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Preparation of novel photodynamic therapy using locally injected tissue-adhesive porphyrins

Research Project

Project/Area Number 21H03813
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 90110:Biomedical engineering-related
Research InstitutionNational Institute for Materials Science

Principal Investigator

吉冨 徹  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 高分子・バイオ材料研究センター, 主幹研究員 (20585799)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 陳 国平  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 高分子・バイオ材料研究センター, グループリーダー (50357505)
松井 裕史  筑波大学, 医学医療系, 講師 (70272200)
川添 直輝  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 高分子・バイオ材料研究センター, 主席研究員 (90314848)
Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000)
Fiscal Year 2023: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
Fiscal Year 2021: ¥7,020,000 (Direct Cost: ¥5,400,000、Indirect Cost: ¥1,620,000)
Keywords光線力学療法 / ポルフィリン / 局所投与 / 組織接着性 / 光増感剤 / ポリカチオン
Outline of Research at the Start

手術や抗癌剤治療などの合併症や強い副作用を伴う“過激な”がん治療ではなく、"優しい"がん治療を開発するために、注射したところに長期間とどまる光増感物質を開発し、正常組織はダメージを受けずに副作用もない、レーザーを当てればがん細胞だけが死滅するがん治療を開発する。

Outline of Annual Research Achievements

4級アンモニウム塩を有するポリカチオンに光増感剤ポルフィリンが結合した組織接着性ポルフィリンを用いた局所投与型光線力学療法を開発している。組織接着性ポルフィリンを用いて光線力学療法に展開しているが、細胞実験において、組織接着性ポルフィリンがエンドソームに蓄積したところで、635nmの赤色レーザーを照射すると、アポトーシスを誘導することを見出した。それと同時に、光照射と共に細胞が膨潤したのち破裂し、多数の小胞体を産生することを見出した。また担癌マウスを作製し、光増感剤を腫瘍と皮膚の間に投与し、635nmの光を照射すると、低分子の光増感剤では、わずかに抗腫瘍効果が確認されたのに対し、組織接着性ポルフィリンでは、高い抗腫瘍効果を示した。さらに、従来の光線力学療法では、投与した光増感剤が皮膚や目に長期間残存し、治療後の約一か月間遮光管理をしないと、光線過敏症を発症する。そこで、過剰量の低分子光増感剤を腹腔内投与し、その後、背中の皮膚にUV光を照射すると、低分子光増感剤は、急速に全身に広がり、皮膚にも到達するために、照射領域において炎症が生じることを確認した。一方、組織接着性ポルフィリンは、高分子光増感剤であるため、低分子光増感剤に比べて全身に拡散せず、UV光を照射しても、全く光線過敏症を引き起こさなかった。この結果から、組織接着性ポルフィリンを用いた局所投与型光線力学療法は、従来問題となっていた光線過敏症を引き起こさずに、高い効果を発揮する新しい光増感剤としてのポテンシャルを有していることが明らかとなった。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

動物実験により、組織接着性ポルフィリンが高い抗腫瘍効果を有しているだけでなく、光線過敏症を引き起こさないことが明らかとなったため。

Strategy for Future Research Activity

細胞膜の破裂、及び小胞体産生機構について明らかにする。

Report

(2 results)
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Annual Research Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2023 2022

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 3 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results) Patent(Industrial Property Rights) (2 results) (of which Overseas: 2 results)

  • [Journal Article] Locally Administered Photodynamic Therapy for Cancer Using Nano-Adhesive Photosensitizer2023

    • Author(s)
      Yoshiki Komatsu, Toru Yoshitomi, Van Thi Hong Doan, Hiromi Kurokawa, Saori Fujiwara, Naoki Ka-wazoe, Guoping Chen, and Hirofumi Matsui
    • Journal Title

      Pharmaceutics

      Volume: 15 Issue: 8 Pages: 2076-2076

    • DOI

      10.3390/pharmaceutics15082076

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Singlet oxygen-generating cell-adhesive glass surfaces for the fundamental investigation of plasma membrane-targeted photodynamic therapy2023

    • Author(s)
      Van Thi Hong Doan, Yoshiki Komatsu, Hirofumi Matsui, Naoki Kawazoe, Gouping Chen, and Toru Yoshitomi
    • Journal Title

