2015 Fiscal Year Research-status Report
癌特異的タンパク質ナノ造影剤による病態の機能イメージング
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15K16333
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
河野 喬仁 九州大学, 先端融合医療レドックスナビ研究拠点, 特任助教 (90526831)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | DDS / MRI / 造影剤 / ナノカプセル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
MRI (Magnetic Resonance Imaging) は非侵襲・無障害な画像診断法で、空間分解能に優れている。MRIは生体内の水分子から核磁気共鳴信号を得て画像化しているが、組織や疾患によっては鮮明な画像が得られない場合があり、高感度なMRI造影剤の開発が急務である。今回、高感度なMRI造影剤の開発を目的としタンパク質ナノカプセルであるsmall heat shock protein 16.5を利用した。このタンパク質は内孔（8nm）を有するナノカプセル（外径13nm）を形成するため、造影剤Gd錯体を内包でき、また表面に様々なペプチドやタンパク質をを修飾可能である。ナノカプセルを発現・精製を行い、内部にGdを導入した。今回作製した4種類のタンパク質ナノカプセル（1-Nanocage, 2-Nanocage, 3-Nanocage, 4-Nanocage）の粒径測定を行うと、平均粒径はそれぞれ16.5、20.0、30.1、37.1 nmであり、N末端疎水性領域を付加させることによって、連続的に粒径が増大することが分かり、また単分散なナノカプセルであった。次に1.5 T オープン型MRIを用いてタンパク質ナノカプセル緩和能の測定を行った。造影剤Gd-DTPAはカプセル内側のシステインに結合させ、ICP-MSにより結合させたGd濃度を求めた。緩和能を測定したところ、ナノカプセル1-Nanocage, 2-Nanocage, 3-Nanocage, 4-Nanocageはそれぞれ14.9、16.5、34.6、46.4 mM-1s-1であり、サイズが増大するにつれ、緩和能の向上が見られた。特に4-Nanocageはおよそ40 nmのサイズで、通常の造影剤Gd-DTPAの10倍以上の造影効果を示した。これはタンパク質ナノカプセルのサイズや分子量、疎水性アミノ酸を導入したことによるナノカプセルの高分子効果や剛直性の増大によるガドリニウムと水分子の回転相関時間の短縮によるものと考えられる。
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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
膵癌特異的MRI造影剤の開発の第一段階である、高感度な緩和能をもつ造影剤の開発を実施し、ほぼ当初の目標通りの成果が得られた。カプセル内部への造影剤の内包条件、高分子効果を利用したMRIシグナルの増強システムについて基礎検討を行った。さらに癌部周辺でのMMP、炎症部位でのMPOに応答した検出システムを計画中であり、当初の研究期間内に達成できる見込みである。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在、in vitroでの評価にとどまっているが、今後、in vivoの系において膵癌の担癌マウス、膵癌自然発生モデルであるKPCマウスを利用して特異性の高いタンパク質ナノカプセルを設計・発現し、高感度な膵癌検出造影剤を開発する予定である。
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| Causes of Carryover |
当初計画では、膵癌特異的タンパク質ナノカプセル作製のための試薬や機器、実験動物の消耗品費を計上していたが、初年度は研究の初期段階として研究者が現有する材料だけを用いて研究を推進することができたため次年度使用額が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
今後はin vivoにおける性能向上・妥当性評価を行う予定であるため、差額分を含めて実験動物等の消耗品費として研究費を使用する。また，海外および国内の研究成果発表のための旅費として研究費を使用する予定である。
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