Molecular design of protein-based nanocapsules for MRI contrast agent

• Project/Area Number: 18680040
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Biomedical engineering/Biological material science
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: MURATA Masaharu Kyushu University, 大学院・医学研究院, 特任准教授 (30304744)
• Project Period (FY): 2006 – 2009
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2008)
• Budget Amount: ¥27,560,000 (Direct Cost: ¥21,200,000、Indirect Cost: ¥6,360,000); Fiscal Year 2008: ¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000); Fiscal Year 2007: ¥8,580,000 (Direct Cost: ¥6,600,000、Indirect Cost: ¥1,980,000); Fiscal Year 2006: ¥12,610,000 (Direct Cost: ¥9,700,000、Indirect Cost: ¥2,910,000)
• Keywords: インテリジェント材料 / MRI / 機能化造影剤 / 癌 / 造影剤 / 薬物送達システム / ナノ構造体 / MRI造影剤 / ナノカプセル / 分子イメージング

Research Abstract

画像診断法の発展は疾病の早期発見とその治療効果の改善にめざましい進歩をもたらしている。なかでもMRIは非侵襲・無障害であること、そして軟部組織コントラストが高く、空間分解能に優れていることから臨床医学の現場において重要な位置を占めている。MRI造影剤の利用は病変部位の明瞭な描画のために必要不可欠の手段となりつつある。既に、肝臓、脾臓、そして骨髄といった網内系に特異的な造影剤が臨床において広く使われており、組織選択性という観点では大きな成果を上げている。しかし癌など特定の疾患に対する特異性は低く、未だ開発途上と言わざるを得ない。そこで本研究では、疾患シグナルに応答する造影剤の開発を目指す。これを可能にするには、疾患シグナルがスイッチとなり、その物性を大きく変化させる材料が必要である。本研究では古細菌が作るsmall heat shock protein(Mj285)に着目した。このタンパク質は自己組織化により24量体となり、直径約12nmの球状構造体を構成する。われわれはこのタンパク質を天然のナノカプセルとして捉え、これを遺伝子工学的に改変することで、二重刺激応答的に崩壊するタンパク質ナノカプセルを構築した。

