ナノ細胞工学：ナノ材料の細胞内精密配置と機能発現

• 研究課題/領域番号: 24300162
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 医用生体工学・生体材料学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 村上 達也 京都大学, 物質－細胞統合システム拠点, 特定拠点准教授 (90410737)
• 研究分担者: 梅山 有和 京都大学, 大学院工学研究科 分子工学専攻, 准教授 (30378806)
• 連携研究者: 田中 元雅 独立行政法人 理化学研究所, 田中研究ユニット, リーダー (40321781)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 18,720千円 (直接経費: 14,400千円、間接経費: 4,320千円); 2015年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円); 2014年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円); 2013年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円); 2012年度: 8,190千円 (直接経費: 6,300千円、間接経費: 1,890千円)
• キーワード: ナノバイオサイエンス / 細胞工学 / 光治療

研究成果の概要

近年のナノテクノロジーの進歩により開発された多様な光応答性材料の中には、光照射されると、発熱したり活性酸素種を生成したりする材料があります。これらの光応答性は、医療・細胞生物学分野で有効利用できます。このためには、光応答性材料を生体環境に馴染ませる、すなわち材料表面を生体適合化することが必須です。本申請課題では、光応答性材料の新しい光応答性を探索するとともに、その生体適合化技術を開発することを目的としました。この結果、生体にとって最も影響の少ない近赤外光を照射しても活性酸素種を効率良く生成する材料を発見し、神経細胞の細胞膜を選択的かつ安全に加熱するための表面修飾方法を開発することができました。

研究成果

• [雑誌論文] Cytotoxicity of pure nanodrugs of SN-38 and podophyllotoxin dimers in human cancer HepG2, KPL-4 and MCF-7 cellsc (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Koseki, Y. Ikuta, T. Murakami, T. Onodera, H. Oikawa, L. Cong, H. Tada, K. Gonda, N. Ohuchi, H. Kasai
  • 雑誌名: Mol. Cryst. Liq. Cryst. 巻: 622 号: 1 ページ: 1-5
  • DOI: 10.1080/15421406.2015.1096483
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thermosensitive Ion Channel Activation in Single Neuronal Cells by Using Surface-Engineered Plasmonic Nanoparticles. (2015)
  • 著者名/発表者名: Nakatsuji H, Numata T, Morone N, Kaneko S, Mori Y, Imahori H, Murakami T.
  • 雑誌名: Angewandte Chemie International Edition 巻: 54 号: 40 ページ: 11725-1729
  • DOI: 10.1002/anie.201505534
  • NAID: 120005646471
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Structural and functional changes in high-density lipoprotein induced by chemical modification (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Murakami, H. Okamoto, H. Kim
  • 雑誌名: Biomater. Sci. 巻: 3 号: 5 ページ: 712-715
  • DOI: 10.1039/c4bm00402g
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Internalization of high-density lipoproteins bearing arginine-rich peptides (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Murakami, H. Okamoto, H. Kim.
  • 雑誌名: Chem. Lett. 巻: 44 号: 3 ページ: 336-338
  • DOI: 10.1246/cl.140989
  • NAID: 130004868368
  • 査読あり
• [雑誌論文] Control of the photoluminescence properties of single-walled carbon nanotubes by alkylation and subsequent thermal treatment (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Maeda, Y. Takehara, M. Yamada, M. Suzuki, T. Murakami
  • 雑誌名: Chem. Commun. 巻: 51 号: 70 ページ: 13462-13465
  • DOI: 10.1039/c5cc04020e
  • 査読あり
• [雑誌論文] Journal of Controlled Release (2014)
  • 著者名/発表者名: Hashida, Y., Tanaka, H., Zhou, S., Kawakami, S., Yamashita, F., Murakami, T., Umeyama, T., Imahori, H., Hashida, M.
