Sonodynamic cancer therapy with tumor targeting TiO_2 nanoparticles.

• Project/Area Number: 22300177
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Medical systems
• Research Institution: Kanazawa University
• Principal Investigator: SHIMIZU Nobuaki 金沢大学, 環日本海域環境研究センター, 教授 (50019634)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): NINOMIYA Kazuaki 金沢大学, 環日本海域環境研究センター, 助教 (10379125) ; KURODA Syunichi 名古屋大学, 大学院・生命農学研究科, 教授 (60263406) ; MATSUMOTO Kunio 金沢大学, がん進展制御研究所, 教授 (90201780)
• Project Period (FY): 2010 – 2012
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥18,070,000 (Direct Cost: ¥13,900,000、Indirect Cost: ¥4,170,000); Fiscal Year 2012: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000); Fiscal Year 2011: ¥6,110,000 (Direct Cost: ¥4,700,000、Indirect Cost: ¥1,410,000); Fiscal Year 2010: ¥8,580,000 (Direct Cost: ¥6,600,000、Indirect Cost: ¥1,980,000)
• Keywords: 二酸化チタン / 超音波触媒 / OHラジカル / ナノ粒子 / がん治療 / 機能性粒子 / 標的化 / DNAアプタマー / アビジン / ラジカル / がん幹細胞

Research Abstract

A new sonodynamic therapy for cancer cells was proposed in this study. The delivery of titanium dioxide (TiO2) nanoparticles (NPs) modified with avidinspecifically recognizing cancer cells and subsequent generation of OH radicals from TiO2 NPs activated by external ultrasound irradiation were studied. The uptake of TiO2 NPs modified with avidin by MCF7 cells was clarified and apoptosis was observed at 6 h after the TiO2/US treatment. Although no apparent cell-injury was observed until 24 h after the treatment, the viable cell concentration had deteriorated to 46% of the control at 96 h.

Research Products

• [Journal Article] Cell-SELEX based selection and characterization of DNA aptamer recognizing human hepato- carcinoma (2013)
  • Author(s): Ninomiya, K., Kaneda, K., Kawashima, S., Miyachi, Y., Ogino, C., Shimizu, N.
  • Journal Title: Bioorg. Med. Chem. Lett Volume: 23(6) Pages: 1797-1802
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] CellSELEX法を用いたヒト乳腺がん細胞に対するDNAアプタマーの選抜 (2013)
  • Author(s): 岩倉 和希,仁宮 一章,清水 宣明
  • Journal Title: 金沢大学環日本海域環境研究センター 平成23年度年報 Pages: 97-100
• [Journal Article] 酸化チタン表面での超音波力学的OHラジカル生成と複合周波数の促進効果 (2013)
  • Author(s): 野田 恭平,仁宮 一章,清水 宣明
  • Journal Title: 金沢大学環日本海域環境研究センター 平成23年度年報 Pages: 101-104
• [Journal Article] Ultrasonic inactivation of Microcystis aeruginosa in the presence of TiO2 particles. (2013)
  • Author(s): Ninomiya, K.
  • Journal Title: J. Biosci. Bioeng. Volume: in press
  • NAID: 110009657205
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Cell-SELEX based selection and characterization of DNA aptamer recognizing human hepatocarcinoma. (2013)
  • Author(s): Ninomiya, K.
  • Journal Title: Bioorg. Med. Chem. Lett. Volume: 23(6) Pages: 1797-1802
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Inactivation of Escherichia coli by sonoelectrocatalytic disinfection process using TiO2 as electrode. (2013)
  • Author(s): Ninomiya, K.
  • Journal Title: Ultrason. Sonochem. Volume: 20(2) Pages: 762-767
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Image analyzing method to evaluate in situ bioluminescence from an obligate anaerobe cultivated under various dissolved oxygen concentrations. (2013)
  • Author(s): Ninomiya, K.
  • Journal Title: J. Biosci. Bioeng. Volume: 115(2) Pages: 196-199
  • NAID: 110009592571
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 超音波刺激応答性リポソームによる抗がん剤投与システム (2013)
  • Author(s): 仁宮一章
  • Journal Title: ケミカルエンジニアリング Volume: 58(4) Pages: 34-37
• [Journal Article] Targeted sonodynamic therapy using protein-modified TiO_2 nanoparticles (2012)
  • Author(s): Ninomiya, K., Ogino, C., Oshima, S., Sonoke, S., Kuroda, S., Shimizu, N.
