| Project/Area Number |
23K23479
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| Project/Area Number (Other) |
22H02212 (2022-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 37020:Chemistry and chemical methodology of biomolecules-related
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
戸嶋 一敦 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (60217502)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥17,160,000 (Direct Cost: ¥13,200,000、Indirect Cost: ¥3,960,000)
Fiscal Year 2025: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
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| Keywords | 光感受性分子 / 天然物 / 光線力学療法 / 刺激応答型光感受性分子 / アントラノール / アルカリホスファターゼ / リン酸基 / がん細胞 / 光細胞毒性 / ヒポクレリンB / L-システイン / アクリロイル基 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、天然物の構造を基本骨格とする刺激応答型光感受性分子の創製と光線力学療法への応用に関する研究を行う。すなわち、多くのがんに深く関与しているタンパク質をターゲットとし、がん細胞特有のバイオマーカーと特定波長の光照射の両者をトリガーとして、がん細胞が有するタンパク質を光分解することで、がん細胞の生死を特異的に制御可能な刺激応答型光感受性分子を創製する。また、がん細胞特有のバイオマーカーとの反応をトリガーとして、光感受性分子のみならず、蛍光分子をも放出し、蛍光分子によるがん細胞の診断と光感受性分子によるがん細胞の選択的細胞死の両方を可能にする刺激応答型光セラノスティック分子を創製する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は、昨年度の光感受性分子より活性の高い新たな刺激応答型光感受性分子の創製と応用研究を行った。すなわち、活性の高い光感受性分子として知られるアントラセンに水酸基が付与したアントラノールを新規光感受性分子の候補とした刺激応答型光感受性分子のデザイン、合成、及び機能評価を行った。
まず、種々のアントラノールのウシ血清アルブミン(BSA)に対する光分解活性をSDS-PAGEにより評価し、光感受性がONであるアントラノール誘導体を見出した。次に、バイオマーカーとしてある種のがん細胞に過剰発現し、リン酸エステルの加水分解反応を触媒するアルカリホスファターゼ (ALP)を選択し、光感受性がONであるアントラノール誘導体のフェノール性水酸基をリン酸エステル化した化合物をデザイン及び合成した。さらに、フェノール性水酸基をリン酸エステル化した化合物の光分解活性を評価し、光分解活性が顕著に低下し、光感受性がOFFになることを見出した。次に、光感受性がOFFである分子のALP応答性を、蛍光スペクトル及びHPLCで評価した結果、それらが、ALPに対して速やかに応答し、光感受性がONになることを明らかにした。さらに、光感受性がOFFであるアントラノール誘導体のヒト正常細胞 WI-38及びALPを過剰発現しているヒト子宮頸がん細胞HeLaに対する細胞毒性を評価した結果、HeLa細胞選択的な光細胞毒性を発現することを見出し、ALPを過剰発現しているがん細胞選択的に光細胞毒性を発現するがん細胞応答型光感受性分子の創製に成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度の研究においては、当初の研究計画の一つである、光感受性分子アントラノールを用いた刺激応答型光感受性分子の創製と応用研究を行った。その結果、ある種の増殖性の高いがん細胞のバイオマーカーの一つであるアルカリホスファターゼを過剰発現しているがん細胞選択的に光細胞毒性を発現する、新規のがん細胞応答型光感受性分子を創製出来たことから、おおむね順調に進展していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
セラノスティクスとは、抗がん剤などの薬剤分子と蛍光剤などの診断分子を連結したセラノスティク薬剤を用いる新たな医療技術である。これまでの研究において、エンジイン系抗生物質N1999A2のナフトール部分が、人体に無害な長波長紫外光の照射下、タンパク質を光分解し、かつ光細胞毒性を発現する新たな光感受性分子であることを見出している。さらに、本化合物の1級水酸基をTBDPS基で保護した化合物１が、より高い光細胞毒性を発現することも明らかにしている。
そこで次年度以降の研究においては、がん細胞選択的に応答するセラノスティク分子の創製を目的とし、化合物1と蛍光分子を、がん細胞のバイオマーカーであるグルタチオン（GSH）と反応して開裂するジスルフィド結合で連結した化合物2のデザインおよび合成し、機能評価を行う。このことにより、化合物2が、GSH過剰発現がん細胞選択的に応答することで、がん細胞選択的な蛍光イメージングと光細胞毒性を実現する新たなセラノスティク分子であることを実証する。
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