  • 雑誌名: Photo thermal ablation of tumor cells using a single-walled carbon nanotube-peptide composite 巻: 173 ページ: 59-66
  • DOI: 10.1016/j.jconrel.2013.10.039
  • 査読あり
• [雑誌論文] Preparation of immunostiumulatory single-walled carbon nanotube/CpG DNA complexes and evaluation of their potential in cancer immunotherapy (2014)
  • 著者名/発表者名: Zhou, S., Hashida, Y., Kawakami, S., Mihara, J., Umeyama, T., Imahori, H., Murakami, T. Yamashita, F. Hashida, M.
  • 雑誌名: International Journal of Pharmaceutics 巻: 471 号: 1-2 ページ: 214-223
  • DOI: 10.1016/j.ijpharm.2014.05.037
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mesoscopic Metal Nanoparticles Doubly Functionalized with natural and engineered lipidic dispersants for therapeutics (2014)
  • 著者名/発表者名: Murakami, T., Nakatsuji, H., Morone, N., Heuser, J. E., Ishidate, F., Hashida, M., Imahori, H.
  • 雑誌名: ACS Nano 巻: 8 号: 7 ページ: 7370-7376
  • DOI: 10.1021/nn5024818
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Development of anionic bubble lipopolyplexes for efficient and safe gene transfection with ultrasound exposure in mice (2014)
  • 著者名/発表者名: Hashida, Y.; Tanaka, H.; Zhou, S.; Kawakami, S.; Ymashita, F.; Murakami, T.; Umeyama, T.; Imahori, H.: Hashida, M.
  • 雑誌名: Journal of Controlled Release 巻: 176 号: 1 ページ: 24
  • DOI: 10.1016/j.jconrel.2013.12.023
  • NAID: 120006986739
  • URL: https://pure.teikyo.jp/en/publications/5ed2fbc9-1626-4e7d-bfaa-1800ab4584f1
  • 査読あり
• [雑誌論文] Exclusive Photothermal Heat Generation by a Gadolinium Bis(naphthalocyanine) Complex and Inclusion into Modified High-Density Lipoprotein Nanocarriers for Therapeutic Applications (2013)
  • 著者名/発表者名: Mathew S, Murakami T, Nakatsuji H, Okamoto H, Morone N, Heuser JE, Hashida M, Imahori H.
  • 雑誌名: ACS Nano. 巻: 7(10) 号: 10 ページ: 8908-16
  • DOI: 10.1021/nn403384k
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication of Pure Nanodrugs of Podophyllotoxin Dimer and Their Anticancer Activity (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Ikuta, Y. Koseki, T. Murakami, M. Ueda, H. Oikawa, H. Kasai
  • 雑誌名: Chem. Lett. 巻: 48 号: 8 ページ: 900-901
  • DOI: 10.1246/cl.130224
  • NAID: 10031189289
  • 査読あり
• [雑誌論文] Helicity Selective Photoreaction of Single-walled Carbon Nanotubes with Organosulfur Compounds in the Presence of Oxygen (2013)
  • 著者名/発表者名: Maeda, Y.; Higo, J.; Amagai, Y.; Matsui, J.; Ohkubo, K.; Yoshigoe, Y.; Hashimoto, M.; Eguchi, K.; Yamada, M.; Hasegawa, T.; Sato, Y.; Zhou, J.; Lu, J.; Miyashita, T.; Fukuzumi, S.; Murakami, T.; Tohji, K.; Nagase, S; Akasaka, T.
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 巻: 135 号: 16 ページ: 6356-6362
  • DOI: 10.1021/ja402199n
  • 査読あり
• [雑誌論文] Caboxylated SiO2-coated alpha-Fe nanoparticles: towards a versatile platform for biomedical applications (2013)
  • 著者名/発表者名: Kohara, K.; Yamamoto, S.; Seinberg, L.; Murakami, T.; Tsujimoto, M.; Ogawa, T.; Kurata, H.; Kageyama, H.; Takano, M.
