Development of liposomes containing pH-sensitive compounds for targeting, killing, and detecting cancer cells
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21K05219
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 35030:Organic functional materials-related
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| Research Institution | Nara National College of Technology |
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Principal Investigator |
宇田 亮子 奈良工業高等専門学校, 物質化学工学科, 教授 (90321463)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
林 啓太 奈良工業高等専門学校, 物質化学工学科, 准教授 (10710783)
岩崎 智之 愛媛大学, 学術支援センター, 講師 (50808847)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | リポソーム / トリフェニルメタン / がん細胞 / 標的化 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、リン脂質から成る大きさ100nmほどの小胞体であるリポソームに、pHによって細胞毒性が変化するトリフェニルメタン分子を含有させたものを用いている。がん細胞周囲は弱酸性であり、その環境下ではトリフェニルメタン分子がリポソームから放出され、がん細胞を殺傷すると考えられる。また放出したトリフェニルメタン分子は、蛍光を発してがん細胞の検出を可能にすることが期待される。
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| Outline of Annual Research Achievements |
がん細胞だけに的を絞り正常細胞へのダメージを抑えて副作用を軽減する薬物送達システムの開発は、我が国の喫緊の課題である。がん細胞特有の嫌気性解糖のために細胞の周囲環境は弱酸性（pH6.2～6.9）となっており、これを利用して正常細胞(pH7.4)には攻撃せずがん細胞を標的にする研究が盛んに行われている。本研究が目指すのは、一つの分子にpH応答性・細胞殺傷性・蛍光性の３つの機能を担わせ、リポソーム膜がつくる疎水性相互作用の場を利用することで、選択的がん細胞の死滅と検出を同時に行う新しい送達システムの創出である。ところでヒドロキシ基などの脱離基を有する中性分子のトリフェニルメタン誘導体は、低pH環境下でカチオンとなり高い細胞毒性と蛍光性を示す。そこで本研究では、この反応をリポソーム膜中で行いトリフェニルメチルカチオンを膜外に放出させることで、酸性環境のがん細胞の殺傷と同時検出が可能な新しい送達システムを提案することを目的としている。本研究では表面に葉酸リガンドを修飾させたトリフェニルメタン誘導体含有リポソームを作製した。リポソームが葉酸リガンドを持つことで、正常細胞への攻撃を抑えがん細胞へのリポソームの集積化が可能となる。このリポソームを昨年度のマウス大腸がん細胞やヒト子宮頸がん細胞（HeLa細胞）に添加したところ、未修飾のリポソームに比べて葉酸リガンド修飾リポソームの細胞殺傷力は高いことが分かった。未修飾のリポソームを添加したHeLa細胞の蛍光強度は、細胞濃度とともに直線的に増加することが分かった。これは、トリフェニルメタン誘導体が細胞に導入され蛍光をもたらすことを示しており、がん細胞の定量につながる結果が得られたと言える。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
葉酸リガンドを表面修飾したマラカイトグリーンカルビノール含有リポソームを作製した。このリポソームをColon 26細胞（マウス大腸がん）やHeLa細胞（ヒト 子宮頸がん）に添加し細胞生存率を評価した。葉酸リガンド未修飾のリポソームに比べて細胞生存率が低いこと、また先に葉酸を添加して細胞表面の葉酸リガンドをキャップすれば、Colon26細胞、HeLa細胞ともに生存率が回復することから、がん細胞表面の葉酸レセプターとの相互作用により、本研究のリポソームの細胞へ導入が促進されたことが分かった。このように本研究の目的の１つである“がん細胞殺傷”のための結果を得ている。もう1つの目的である“標的細胞検出“のために、マイクロプレートリーダーを用いたHeLa細胞の蛍光強度の評価を行った。葉酸リガンド未修飾のリポソームについて、細胞濃度度ともに近赤外領域波長の蛍光強度が直線的に増加することが分かった。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究の葉酸リガンド修飾リポソームを用い、マウス大腸がん細胞やヒト子宮頸がん細胞を殺傷することに成功した。葉酸リガンド未修飾リポソームについては、細胞濃度と蛍光強度の直線的な関係が得られた。当初は更に葉酸リガンド修飾リポソームを作製して、選択的ながん細胞の検出を試みる予定であったが、世界的な原料不足に伴いリポソーム調整時に不可欠な物品が入手困難となり、研究計画に遅延が生じた。そこで研究期間を1年延長し、本年度は葉酸リガンド修飾リポソームを用いたがん細胞の選択的な検出に取り組む。
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Report
(3 results)
Research Products
(2 results)