  • Journal Title: Ultrason. Sonochem. Volume: 19(3) Pages: 607-614
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Targeted sonodynamic therapy using protein-modified TiO2 nanoparticles. (2012)
  • Author(s): Ninomiya, K.
  • Journal Title: Ultrason. Sonochem. Volume: 19(3) Pages: 607-614
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 腫瘍認識型TiO2ナノ粒子と超音波触媒法をカップリングさせた臓器温存型がん治療法 (2012)
  • Author(s): 清水宣明
  • Journal Title: 鈴木謙三記念医科学応用研究財団 報告2010 Volume: 29 Pages: 90-94
• [Journal Article] Targeted sonodynamic therapy using protein-modified TiO_2 nanoparticles (2012)
  • Author(s): Ninomiya, K., Ogino, C., Oshima, S., Sonoke, S., Kuroda, S., Shimizu, N.
  • Journal Title: Ultrason.Sonochem. Volume: 19 Issue: 3 Pages: 607-614
  • DOI: 10.1016/j.ultsonch.2011.09.009
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] TiO_2 ナノ粒子と超音波触媒法を併用したがん治療法のin vitroおよびin vivo評価 (2011)
  • Author(s): 大島周平,仁宮一章,清水宣明
  • Journal Title: 金沢大学環日本海域環境研究センター 平成21 年度年報 Pages: 126-130
• [Journal Article] 超音波刺激応答型リポソームを用いたドラッグデリバリーシステムの構築 (2011)
  • Author(s): 河端伸哉,仁宮一章,清水宣明
  • Journal Title: 金沢大学環日本海域環境研究センター 平成21年度年報 Pages: 116-120
  • NAID: 120003692866
• [Journal Article] CellSELEX法を用いたヒト肝がん細胞に対するDNAアプタマーの選抜 (2011)
  • Author(s): 金田 壱彦,仁宮 一章,清水 宣明
  • Journal Title: 金沢大学環日本海域環境研究センター 平成21年度年報 Pages: 121-125
  • NAID: 120003692867
• [Journal Article] Enhanced hydroxyl radical generation and cell injury by the combined use of TiO_2 particles and ultrasounds with dual frequencies (2011)
  • Author(s): Noda, K., Ninomiya, K., Shimizu, N.
  • Journal Title: Proc.20th Annual Meeting of the Japan Society of Sonochemistry & The International Workshop on Advanced Sonochemistry Pages: 145-148
• [Journal Article] Targeted sonodynamic therapy using protein-modified TiO_2 Nanoparticles (2011)
  • Author(s): Ninomiya, K., Oshima, S., Sonoke, S., Ogino, C, Kuroda, S., Shimizu, N.
  • Journal Title: Proc.20th Annual Meeting of the Japan Society of Sonochemistry & The International Workshop on Advanced Sonochemistry Pages: 80-82
• [Journal Article] Construction of protein-modified TiO_2 nanoparticles for use with ultrasound irradiation in a novel cell-injuring method (2010)
  • Author(s): Ogino, C., Shibata, N., Sasai, R., Takaki, K., Miyachi, Y., Kuroda, S.,Ninomiya, K., Shimizu, N.
  • Journal Title: Bioorg. Med. Chem. Lett. Volume: 20(17) Pages: 5320-5325
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Ultrasound-induced cell damage and membrane lipid peroxidation of Escherichia coli in the presence of non-woven TiO_2 fabrics (2010)
  • Author(s): Rahman, M.M., Ninomiya, K., Ogino, C., Shimizu, N.
  • Journal Title: Ultrason. Sonochem Volume: 17 Pages: 738-743
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Potential uses of titanium dioxide in conjunction with ultrasound for improved bacterial disinfection (2010)
  • Author(s): Shimizu, N., Ninomiya. K., Ogino, C., Rahman, M.M.
  • Journal Title: Biochem. Eng. J Volume: 48 Pages: 416-423
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Construction of protein-modified TiO_2 nanoparticles for use with ultrasound irradiation in a novel cell-injuring method. (2010)
  • Author(s): Ogino, C., Shibata, N., Sasai, R., Takaki, K., Miyachi, Y., Kuroda, S., Ninomiya, K., Shimizu, N.
  • Journal Title: Bioorg. Med.Chem.Lett. Volume: 20 Pages: 5320-5325
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 二酸化チタン/超音波触媒法を応用した有害生物殺菌システム (2010)
  • Author(s): 仁宮一章, Mohamad Mizanur Rahman, 清水宣明, 荻野千秋
  • Journal Title: 超音波テクノ Volume: 22 Pages: 1-5
• [Journal Article] Enhanced OH radical generation by dual-frequency ultrasound with TiO_2 nanoparticles: its application to targeted sonodynamictherapy
  • Author(s): Ninomiya, K., Noda, K., Ogino, C., Kuroda S., Shimizu, N.