  • 雑誌名: Chemical Communications 巻: 49 号: 25 ページ: 2563-2565
  • DOI: 10.1039/c3cc39055a
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photodynamic and photothermal effecrts of semiconducting and metallic-enriched single-walled carbon nanotubes (2012)
  • 著者名/発表者名: Murakami, T., Nakatsuji, H., Inada, M., Matoba, Y., Umeyama, T., Tsujimoto, M. , Isoda, S., Hashida, M., Imahori, H.
  • 雑誌名: Journal of the American Chemical Society 巻: 134 号: 43 ページ: 17862-17865
  • DOI: 10.1021/ja3079972
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phospholipid nanodisc engineering for drug delivery systems (2012)
  • 著者名/発表者名: Murakami, T.
  • 雑誌名: Biotechnology Journal 巻: 7 号: 6 ページ: 762-767
  • DOI: 10.1002/biot.201100508
  • 査読あり
• [雑誌論文] Creation of pure nanodrugs and their anticancer properties (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Kasai, T. Murakami, Y. Ikuta, Y. Koseki, K. Baba, H. Oikawa, H. Nakanishi, M. Okada, M. Shoji, M. Ueda, H. Imahori, M. Hashida
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed 巻: 51 号: 41 ページ: 10315-10318
  • DOI: 10.1002/anie.201204596
  • 査読あり
• [雑誌論文] Utilization of Photo induced Charge-Separated State of Donor-Acceptor Linked Molecules for Regulation of Cell Membrane Potential and Ion Transport (2012)
  • 著者名/発表者名: Numata T, Murakami T, Kawashima F, Morone N, Heuser JE, Takano Y, Ohkubo K, Fukuzumi S, Mori Y, Imahori H
  • 雑誌名: J Am Chem Soc 巻: 134 号: 14 ページ: 6092-6095
  • DOI: 10.1021/ja3007275
  • 査読あり
• [雑誌論文] Single-walled carbon nanohorns as drug carriers : adsorption of prednisolone and anti-inflammatory effects on arthritis (2011)
  • 著者名/発表者名: Nakamura M., Tsuchida K., 他6名
  • 雑誌名: Nanotechnology 巻: 22巻 号: 46 ページ: 465102-465102
  • DOI: 10.1088/0957-4484/22/46/465102
  • 査読あり
• [学会発表] Photoactivation of Thermosensitive Ion Channel with Surface Engineered Plasmonic Nanoparticle (2015)
  • 著者名/発表者名: Hirotaka Nakatsuji, Tomohiro Numata, Nobuhiro Morone, Shuji Kaneko, Yasuo Mori, Hiroshi Imahori, and Tatsuya Murakami
  • 学会等名: iCeMS International Symposium “Hierarchical Dynamics in Soft Materials and Biological Matter”
  • 発表場所: 京都大学 吉田北部キャンパス（京都府京都市）
  • 年月日: 2015-08-25
  • 国際学会
• [学会発表] リポ蛋白質のナノバイオエンジニアリング (2015)
  • 著者名/発表者名: 村上 達也、金 亨振、岡本 陽己
  • 学会等名: 日本バイオマテリアル学会 第10回関西若手研究発表会
  • 発表場所: 関西大学 千里山キャンパス（大阪府吹田市）
  • 年月日: 2015-08-05
• [学会発表] Development of pH-Dependent Endosomolytic High-Density Lipoprotein Nanoparticles (2015)