      Free Radic Biol Med

      Volume: 207 Pages: 239-246

    • DOI

      10.1016/j.freeradbiomed.2023.07.028

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Long-Term Fluorescent Tissue Marking Using Tissue-Adhesive Porphyrin with Polycations Consisting of Quaternary Ammonium Salt Groups2022

    • Author(s)
      Komatsu Yoshiki、Yoshitomi Toru、Furuya Kinji、Ikeda Takafumi、Terasaki Azusa、Hoshi Aoi、Kawazoe Naoki、Chen Guoping、Matsui Hirofumi
    • Journal Title

      International Journal of Molecular Sciences

      Volume: 23 Issue: 8 Pages: 4218-4218

    • DOI

      10.3390/ijms23084218

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Self-Assembling Antioxidants for Ischemia-Reperfusion Injuries.2022

    • Author(s)
      Toru Yoshitomi, Yukio Nagasaki Y.
    • Journal Title

      Antioxid Redox Signal.

      Volume: 36 Issue: 1-3 Pages: 70-80

    • DOI

      10.1089/ars.2021.0103

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Near-Infrared Light Irradiation of Porphyrin-Modified Gold Nanoparticles Promotes Cancer-Cell-Specific Cytotoxicity2022

    • Author(s)
      Hiromi Kurokawa, Atsushi Taninaka, Toru Yoshitomi, Hidemi Shigekawa, Hirofumi Matsui
    • Journal Title

      Molecules

      Volume: 2022, 27 Issue: 4 Pages: 1238-1238

    • DOI

      10.3390/molecules27041238

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 組織接着性ポルフィリンを用いた光線過敏症を回避する局所投与型光線力学療法の開発2023

    • Author(s)
      吉冨 徹、小松 義希、ドアン ヴァン、黒川 宏美、藤原 彩織、川添 直輝、 陳 国平、松井 裕史
    • Organizer
      第76回日本酸化ストレス学会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 組織接着性ポルフィリンを用いた局所投与型光線力学療法2023

    • Author(s)
      吉冨 徹、小松 義希、ドアン ヴァン、黒川 宏美、藤原 彩織、川添 直輝、 陳 国平、松井 裕史
    • Organizer
      第61回日本接着学会年次大会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 4級アンモニウム塩カチオン性ポリマー含有ポルフィリンを用いた局所投与型光線力学療法の開発2023

    • Author(s)
      吉冨 徹、小松 義希、ドアン ヴァン、黒川 宏美、藤原 彩織、松井 裕史、川添 直輝、 陳 国平
    • Organizer
      第70回 高分子討論会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 四級アンモニウム基を有するポリカチオンを利用した蛍光組織マーキング剤の開発2022

    • Author(s)
      吉冨 徹 、小松 義希、松井 裕史、古屋 欽司、池田 貴文、 星 葵、寺崎 梓、川添 直輝、陳 国平
    • Organizer
      つくば医工連携フォーラム2022
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 生体組織接着性ポルフィリンを用いた組織マーキングと光線力学療法への応用2022

    • Author(s)
      吉冨 徹
    • Organizer
      新技術発表会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Development of Tissue-Adhesive Porphyrin for Locally Administered Photodynamic Therapy2022

    • Author(s)
      T. Yoshitomi, V.T.H. Doan, N. Kawazoe, G. Chen
    • Organizer
      NIMS WEEK 2022
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Patent(Industrial Property Rights)] ポルフィリンを含むカチオンポリマーおよびそれを含む組織マーキング剤、および光増感剤2022

    • Inventor(s)
      吉冨徹,陳国平,川添直輝,松井裕史,小松義希,古屋欽司
    • Industrial Property Rights Holder
      物質・材料研究機構、筑波大学
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2022
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Overseas
  • [Patent(Industrial Property Rights)] ポルフィリンを含むカチオンポリマーおよびそれを含む組織マーキング剤、および光増感剤2022

    • Inventor(s)
      吉冨徹、陳国平、川添直輝、松井裕史、小松義希、古屋欽司
    • Industrial Property Rights Holder
      物質・材料研究機構/ 筑波大学
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2022
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Overseas

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Published: 2021-04-28   Modified: 2024-12-25  

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