Research Products

• [Journal Article] Molecular design of protein-based nanocapsules for stimulus-responsive characteristics (2009)
  • Author(s): Kentaro Sao, Masaharu Murata, Kaori Umezaki, Yuri Fujisaki, Takeshi Mori, Takuro Niidome, Yoshiki Katayama, Makoto Hashizume
  • Journal Title: Bioorganic Medical Chemistry 17 Pages: 85-95
• [Journal Article] A novel protease activity assay using a protease-responsive chaperon protein (2009)
  • Author(s): Kentaro Sao, Masaharu Murata, Kaori Umezaki, Yuri Fujisaki, Takeshi Mori, Takuro Niidome, Yoshiki Katayama, Makoto Hashizume
  • Journal Title: B iochemical and Biophysical Research Communications 383 Pages: 293-297
• [Journal Article] Nanoparticles of Adaptive Supramolecular Networks Self-Assembled from Nucleotides and Lanthanide Ions (2009)
  • Author(s): Ryuhei Nishiyabu, Nozomi Hashimoto, Ten Cho, Kazuto Watanabe, Takefumi Yasunaga, Ayataka Endo, Kenji Kaneko, Takuro Niidome, Masaharu Murata, Chihaya Adachi, Yoshiki Katayama, Makoto Hashizume, and Nobuo Kimizuka
  • Journal Title: Journal of the American Chemical Society 131 Pages: 2151-2158
• [Journal Article] Synthesis Of Circular Double-Stranded DNA Having Single-Stranded Recognition Sequence As Molecular-Physical Probe For Nucleic Acid Hybridization Detection Based On Atomic Force Microscopy Imaging (2009)
  • Author(s): Koji NAKANO, Hideshi MATSUNAGA, Masaharu MURATA, Nobuaki SOH, and Toshihiko IMATO
  • Journal Title: Analytical Sciences 19 Pages: 1569-1573
  • NAID: 10025214005
• [Journal Article] Molecular design of protein-based nanocapsules for stimulus-responsive characteristics (2009)
  • Author(s): K. Sao, M. Murata, K. Umeza ki, Y. Fuiisaki, et.al.
  • Journal Title: Bioorganic Medical Chemistry 17 Pages: 85-95
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Nanoparticles of Adaptive Supramolecular Networks Self-Assembled from Nucleotides and Lanthanide Ions (2009)
  • Author(s): R. Nishiyabu, N. Hashimoto, T. Cho, K. Watanabe, et.al.
  • Journal Title: Journal of the American Chemical Society 131 Pages: 2151-2158
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Cardiopulmonary arrest, caused by acute abdominal aortic thrombosis (2009)
  • Author(s): Y. Matsuoka, M. Murata, Y. Fuji saki, M. Hashizume
  • Journal Title: BMJ (印刷中)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] マイクロ技術と先端医療 (2008)
  • Author(s): 村田正治,橋爪誠
  • Journal Title: 電気学会 128(10) Pages: 369-37
  • NAID: 10024471220
• [Journal Article] プロテインチップ (2008)
  • Author(s): 村田正治,橋爪誠
  • Journal Title: 臨床検査 52(11) Pages: 1159-1164
• [Journal Article] An intracellular kinase signal-responsible gene carrier for disordered cell-specific gene therapy (2006)
  • Author(s): Jun Oishi, Kenji Kawamura, Jeong-Hun Kang, Kota Kodama, Tatsuhiko Sonoda, Masaharu Murata, Takuro Niidome, Yoshiki Katayama
  • Journal Title: J. Control. Release 110 Pages: 431-436
• [Journal Article] Development of a fluorescence peptide chip for the detection of caspase activity (2006)
  • Author(s): Aishan Han, Tatsuhiko Sonoda, Jeong-Hun Kang, Masaharu Murata, Takuro Niidome, Yoshiki Katayama
  • Journal Title: Combinatorial Chemistry & High Throughput Screening 9(1) Pages: 21-25
• [Journal Article] 電気化学バイオセンサによる蛋白質機能解析 (2006)
  • Author(s): 村田正治,片山佳樹,橋爪誠
  • Journal Title: 臨床検査 50 Pages: 1477-1486
• [Journal Article] An intracellular kinase signal-responsible gene carrier for disordered cell-specific gene therapy (2006)
  • Author(s): Jun Oishi et al.
  • Journal Title: J. Control. Release 110 Pages: 431-436
• [Journal Article] Development of a fluorescence peptide chip for the detection of caspase activity (2006)
  • Author(s): Aishan Han et al.
  • Journal Title: Comb. Chem. High T. Scr. 9 Pages: 21-25
• [Journal Article] 電気化学バイオセンサによる蛋白質機能解析 (2006)
  • Author(s): 村田正治, 片山佳樹, 橋爪 誠
  • Journal Title: 臨床検査 50 Pages: 1477-1486
• [Presentation] ダブルスティミュレ0ションにより崩壊するタンパク質ナノカプセルの創成 (2007)
  • Author(s): 佐尾賢太郎、村田正治、森健、新留琢郎、片山佳樹、橋爪誠
  • Organizer: 第22回生体機能関連化学シンポジウム
  • Place of Presentation: 東北大学
• [Book] 臨床検査-ホルモンの病態異常と臨床検査総論-プロテインチップ (2008)
  • Author(s): 村田正治, 橋爪誠
  • Total Pages: 6
  • Publisher: 医学書院
• [Book] ファイバー スーパーバイオミメティクス 第四章 (2006)
  • Author(s): 村田正治, 橋爪 誠, 前田瑞夫
  • Total Pages: 560
  • Publisher: NTS
• [Remarks]
  • URL: http://www.med.kyushu-u.ac.jp/camit/