  • 著者名/発表者名: Hyungjin Kim, Haruki Okamoto, Arnaud E. Felber, Anna Polomska, Nobuhiro Morone, John E. Heuser, Jean-Christophe Leroux, and Tatsuya Murakami
  • 学会等名: 2015 CRS Annual Meeting & Exposition
  • 発表場所: Edinburgh, UK
  • 年月日: 2015-07-28
  • 国際学会
• [学会発表] 脂質膜と膜混合する変異型高比重リポ蛋白質 (2015)
  • 著者名/発表者名: 金 亨振、村上 達也
  • 学会等名: 第31回日本DDS学会学術集会
  • 発表場所: 京王プラザホテル（東京都新宿区）
  • 年月日: 2015-07-03
• [学会発表] 遺伝子改変・化学修飾によるリポ蛋白質の機能変換 (2015)
  • 著者名/発表者名: 村上 達也、岡本 陽己、金 亨振
  • 学会等名: 第31回日本DDS学会学術集会
  • 発表場所: 京王プラザホテル（東京都新宿区）
  • 年月日: 2015-07-03
• [学会発表] Development of Endosomolytic Polyanion-Coated High-Density Lipoprotein Nanoparticles for Cytosolic Drug Delivery (2015)
  • 著者名/発表者名: Hyungjin Kim, Haruki Okamoto, Arnaud E. Felber, Anna Polomska, Nobuhiro Morone, John E. Heuser, Jean-Christophe Leroux, and Tatsuya Murakami
  • 学会等名: 第31回日本DDS学会学術集会
  • 発表場所: 京王プラザホテル（東京都新宿区）
  • 年月日: 2015-07-02
• [学会発表] 光熱変換ナノ材料の安全な細胞膜デリバリーと痛み受容体TRPV1の光制御 (2015)
  • 著者名/発表者名: 中辻 博貴、沼田 朋大、諸根 信弘、John E. Heuser、高野 勇太、森 泰生、今堀 博、村上 達也
  • 学会等名: 第31回日本DDS学会学術集会
  • 発表場所: 京王プラザホテル（東京都新宿区）
  • 年月日: 2015-07-02
• [学会発表] 単層カーボンナノチューブの光線力学効果のカイラリティ濃縮による増強 (2015)
  • 著者名/発表者名: 福田亮介、中辻博貴、梅山有和、今堀博、村上達也
  • 学会等名: 日本化学会第95回春季年会
  • 発表場所: 日本大学舟橋キャンパス
  • 年月日: 2015-03-26 – 2015-03-29
• [学会発表] 光熱変換ナノ材料の細胞膜精密配置による痛み受容体TRPV1の光制御 (2014)
  • 著者名/発表者名: 中辻博貴、沼田朋大、高野勇太、森泰生、今堀博、村上達也
  • 学会等名: 第36回日本バイオマテリアル学会大会
  • 発表場所: タワーホール船堀
  • 年月日: 2014-11-17 – 2014-11-18
• [学会発表] 半導体性および金属性単層カーボンナノチューブの近赤外光応答性とその殺細胞活性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 村上達也
  • 学会等名: 第1回ナノカーボンバイオシンポジウム
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2014-09-02
• [学会発表] カーボンナノチューブの光線力学効果 (2014)
  • 著者名/発表者名: 村上達也、稲田真実、中辻博貴、梅山有和、今堀博
  • 学会等名: 第30回日本DDS学会学術集会
  • 発表場所: 慶應義塾大学薬学部共立芝キャンパス
  • 年月日: 2014-07-30 – 2014-07-31
  • 招待講演
• [学会発表] 細胞接着性金ナノロッドの作製と 細胞膜蛋白質の光制御への応用 (2014)
  • 著者名/発表者名: 中辻博貴
  • 学会等名: 日本化学会第94回春季年会
  • 発表場所: 名古屋大学
• [学会発表] 細胞膜透過性高比重リポタンパク質による金ナノロッドの生体適合化と細胞内送達 (2013)
  • 著者名/発表者名: 中辻博貴
  • 学会等名: 第93回日本化学会春季年会
  • 発表場所: 大津
  • 年月日: 2013-03-23
• [学会発表] 近赤外光照射時に活性酸素種を高効率生成する単層カーボンナノチューブの探索と応用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 稲田真実
  • 学会等名: 第93回日本化学会春季年会
  • 発表場所: 大津
  • 年月日: 2013-03-23
• [学会発表] Light-harvesting carbon nanomaterials for cell biology and therapy (2013)
  • 著者名/発表者名: Tatsuya Murakami
  • 学会等名: RSC-iCeMS International Symposium
  • 発表場所: Kyoto(招待講演)
  • 年月日: 2013-03-18
• [学会発表] Functionalization and biomedical applications of naturally-occurring nanodisc (2013)
  • 著者名/発表者名: Tatsuya Murakami
  • 学会等名: The 7th Annual Meeting of the Nano Biomedical Society