  • Journal Title: Ultrason. Sonochem. Volume: (in press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Ultrasonic inactivation of Microcystis aeruginosa in the presence of TiO_2 particles
  • Author(s): Ninomiya, K.,Ogino, C., Kawabata, S., Maki, T., Hasegawa, H.,Shimizu, N.
  • Journal Title: J. Biosci. Bioeng Volume: (in press)
  • Peer Reviewed
• [Presentation] がん細胞を特異的に認識する超音波刺激応答性リポソーム (2012)
  • Author(s): 清水宣明, 仁宮一章
  • Organizer: 第4回超音波分子診断治療研究会
  • Place of Presentation: 福岡大学医学部(福岡県)
  • Year and Date: 2012-03-03
• [Presentation] Effect of ultrasound intensity and frequency on sonodynamic generation of OH radical on the surface of titanium plate (2012)
  • Author(s): Maruyama, H., Ninomiya, K., Shimizu, N.
  • Organizer: Sci-Mix in Kanazawa 2012
  • Place of Presentation: 金沢大学(石川県)
  • Year and Date: 2012-03-02
• [Presentation] Cell SELEX法により選抜したヒト肝臓由来がん細胞に対するDNAアプタマーの評価 (2012)
  • Author(s): 川嶋聡、仁宮一章、荻野千秋、清水宣明
  • Organizer: 日本生物工学会第64回大会
  • Place of Presentation: 神戸, 神戸国際会議場
• [Presentation] タンパク質修飾光触媒ナノ粒子による超音波力学がん治療 (2012)
  • Author(s): 清水宣明、仁宮一章
  • Organizer: 第51回日本生体医工学会大会
  • Place of Presentation: 福岡、福岡国際会議場
• [Presentation] 超音波刺激応答性リポソームによる抗がん剤投与システム (2012)
  • Author(s): 清水宣明
  • Organizer: 日本ソノケミストリー学会 第21回討論会
  • Place of Presentation: 明治大学生田キャンパス（川崎市）
• [Presentation] Cell SELEX法により選抜したヒト肝臓由来がん細胞に対するDNAアプタマーの評価 (2012)
  • Author(s): 川嶋聡
  • Organizer: 日本生物工学会 第64回大会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場（神戸）
• [Presentation] NK4発現ビフィズス菌の構築とその特性評価 (2012)
  • Author(s): 山田龍治
  • Organizer: 日本生物工学会 第64回大会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場（神戸）
• [Presentation] タンパク質修飾光触媒ナノ粒子による超音波力学がん治療 (2012)
  • Author(s): 清水宣明、仁宮一章
  • Organizer: 第51回日本生体医工学会大会
  • Place of Presentation: 福岡国際会議場（福岡）
  • Invited
• [Presentation] 発光性ビフィズス菌の構築とその特性評価 (2011)
  • Author(s): 松本真実, 山田龍治, 仁宮一, 片山高嶺, 清水宣明
  • Organizer: 日本生物工学会第63回大会
  • Place of Presentation: 東京農工大学小金井キャンパス(東京都)
  • Year and Date: 2011-09-27
• [Presentation] Cell-SELEX法により選抜したヒト肝臓由来がん細胞に対するDNAアプタマーの評価 (2011)
  • Author(s): 岩倉和希, 川嶋聡, 仁宮一章, 荻野千秋, 清水宣明
  • Organizer: 日本生物工学会第63回大会
  • Place of Presentation: 東京農工大学小金井キャンパス(東京都)
  • Year and Date: 2011-09-27
• [Presentation] 分子標的ナノ粒子と超音波技術の医療応用 (2011)
  • Author(s): 清水宣明
  • Organizer: 第3回超音波とマイクロバブルの相互作用に関するシンポジウム
  • Place of Presentation: 東京,慶應義塾大学日吉キャンパス
  • Year and Date: 2011-01-22
• [Presentation] 分子標的ナノ粒子と超音波技術の医療応用 (2011)
  • Author(s): 清水宣明
  • Organizer: 第3回超音波とマイクロバブルの相互作用に関するシンポジウム
  • Place of Presentation: 慶應義塾大学日吉キャンパス(東京都) 招待講演
  • Year and Date: 2011-01-22
• [Presentation] Targeted sonodynamic therapy using proteinmodified TiO_2 nanoparticles, Proc. (2011)
  • Author(s): Ninomiya, K., Oshima, S., Sonoke, S., Ogino, C., Kuroda, S., Shimizu, N.
