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カーボンナノチューブの細胞膜透過特性を利用した抗癌治療の応用開発

Research Project

Project/Area Number 12F02108
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section外国
Research Field 歯科医用工学・再生歯学
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

赤坂 司 (2013)  北海道大学, 大学院歯学研究科, 准教授

亘理 文夫 (2012)  北海道大学, 大学院・歯学研究科, 特任教授

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) CHEN. X.  北海道大学, 大学院歯学研究科, 外国人特別研究員
CHEN X.  北海道大学, 大学院・歯学研究科, 外国人特別研究員
Project Period (FY) 2012 – 2013
Project Status Completed (Fiscal Year 2013)
Budget Amount *help
¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
Fiscal Year 2013: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2012: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Keywordsカーボンナノチューブ / ATP結合カセット輸送体 / c-Myc転写因子 / 抗癌剤 / 多剤耐性 / ナノダイアモンド / ポリグリセロール / ステルス性 / 抗癌治療 / 化学療法 / 細胞膜透過性 / 蛋白質吸着 / P-糖蛋白質
Research Abstract

抗癌剤を長間使用すると多剤耐性が発現し、次第に抗癌剤の薬効が減衰する。抗癌剤の作用を保持し癌化学療法の治療効果を上げるには、この多剤耐性を抑制する必要がある。本研究では、代表的なナノマテリアルであるカーボンナノチューブ(CNT)の糖鎖・蛋白質吸着性、細胞膜透過性というユニークな特性に着目し、多剤耐性原因因子の吸着・制御による抗癌治療の高効率化を目的とした。今年度は、2種類のナノカーボン、(1)CNTと(2)ナノダイアモンド(ND)について抗癌薬剤への応用研究を行い、それぞれ新しい進展が得られた。
(1)CNTの多剤耐性抑制効果 : 癌細胞から薬剤を細胞外へ早期に排出させ、抗癌剤の細胞内滞留時間を低減し薬効を減じ、多剤耐性の原因となる因子として細胞膜のポンピング作用を司る蛋白質P-グリコプロテイン(PGP)や多剤耐性関連蛋白質(MRP)がある。CNTを投与すると透過型電子顕微鏡(TEM)観察から細胞内取込が確認され、投与量とともに、m-RNA, PGP総蛋白量、免疫染色のいずれのレベルでもこれらの蛋白量の低下が認められた。これはCNTの抗癌剤の多剤耐性抑制効果のメカニズムの直接的な解明である。
(2)NDのDDS応用のためのステルス性付与 : 現在、開発中のドラッグデリバリーシステム(DDS)においてはターゲット癌組織に至る前に、マクロファージ等の免疫細胞により異物と見なされ捕捉貧食されてれしまうという問題点がある。この問題をいかに回避するかというのは現時点における課題であるが、今回薬剤担体として用いたナノダイアモンドについて表面をポリグリセロール(PG)でコーティングすることにより、異物と認識されず貪食を回避できるステルス性を獲得することが示された。これはDDSの臨床応用にきわめて重要である。

Strategy for Future Research Activity

(抄録なし)

Report

(2 results)
  • 2013 Annual Research Report
  • 2012 Annual Research Report
  • Research Products

    (7 results)

All 2014 2013 2012

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (5 results)

  • [Journal Article] Platinum on Nanodiamond : A Promising Prodrug Conjugated with Stealth Polyglycerol, Targeting peptide, and Acid-Responsive Antitumor Drug2014

    • Author(s)
      L. Zhao, Y, Xu, H. Qin, S. Abe, T. Akasaka, T. Chano, F. Watari, T. Kimura, N. Komatsu, X, Chen
    • Journal Title

      Adv Funct Mater.

      Volume: (印刷中) Issue: 34 Pages: 5348-5357

    • DOI

      10.1002/adfm.201304298

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Polyglycero1-coated nanodiamond as a macrophage-evading Platform for selective drug delivery in cancer cells2014

    • Author(s)
      L. Zhao, Y. Xu, S, Abe, T. Akasaka, T. Watari, T. Kimura, N. Komatsu, X, Chen
    • Journal Title

      Biomaterials

      Volume: 35(20) Issue: 20 Pages: 5393-5406

    • DOI

      10.1016/j.biomaterials.2014.03.041

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Inhibition of P-glycoprotein by multi-walled carbon nanotubes in Caco-2 cells2013

    • Author(s)
      Xiao Chen, Fumio Watari.
    • Organizer
      The 61th General Session of the Japanese Society for Dental Materials and Devices
    • Place of Presentation
      Funabori, Tokyo, Japan.
    • Year and Date
      2013-04-12
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Inhibition of P-glycoprotein by multi-walled carbon nanotubes in Caco-2 cells2013

    • Author(s)
      Xiao Chen, Fumio Watari
    • Organizer
      The 61st General Session of the Japanese Society for Dental Materials and Devices
    • Place of Presentation
      Tower Hall Funabori, Tokyo, Japan
    • Year and Date
      2013-04-12
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Selective cellular uptake of functionalized fluorescent nanodiamonds2013

    • Author(s)
      Xiao Chen, Fumio Watari
    • Organizer
      The 7th Annual Meeting of Nano Biomedical Society
    • Place of Presentation
      Kyoto TERRSA, Kyoto, Japan
    • Year and Date
      2013-01-23
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Differential effects of MWCNTs and C60 0n transport activity of cell membrane Pgp and MRP in astrocytes2012

    • Author(s)
      Xiao Chen, Fumio Watari
    • Organizer
      The 24th Symposium and Annual Meeting of International Society for Ceramics in Medicine
    • Place of Presentation
      Kyushu University, Fukuoka, Japan
    • Year and Date
      2012-10-21
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Albumin modifies multiwalled carbon nanotubes' interaction with the cell membrane and their effect on active drug efflux2012

    • Author(s)
      Xiao Chen, Fumio Watari
    • Organizer
      The 6th Annual Meeting of Nano Biomedical Society
    • Place of Presentation
      AIST, Tsukuba, Japan
    • Year and Date
      2012-07-09
    • Related Report
      2012 Annual Research Report

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Published: 2013-04-25   Modified: 2024-03-26  

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