  • 発表場所: Kyoto(招待講演)
  • 年月日: 2013-01-24
• [学会発表] ナノテクノロジーを用いた難病治療法の開発に向けて (2013)
  • 著者名/発表者名: 村上達也
  • 学会等名: 福井プロジェクト・グループ主催 岡山大学・岡山理科大学・津山工専Tryアングル・インターネット講演会
  • 発表場所: 津山工専
  • 招待講演
• [学会発表] 光応答性ナノ材料による細胞工学と難病治療 (2013)
  • 著者名/発表者名: 村上達也
  • 学会等名: 第10回光科学若手研究会
  • 発表場所: 京都大学宇治キャンパス
  • 招待講演
• [学会発表] カーボンナノチューブの光線力学効果と殺細胞活性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 村上達也
  • 学会等名: 第29回日本DDS学会学術集会
  • 発表場所: 京都テルサ
• [学会発表] サンドイッチ型ナフタロシアニン錯体内包リポ蛋白質の光照射による熱選択的産生と殺細胞活性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 村上達也
  • 学会等名: 第35回日本バイオマテリアル学会大会
  • 発表場所: タワーホール船堀
• [学会発表] カチオン性ペプチド融合高比重リポタンパク質の開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: Hyungjin Kim
  • 学会等名: 第35回日本バイオマテリアル学会大会
  • 発表場所: タワーホール船堀
• [学会発表] Enhancement of Photodynamic Effect by Single Chirality Separation of Semiconducting Single-walled Carbon Nanotubes: Application to Photodynamic Therapy (2013)
  • 著者名/発表者名: 村上達也
  • 学会等名: CBI学会2013年大会
  • 発表場所: タワーホール船堀
• [学会発表] ディスク状高比重リポタンパク質と金ナノロッドの融合 : 新しい有機無機複合材料の作製と機能評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中辻博貴
  • 学会等名: 第34回日本バイオマテリアル学会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2012-11-27
• [学会発表] 近赤外光照射時に活性酸素種を高効率生成する単層カーボンナノチューブの探索 : 光線力学的療法への応用を目指して (2012)
  • 著者名/発表者名: 稲田真実
  • 学会等名: 第34回日本バイオマテリアル学会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2012-11-26
• [学会発表] Biochemical engineering of mesosocale lipid-protein composite biomaterials for drug delivery system (2012)
  • 著者名/発表者名: Tatsuya Murakami
  • 学会等名: Crossing Boundaries : Stem Cells, Materials, Mesoscopic Sciences, and Beyond
  • 発表場所: Beijing(china)(招待講演)
  • 年月日: 2012-09-21
• [学会発表] Discoidal HDL engineering for drug delivery systems : size control by drug loading and intracellular delivery of drug (2012)
  • 著者名/発表者名: Tatsuya Murakami
  • 学会等名: 80th European Atherosclerosis Society Congress
  • 発表場所: Milan(Italy)
• [学会発表] Photothermal and photodynamic effects of metallic- and semiconducting-enriched single walled carbon nanotubes (2012)
  • 著者名/発表者名: Tatsuya Murakami
  • 学会等名: 6th Annual Symposium on Nanobiotechnology ″Kyoto Cell-Material Integration 2012″
  • 発表場所: Kyoto
• [備考] 光を使って神経細胞の「痛み」感知を制御する手法を開発：新しい鎮痛療法の可能性
  • URL: http://www.icems.kyoto-u.ac.jp/j/pr/2015/08/06-nr.html
• [備考] 京都大学iCeMS村上達也グループ
  • URL: http://www.murakami.icems.kyoto-u.ac.jp
• [備考] iCeMS村上グループ
  • URL: http://www.murakami.icems.kyoto-u.ac.jp/
• [備考] 京都大学iCeMS村上グループホームページ
  • URL: http://www.murakami.icems.kyoto-u.ac.jp/