2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development of "large but small" caged carriers using nanoparticles as building blocks
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16K14468
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
太田 誠一 東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 助教 (40723284)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | ナノ粒子 / ドラッグデリバリー / 集合体 / ビルディングブロック |
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| Outline of Annual Research Achievements |
金属や半導体など、非生分解性のナノ粒子を生体内で用いる際、粒子が体外に腎排泄されるためには粒径がシングルナノメートルであることが必要だが、腫瘍組織への集積には100 nm程度が望ましい。このようなサイズの矛盾を解消するため、本研究ではシングルナノメートルの粒子をビルディングブロックとし、これらをリンカー分子によって組み上げることで、100 nm程度のケージ状構造体を作製する。リンカーに環境応答性の分解部位を導入することで、標的に集積するまでは100 nm程度の集合体構造を保ち、その後リンカーの分解によって一次粒子の状態に戻り腎排泄される、新規のキャリアを開発することを目指す。
今年度は、リンカーを昨年度検討したペプチドからゼラチンに変更し、これまでに合成法を確立した有機半導体ポリマー蛍光ナノ粒子と金ナノ粒子をビルディングブロックとして用いた、粒子集合体を作製した。TEM観察により、蛍光ナノ粒子の周囲を金ナノ粒子が取り囲んだ80 nm程度のケージ状構造体の形成が確認された。さらに、腫瘍で過剰発現しているMMPとインキュベートすることでゼラチンリンカーが分解され、集合体が一次粒子の状態に戻ることを示した。これに加え、光照射によって細胞障害性の高い一重項酸素を生成する光増感剤を蛍光ナノ粒子中に封入することで、集合体状態では金ナノ粒子のクエンチ効果で光反応が起こらず、分解後にのみ光照射によって一重項酸素を生成させられることを明らかとした。これを利用し、ヒト子宮頸がん由来細胞株であるHelaを用いて、MMPの存在下で光照射をした際の粒子のがん細胞障害性が有意に上昇することを示した。以上より、今回開発されたケージ状ナノ粒子集合体は、腫瘍に集積した後に腎排泄に有効な一次粒子の状態に戻り、さらにこれによって腫瘍環境特異的に細胞障害性を発現する、新規の薬物キャリアとなる可能性が示された。
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