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2018 Fiscal Year Annual Research Report

Development of a macromolecular prodrug for the treatment of bone

Research Project

Project/Area Number 16H03185
Research InstitutionKansai University

Principal Investigator

岩崎 泰彦  関西大学, 化学生命工学部, 教授 (90280990)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 上田 正人  関西大学, 化学生命工学部, 教授 (40362660)
Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Keywordsポリリン酸エステル / 骨治療 / 生分解性ポリマー / 開環重合 / ドラッグデリバリーシステム / プロドラッグ / 骨系細胞 / 骨転移
Outline of Annual Research Achievements

健康寿命の延伸のために、運動器、特に、骨の健全化に資する薬剤の開発は極めて重要な課題である。そこで本研究は,骨粗鬆症や転移性骨腫瘍の治療に有効なポリマー医薬の創出を目的として企画された。前年度までにリン酸ジエステル構造を主鎖に持つポリリン酸エステル(PPE)が骨に高い親和性を有することをin vitroおよびin vivoで明らかにした。2018年度は骨治療のためのプロドラックの調製について検討した。薬物を化学的に修飾できるアルキンを側鎖に持つPPEとタンパク質と分子間力を介して複合化できるコレステリル化PPEをそれぞれ合成した。前者のPPEにはモデル薬物として蛍光色素を修飾し、PPEの細胞取り込みについて調べた。線維芽細胞とマクロファージの共培養系にPPEを添加するとマクロファージに選択的に取り込まれることが明らかとなり、さらに、分子量が大きいPPEほどマクロファージ内への取り込み量が多くなった。本実験で用いたマクロファージは破骨細胞の前駆細胞としても利用されている。以前の研究においてPPEが破骨細胞分化を抑制することが認められていることからも、細胞内部に取り込まれたPPEが破骨細胞の分化制御に影響を与えていると考えられる。一方、後者の両親媒性PPEは水溶液中でタンパク質と混合、加熱することにより複合体を形成した。PPEによってタンパク質同士の凝集が抑制され、タンパク質に対し物質量にして10倍程度のPPEが存在している条件において、加熱によるタンパク質の変性が優位に抑制された。PPEを複合化したタンパク質はプロテアーゼに対する耐性が増し、さらに血清タンパク質が存在している条件でも、骨の主成分であるアパタイトに対し高い親和性を示すことがわかり、骨治療に有効なプロドラックの設計指針を明確にすることができた。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (23 results)

All 2019 2018 Other

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 1 results) Presentation (18 results) (of which Int'l Joint Research: 8 results,  Invited: 4 results) Book (1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Immobilization of polyphosphoesters on poly(ether ether ketone) (PEEK) for facilitating mineral coating2019

    • Author(s)
      Shun Kunomura, Yasuhiko Iwasaki
    • Journal Title

      J. Biomater. Sci., Polym. Edn.

      Volume: in press Pages: -

    • DOI

      10.1080/09205063.2019.1595305

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Endocytosis of poly(ethylene sodium phosphate) by macrophages and the effect of polymer length on cellular uptake2019

    • Author(s)
      Akihisa Otaka, Yasuhiko Iwasaki
    • Journal Title

      J. Ind. Eng. Chem.

      Volume: 75 Pages: 115-122

    • DOI

      10.1016/j.jiec.2019.03.010

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Thermally assisted generation of protein-poly(ethylene sodium phosphate) conjugates with high mineral affinity2019

    • Author(s)
      Suita Norte, Yasuhiko Iwasaki
    • Journal Title

      ACS Omega

      Volume: 4 Pages: 3398-3404

    • DOI

      10.1021/acsomega.8b03585

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Heat-induced nanocomplexation of proteins with amphiphilic poly(ethylene sodium phosphate)2018

    • Author(s)
      Susita Noree, Yasuhiko Iwasaki
    • Organizer
      ICAPPP2018
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 骨転移がん治療を目指した骨指向性リン脂質ポリマー2018

    • Author(s)
      大高晋之, 山口知己, 平賀徹, 岩﨑泰彦
    • Organizer
      第40回日本バイオマテリアル学会大会
  • [Presentation] 骨親和性ポリリン酸エステルと破骨細胞との相互作用2018

