fig. 3 Confocal microscopy Z-stack images.
Cellular uptake of Hoechst33342 (blue) and an
arginine-rich peptide conjugated with carboxyfluorescein. (green) (a) with MW irradiation (b)without MW irradiation.

ア療法）であり、MW による発熱を利用した治療である 38。熱による細胞致死効果によりがん細胞の増殖を抑制する効果があり、患者への負担が少ない低侵襲療法として注目されている。しかし、温熱療法単独の使用

射条件と単純加熱（MW 非照射）におけるペプチドのでは抗がん剤や放射線を用いた治療法に比べてがんの細胞導入量の変化を調べた（Fig. 2）。その結果、アル抑制効果が低いため、近年では、化学療法や放射線治療

ギニン残基数の少ない配列において MW 照射により細と併用して使用されている 39。温熱療法と化学療法を

胞導入効率が向上することが示された（Fig. 3）。これ併用することでより治療効果を高め、抗がん剤の使用により、透過能の違いにより MW の影響の受けやすさ

量を減らし、副作用の少ない治療を行うことが可能にが異なることが示唆された。また、本研究では MW 照なる。

射による細胞生存率への影響はないことが示されていまた、研究段階ではあるが、ナノ粒子などの物質とる。今後、ペプチドの配列や MW 照射の周波数、出力MW を組み合わせることでより効果的にがん細胞を死を検討することで、より効率的に標的物質を細胞に送滅させる手法が開発されている。これらの治療法では、達することを目指す。このような細胞膜に対する MW

マイクロ波増感剤としてナノ粒子を用いることで、細の影響の調査を進めることで、これまでに紹介した

胞内で局所的に MW のエネルギーを熱に変換する。2-

様々な生体反応への影響の理解が進むのではないかと

2 で述べたように高出力で MW を照射すると、MW の期待される。

みで細胞を死滅させることができるが、細胞選択性がなく、広範囲の細胞に損傷を与えてしまうという問題点がある。そこで MW 増感剤を用いることで低出力の3. MW のがん治療への応用
現在、MW を用いたがんの治療法として主に温熱療

MW で選択的に細胞死を誘導することができる。2016

法と音響療法によりがん細胞を死滅させる手法が研究

年、水溶性物質でカプセル化されたフラーレンをヒトされている。温熱療法は一般的な治療法としてすでに前立腺がん細胞 PC-3 に添加し 2.7 GHz、1.26 W のTable 2 Cancer treatments using MW

43

JEMEA Journal Vol.5 (2021.12)
MW を照射したところ、MW を使用しない一般的な加率で細胞内に導入することにより生存率が優位に低下熱と比較して高効率で死滅させることが可能であるとした。また、この際エンドサイトーシス阻害剤を添加し報告された 40。また 2018 年には、ミトコンドリア送達ても抗がん剤の取り込みに影響を与えず、MW による分子を修飾した MW 増感剤（ジルコニア複合ナノ粒子）

効果はエンドサイトーシスの促進ではなく、細胞膜のを用いることで MW 照射によりミトコンドリアで特異透過性の向上または細胞膜の破壊により、細胞外分子

的に熱を発生させることができ、MW 増感剤を使用しの取り込みを促進することが示唆された。また、PC-3

ないコントロールと比較してヒト肝がん細胞 HepG2細胞において 2.45 GHz、10 W の MW 照射によりの増殖抑制に効果的であると報告された 41。このよう

BODIPY の細胞膜への取り込みが促進された 46。これに MW 加熱による温熱療法と MW 増感剤を用いる治らの結果から生存率に影響を与えず、膜の特性を変化

療法は、温熱療法のみでは死滅させることが難しかっさせていることが示唆された。このように MW によりたがん細胞を低侵襲的に治療する新たな手法として期薬剤の細胞への取り込みを向上させることで従来の化待されている。

学療法の治療効果を増強することができると考えられる。
さらに、2-2-1 で述べたような MW のがん細胞への3-2. 音響療法
近年では MW による熱的な効果だけではなく、非熱毒性・増殖抑制効果を化学療法と併用することも考え的な効果に着目した新しい治療法が研究されている。

られる。7 種類のがん細胞および 1 種類の正常細胞（ヒマ イ ク ロ 波 励 起 音 響 腫 瘍 療 法 （ TA 療 法 ：ト乳腺細胞 MCF-12A）に半導体発振装置を使用し、Thermoacoustic therapy）は、超磁性酸化鉄ナノ粒子

2.45 GHz、20 W の MW を照射したところ、がん細胞などの磁性を持つ物質や双極子を持つ物質が 6 GHz ののみが死滅することが示された 47。この報告では、MW

パルス MW により細胞内で振動し、熱音響衝撃波と呼照射時と同じ温度での MW 非照射加熱条件ではがん細ばれる微細な衝撃波を生成し、この衝撃波により細胞胞の増殖抑制効果が見られなかったことから、MW のに損傷を与える治療法であり、薬剤を使用しないがん

熱以外の効果ががんの増殖抑制に影響を与えているこの治療に有望である 42。さらに、ミトコンドリアを標的とが示唆された。さらに、ヒト乳がん細胞 HL-60 を含とする単層カーボンナノチューブ 43 およびポリアルギ

む 7 種類のがん細胞の増殖抑制効果が見られたが、正ニンプローブ 44 を用いた TA 療法では、MW 照射によ常細胞である乳腺細胞の生存率には影響を与えず、がりミトコンドリアを選択的に破壊する。このミトコン