  • Organizer: the 20th Annual Meeting of the Japan Society of Sonochem. & The Int. Workshop on Adv.Sonochem
  • Place of Presentation: Nagoya
• [Presentation] Cell SELEX 法により選抜したヒト肝臓由来がん細胞に対するDNAアプタマーの評価 (2011)
  • Author(s): 岩倉和希、川嶋聡、仁宮一章、荻野千秋、清水宣明
  • Organizer: 日本生物工学会第63回大会
  • Place of Presentation: 小金井, 東京農工大学 小金井キャンパス
• [Presentation] Cell-SELEX法によるがん細胞に対するDNA アプタマーの選抜とその特性評価 (2011)
  • Author(s): 仁宮一章、川嶋聡、金田壱彦、荻野千秋、清水宣明
  • Organizer: 化学工学会第76年回
  • Place of Presentation: 東京, 東京農工大学
• [Presentation] がん幹細胞を含む細胞集団に及ぼす超音波による殺傷効果の解析 (2011)
  • Author(s): 仁宮一章、前川幸、平尾敦、清水宣明
  • Organizer: 化学工学会第76年回
  • Place of Presentation: 東京, 東京農工大学
• [Presentation] Cell-SELEX法によるがん細胞に対するDNAアプタマーの選抜とその特性評価 (2011)
  • Author(s): 仁宮一章, 川嶋聡, 金田壱彦, 荻野千秋, 清水宣明
  • Organizer: 化学工学会
  • Place of Presentation: 東京農工大学(東京都)
• [Presentation] がん幹細胞を含む細胞集団に及ぼす超音波による殺傷効果の解析 (2011)
  • Author(s): 仁宮一章, 前川幸, 平尾敦, 清水宣明
  • Organizer: 化学工学会
  • Place of Presentation: 東京農工大学(東京都)
• [Presentation] 分子標的ナノ粒子による超音波力学的がん治療 (2010)
  • Author(s): 清水宣明
  • Organizer: 第9回北陸ポストゲノム研究フォーラム- テクノロジー連携による創薬・医療新技術-
  • Place of Presentation: 金沢,金沢大学
  • Year and Date: 2010-10-14
• [Presentation] 分子標的ナノ粒子による超音波力学的がん治療 (2010)
  • Author(s): 清水宣明
  • Organizer: 第9回北陸ポストゲノム研究フォーラムとテクノロジー連携による創薬・医療新技術
  • Place of Presentation: 金沢大学(石川県) 招待講演
  • Year and Date: 2010-10-14
• [Presentation] Cell SELEX法によるヒト肝臓由来がん細胞に対するDNAアプタマーの選抜 (2010)
  • Author(s): 仁宮一章, 金田壱彦, 荻野千秋, 清水宣明
  • Organizer: 日本生物工学会第62回大会
  • Place of Presentation: 宮崎シーガイア(宮崎県)
• [Presentation] 超音波刺激応答型リボソームを用いたドラッグデリバリーシステムの構築 (2010)
  • Author(s): 田下裕之, 仁宮一章, 清水宣明
  • Organizer: 日本ソノケミストリー学会第19回討論会
  • Place of Presentation: 東京工業大学すずかけキャンパス(東京都)
• [Presentation] 二酸化チタン・超音波触媒法を用いた殺菌における超音波周波数の影響 (2010)
  • Author(s): 岩倉和希, 砂田桃子, 仁宮一章, 清水宣明
  • Organizer: 日本ソノケミストリー学会第19回討論会
  • Place of Presentation: 東京工業大学すずかけキャンパス(東京都)
• [Presentation] がん細胞と特異的に結合する超音波刺激応答性リポソームの創製
  • Author(s): 清水宣明
  • Organizer: 第5回超音波とマイクロバブルの相互作用に関するシンポジウム
  • Place of Presentation: 帝京大学板橋キャンパス（東京都）
• [Remarks] 金沢大学大学院自然科学研究科 自然システム学専攻 バイオ工学コース
  • URL: http://biotech.w3.kanazawa-u.ac.jp/?page_id=22
• [Remarks] 金沢大学大学院自然科学研究科 自然システム学専攻 バイオ工学コース
  • URL: http://biotech.w3.kanazawa-u.ac.jp/?page_id=22