動的核偏極‐核磁気共鳴法による新規心筋梗塞診断法の開発

• Project/Area Number: 12J06035
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Chemistry related to living body
• Research Institution: The University of Tokyo (2014); Kyushu University (2012-2013)
• Principal Investigator: 土谷 享 東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥3,630,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2014: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2013: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2012: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
• Keywords: 動的核偏極-核磁気共鳴法 / 核酸ナノ構造体 / 動的核偏極 / 核磁気共鳴法 / 核酸アプタマー / イメージング / 核磁気共鳴

Outline of Annual Research Achievements

動的核偏極-核磁気共鳴法による心筋梗塞診断法を目指した分子プローブの開発を行っている。分子プローブを標的部位に送達する分子として、平成25年度より核酸ナノ構造体に着目し、研究を遂行している。平成26年度は引き続きがんモデルマウスを用いた体内動態評価行い、人工核酸による核酸ナノ構造体の機能を評価した。分子プローブのモデル分子として蛍光基を人工核酸に修飾してがんモデルマウスに尾静脈投与し、主要臓器への核酸ナノ構造体の集積量を評価した。その結果、投与4時間経過後に主要から蛍光を確認した。しかし、一方で、1本鎖の人工核酸を投与した場合も同様に腫瘍から蛍光が得られ、構造体形成による分子サイズの増大の影響は見られなかった。
腫瘍への蓄積は分子のサイズ依存性があり、一般的に60塩基程度の1本鎖DNAはサイズが小さく腫瘍へ蓄積せずに腎臓を経由して排泄されると考えられている。そこで、1本鎖DNAと核酸ナノ構造体が同じ体内動態を示した原因を追求するため、1本鎖DNAをがんモデルマウスに投与し、投与直後の血液中のDNA量をリアルタイムPCRにより定量評価した。その結果、人工核酸を用いた場合でも1本鎖DNAは血液中ですぐに分解されてしまうことが示唆された。1本鎖DNAを投与した場合でも蛍光が腫瘍から確認されたのは、分解後、フラグメント化したDNAと蛍光基のコンジュゲートが腫瘍に集積したことを示している。本研究は、核酸の体内動態の厳密な評価法を提案し、また、短い人工核酸と分子プローブのコンジュゲートを合成することで標的疾患へと分子プローブを送達できることを示唆している。
核磁気共鳴を利用した分子プローブを標的部位に送達する技術は非常に重要である。本研究で用いた人工核酸によるナノ構造体等を用いることで、分子プローブを標的へと選択的に送達することができれば、より効果的な疾病診断が可能になると考えられる。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Phenylboronic Acid-based ¹⁹F MRI Probe for the Detection and Imaging of Hydrogen Peroxide Utilizing Its Large Chemical-Shift Change (2015)
  • Author(s): Hiroshi NONAKA, Qi AN, Fuminori SUGIHARA, Tomohiro DOURA, Akira TSUCHIYA, Yoshichika YOSHIOKA, and Shinsuke SANDO
  • Journal Title: Analytical Sciences Volume: 31 Issue: 4 Pages: 331-335
  • DOI: 10.2116/analsci.31.331
  • NAID: 130005061536
  • ISSN: 0910-6340, 1348-2246
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 細胞表層を機能化する人工分子の設計（1）：機能性核酸を用いた細胞表層での分子センシング (2015)
  • Author(s): 土谷 享、Hashim Siti Norulhuda、伊勢 祥子、山東 信介
  • Organizer: 日本化学会第95回春期年会
  • Place of Presentation: 日本大学、千葉県
  • Year and Date: 2015-03-26
• [Presentation] 自己集合型DNAナノ粒子の安定性と体内動態の評価 (2014)
  • Author(s): 土谷 享、星加 里奈、山東 信介
  • Organizer: アンチセンス・遺伝子・デリバリーシンポジウム2014
  • Place of Presentation: 東京医科歯科大学、東京都
  • Year and Date: 2014-09-08
• [Presentation] 血中での安定化を目指したDNAナノ構造体の設計 (2014)
  • Author(s): 土谷 享、星加 里奈、山東 信介
  • Organizer: 第30回日本DDS学会学術集会
  • Place of Presentation: 慶応義塾大学、東京都
  • Year and Date: 2014-07-30
• [Presentation] 薬物送達を指向した核酸修飾ナノ構造体の合成 (2013)
  • Author(s): 土谷 享
  • Organizer: 第39回反応と合成の進歩シンポジウム
  • Place of Presentation: 九州大学馬キャンパス(福岡県)
  • Year and Date: 2013-11-06
• [Presentation] アプタマー修飾デンドリマーを用いた細胞ターゲティング (2013)
  • Author(s): 土谷 享
  • Organizer: 第29回日本DDS学会学術集会
  • Place of Presentation: 京都テルサ(京都府)
  • Year and Date: 2013-07-05