ん細胞を効果的に死滅させることが明らかとなった。

ドリアの破壊によりアポトーシスを誘導することが報

このことから、2-2 で述べたように細胞の種類によって告され、がん細胞の 77.5%が死滅し、高い腫瘍抑制効

MW のエネルギーを吸収する能力に差があり、特にが果が示された。これらの効果は、2-4-2 で述べた MW にん細胞は MW の効果を受けやすいことが示唆された。

よる細胞の膜電位の変化もアポトーシスの誘導に影響

このようながん細胞のみを死滅させる効果に加え、を与えていると考えられる。しかし、がん細胞で特異的抗がん剤の取り込み量を増強できる MW 照射の最適条に熱音響衝撃波を発生させる必要があり、現在、その課件を確定することができれば、化学療法と MW を組み題の解決と実用化に向けて研究が進められている。

合わせた副作用の少ない治療法の確立につながる。現在、我々（甲南大 FIRST 腫瘍分子生物学研究室（川内3-3. 化学療法の増強

ら））はこの治療法の創出に向けて、種々の抗がん剤の第 2 章で示された細胞膜への影響を応用し、2.45

効果を最大限に引き出せるMW の条件を検討している。

GHz、10 W の MW 照射によりヒト乳がん細胞 MCF7 およびヒト肺がん細胞 PC-3 において抗がん剤の取4. 結言

り込みが増加することが示された 45。MW 照射のみでMW の影響は照射する出力により、DNA の損傷やは細胞毒性はないが、MW 照射により抗がん剤を高効

細胞膜の損傷により細胞のアポトーシスを誘導すると
44

JEMEA Journal Vol.5 (2021.12)
１. C. O. Kappe,

いった報告がある。しかし、これらの報告は電磁波利用の国際的なガイドラインで定められている安全基準でMicrowave dielectric heating in synthetic

ある 2 W/kg または 2 mW/cm2 以上の出力の MW によorganic chemistry.

るものがほとんどであった。一方で、この基準以下の使Chem. Soc. Rev., 37, 1127-1139 (2008).

用では、細胞死を誘導しないことが示唆され、毒性の有２. R. Gedye, F. Smith, K. Westaway, H. Ali, L.

無は照射する出力に依存すると考えられる。本レビュ

Baldisera, L. Laberge and J. Rousell,ーで紹介した細菌、ヒトの細胞、さらにマウスおよびラThe use of microwave ovens for rapid organic

ットを用いた研究により MW 照射が免疫活性や細胞膜

synthesis.

の物質取り込み能の向上、また、電位依存性カルシウム

Tetrahedron Lett., 27, 279-282 (1986).
３. R. J. Giguere, T. L. Bray, S. M. Duncan and G.

チャネルの活性化など生体反応を促進させる効果を持つことが明らかとなった。特に、細胞膜への影響についMajetich,ては多数の報告があり、MW 照射により細胞膜が乱れ

Application of commercial microwave ovens toることで透過能が向上することが明らかとなっている。

organic synthesis.

さらに、近年では MW の特有の効果を利用したがんのTetrahedron Lett., 27, 4945-4948 (1986).

治療への応用が盛んに行われており、MW 温熱療法の４. H. Yin, T. Yamamoto, Y. Wada and S. Yanagida,

治療効果の向上や、薬剤を使用せず MW の波による振Large-scale and size-controlled synthesis of

動でがん細胞を死滅させる音響療法、また、細胞膜の物

silver nanoparticles under microwave

質取り込み能の向上による薬剤の効率的な送達など、

irradiation.

様々な低侵襲的な治療法の開発が行われている。

Mater. Chem. Phys., 83, 66-70 (2004).

MW が細胞に与える影響や効果については明らかと

５. J. Fukushima, S. Takayama, H. Goto, M. Sato

なりつつある一方、そのメカニズムについては未解明

and H. Takizawa,の部分が多い。その理由として、MW の影響は出力やIn situ analysis of reaction kinetics of reduction

照射方法により大きく異なると考えられるが、実際にpromotion of NiMn2O4 under microwave H-field

照射部分に届く MW の強度を測定している研究は少な

irradiation.

いことや、MW を照射しながらの観察が難しいことな

Phys. Chem. Chem. Phys., 19, 17904- 17908

どが挙げられる。そのため、実際に細胞に当たる MW(2017).
６. S. Horikoshi, H. Abe, T. Sumi, K. Torigoe, H.

の電界・磁界強度を測定することや、MW を照射しながらリアルタイムで観察することなどができれば、よSakai, N. Serpone and M. Abe,

り詳細に細胞に与える MW の影響を解明することがで

Microwave frequency effect in the formation of

きると考えられる。

Au nanocolloids in polar and non-polar solvents.

Nanoscale, 3, 1692- 1702 (2011).

以上の知見が得られれば、MW 特有の細胞への熱的７. S. L. Pedersen, A. P. Tofteng, L. Malik and K. J.

および非熱的な効果を利用することで特に医療分野での新たな治療法開発などの応用が期待できる。また、今

Jensen,後、細胞レベルにおける詳細研究のみならず、組織レベ

Microwave heating in solid-phase peptide

ルや個体レベルでの影響・効果についての研究も進め

synthesis.

ることで、生命科学の分野での MW の応用展開がます

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Manuscript received:

Sep. 10, 2021

Revised:

Oct. 14, 2021

Accepted:

Oct. 21, 2021