    • Author(s)
      岩﨑泰彦, 大高晋之, 中村美穂, 横田淳司, 根尾昌志
    • Organizer
      第40回日本バイオマテリアル学会大会
  • [Presentation] Polyphosphoesters as a versatile framework for polymeric biomaterials2018

    • Author(s)
      Yasuhiko Iwasaki
    • Organizer
      2018GCBME
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Bone targeting polyphosphoesters as antiresorptive agents2018

    • Author(s)
      Yasuhiko Iwasaki
    • Organizer
      International Conference on Emerging Healthcare Materials 2018
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Design of thermally-assisted complexation of proteins with amphiphilic poly(ethylene sodium phosphate)2018

    • Author(s)
      Susita Noree, Yasuhiko Iwasaki
    • Organizer
      第67回高分子討論会
  • [Presentation] ポリリン酸エステルを用いたマクロファージ指向性薬剤2018

    • Author(s)
      大高晋之,岩﨑泰彦
    • Organizer
      第67回高分子討論会
  • [Presentation] Polyphosphoesters as a versatile platform for polymeric biomaterials2018

    • Author(s)
      Yasuhiko Iwasaki
    • Organizer
      14th Japan-Belgium Symposium on Polymer Science
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] リン含有バイオミメティックポリマーの合成と機能―血液適合性表面の設計から骨リモデリングの制御まで―2018

    • Author(s)
      岩﨑泰彦
    • Organizer
      第27回日本次世代人工腎臓研究会
    • Invited
  • [Presentation] Bone-targeting polyphosphoesters and their interaction with bone cells2018

    • Author(s)
      Yasuhiko Iwasaki, Atsushi Yokota, Akihisa Otaka, Masashi Neo
    • Organizer
      256th ACS National Meeting & Exposition
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Thermally assisted complexation of proteins with amphiphilic poly(ethylene sodium phosphate) as versatile excipients2018

    • Author(s)
      Susita Noree, Yasuhiko Iwasaki
    • Organizer
      第47回医用高分子シンポジウム
  • [Presentation] 難溶性抗がん剤を可溶化する骨指向性リン脂質ポリマー2018

    • Author(s)
      大高晋之,山口知己,平賀徹,岩﨑泰彦
    • Organizer
      第47回医用高分子シンポジウム
  • [Presentation] ポリリン酸エステルの細胞内取り込みが破骨細胞に与える影響2018

    • Author(s)
      大高晋之,中村美穂,岩﨑泰彦
    • Organizer
      第64回高分子研究発表会(神戸)
  • [Presentation] Bone-targeting phospholipid polymer to solubilize lipophilic anticancer drug2018

    • Author(s)
      Akihisa Otaka, Tomoki Yamaguchi, Toru Hiraga, Yasuhiko Iwasaki
    • Organizer
      Finland-Japan Workshop: The next generation medical engineering in biomaterials
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Suppression of heat-induced denaturation of proteins via complexation with amphiphilic poly(ethylene sodium phosphate)2018

    • Author(s)
      Susita Noree, Yasuhiko Iwasaki
    • Organizer
      第67回高分子年次大会
  • [Presentation] ポリリン酸エステルのマクロファージ取込み能評価2018

    • Author(s)
      大高晋之, 岩﨑泰彦
    • Organizer
      第67回高分子年次大会
  • [Presentation] Polyphosphoesters: Modern synthesis and new therapeutic agents for the treatment of bone2018

    • Author(s)
      Yasuhiko Iwasaki
    • Organizer
      International Biomaterials Symposium at Clemson University
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Cellular interaction and bone affinity of poly(ethylene sodium phosphate)2018

    • Author(s)
      Yasuhiko Iwasaki, Atsushi Yokota, Akihisa Otaka, Masashi Neo
    • Organizer
      Society for Biomaterials 2018 Annual Meeting and Exposition
    • Int'l Joint Research
  • [Book] 刺激応答性高分子ハンドブック2018

    • Author(s)
      岩﨑泰彦
    • Total Pages
      864
    • Publisher
      NTS
    • ISBN
      978-4-86043-535-6 C3043
  • [Remarks] 関西大学 化学生命工学部 化学・物質工学科 生体材料学研究室

    • URL

      http://www.chemmater.kansai-u.ac.jp/biomat/

URL: 

Published: 2019-12-27  

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