2017 Fiscal Year Research-status Report
菌体蓄積性を考慮した高原子価金属ポルフィリン類の合成と光殺菌作用の解明
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16K05847
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| Research Institution | University of Miyazaki |
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Principal Investigator |
松本 仁 宮崎大学, 工学部, 准教授 (90363572)
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2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 光増感剤 / ポルフィリン / 高原子価金属 / 光殺菌 / 光線力学療法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、PやSbなどの高原子価金属ポルフィリン錯体の軸配位子を修飾した光増感剤(PS)を合成し、軸配位子の構造と菌体に対する集積性との関係を明らかにし、菌体の光不活性化(PDI)活性の向上をはかることを目的としている。
本年度は、(1)グラム陰性菌である大腸菌に対するPDIについて、軸配位アルキルピリジニウム基を導入したP錯体（P型）の最適化、および、このPDIに対するヘパリン添加効果を検討した。また、(2)P-ポルフィリン錯体へのmeso位水素添加によるP-フロリン錯体の合成を行った。さらに、(3)酵母菌に対してPDI活性を示したエチレングリコール型P錯体（E型）のがん細胞株に対する光線力学活性（PDT）への適用を検討した。
特に、(1)では、これまでに合成した3-(1-アルキル-4-ピリジル)-1-プロピル基を有する錯体（P1型）よりも高いPDI活性を有するPSの探索を行うため、5-(3-アルキル-1-ピリジル)-3-オキサペンチル基導入錯体（P2型）について、アルキル基導入効果を調べた。P1型錯体では、アルキル鎖の炭素数nの増加とともにPDI活性が向上し、n= 7で最大となった。一方、P2型錯体では、n= 2で最大となり、nの増加とともに減少した。結論として、大腸菌に対するPDI活性は、エチル基を導入したP2型錯体において、最も高いPDI活性を見出した。また、P1型錯体について、ポリアニオン生体高分子であるヘパリンの添加効果を検討した。P1型錯体とともにヘパリンを添加して場合、PDI活性を低く抑えられることを見出した。P1型錯体がヘパリンと複合体を形成することで、PSが菌体内に入り込めなくなった結果、PDI活性を示さなくなったものと考えられる。PDI後に不必要となったPSの生体高分子による除去方法の提案を行え、意義深い成果が得られた。
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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
本年度は、(1)大腸菌に対するPDIにおける多価カチオン性P型錯体PSの最適化、および、PSの除去方法の提案と、(2)P-錯体への水素添加によるP-フロリン錯体の合成、および、(3)E型錯体のがん細胞PDT、(4)糖を軸配位子として導入したG型錯体およびアルキルアミン（Aam）を軸配位子として導入したAam型錯体の合成を目的とした。(1)については、新物質5種類について合成し、最も高いPDI活性を有するP型錯体を提案し、学会発表および論文発表を行った。また、PSであるP型錯体の除去方法を提案し、論文発表に至った。(2)については、P-ポルフィリン錯体から、meso位水素化物であるP-フロリン錯体への変換方法により３種類の異性体を合成できた。(3)については、酵母菌に対して高活性なE型錯体のがん細胞に対するPDT活性を医工連携によって確認し、学会発表および論文発表を行った。(4)については、2糖であるラクトース導入G型錯体の合成、および、3-(ヘキシルジメチルアミノ)-1-プロピル基を軸配位子に導入したAam型錯体の合成に成功した。以上のことから、評価区分2と判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
PSのPDI活性をpHによって制御することを目的として、アルキルアミン軸配位子を三級アルキルアミンとしたP錯体を合成する。また、PDI活性を酵母菌あるいは大腸菌を用いて検討する。さらに、非イオン性親水基として、糖を有する両親媒性P錯体の合成と物性評価、およびPDI活性を調べる。特に、グルコースをはじめとする糖を、スペーサーとしてのエチレングリコールを介して導入する。合成した化合物の物性は、これまでと同様に評価する。
また、可視光吸収域の長波長化を目的とした水素化ポルフィリン錯体の合成方法を確立させる。特に、水素添加によるクロリンへの変換方法を完成させるとともに、酸化に安定な水溶性フロリンの合成を検討する。
PSの真菌類である酵母菌およびグラム陰性菌である大腸菌に対する蓄積性の評価方法としては、PSの菌体に対する吸着等温線を作成し、結合定数などを決定する。さらに、菌体へのPSの蓄積状態を、共焦点レーザー走査型蛍光顕微鏡を用いた蛍光像観察を行うとともに、付属の分光器による蛍光スペクトル解析を行う。蛍光画像およびスペクトル解析の結果をもとに、PSの菌体内分布などを調べ、PDI作用の解析を行う。また、蛍光寿命測定装置を活用した、PS－菌体間相互作用解析を行う。
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| Causes of Carryover |
蛍光異方性測定用付属品を購入する計画であったが、H29年度に導入された蛍光寿命測定装置に同機能が付属してていた。その分を消耗品費に当てたため、残予算が生じた。残予算は、次年度の消耗品費として使用する。
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