2019 Fiscal Year Annual Research Report
Single cell interrogation for drug delivery system
| Project/Area Number |
17H03003
|
|---|
| Research Institution | Hokkaido University |
|---|
Principal Investigator |
雲林院 宏 北海道大学, 電子科学研究所, 教授 (40519352)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
猪瀬 朋子 北海道大学, 電子科学研究所, 助教 (10772296)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
|
| Keywords | 薬輸送システム / 単一細胞解析 / 増強ラマン散乱 / 単一細胞内視鏡 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、ナノ粒子薬輸送システム(Drug Delivery System: DDS)によって細胞内に取り込まれた抗がん剤分子の細胞内分布を明らかにし、薬効メカニズムを明らかにすることを目的としている。これまで、「メソポーラスシリカナノ粒子薬輸送システム」の作成し、カチオン性高分子（ ポリエチレンイミン(PEI)）を用いた表面修飾法を確立した。さらに、肺がん細胞に親和性のあるリガンドを表面に修飾することで、肺がん細胞に特有にDDS粒子が取り込まれることを見言い出した。これにより、本事業のマイスストーンである「特定のがん細胞への選択的な薬輸送」、「リソソームからの脱出」、「高効率な薬輸送システム」を達成した。細胞内に取り込まれた薬輸送システムを光学顕微鏡及び透過型電子顕微鏡により追跡することにより、細胞内挙動の追跡に成功した(Sci. Rep., 2019, 9, 2666. ) (課題A)。また、「細胞内での薬分子-生体分子間相互作用のナノワイヤー増強ラマンによる検出」の達成に向けた細胞内増強ラマンプローブの開発を行い、（Chem. Common. 2019, 55, 11630-11633, Nano Lett. 2020, 20, 4, 2460-2467）、細胞内での増強ラマン散乱スペクトルの検出を可能にした(課題B)。本装置を用いて、DDSを用いた場合の、抗がん剤分子とDNAとの相互作用を時系列で解析する手法を確立した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
正または負に帯電した高分子リガンドを交互に薬輸送システム粒子に巻いていくLayer-by-Layerという非常に簡便で大量生産の可能な方法を提案し、本事業の目 的である「特定のがん細胞への選択的な薬輸送」、「リソソームからの脱出」、「高効率な薬輸送システム」(課題A)を達成した。課題Bの単一細胞レベルでの 増強ラマン散乱測定システムの構築を行った (課題B)。「細胞内での薬分子-生体分子間相互作用のナノワイヤー増強ラマンによる検出」(課題C)は、単一細胞レベルでの薬ー生体分子相互作用の検出かは原理的には可能であるが、信号―ノイズ比の向上が必要であるため、新たに増強ラマン用プローブの開発を行った。
|
| Strategy for Future Research Activity |
細胞内での薬分子-生体分子間相互作用のナノワイヤー増強ラマンによる検出」(課題C)を完成させる。（１）信号―ノイズ比の向上のため、増強ラマン装置に改良を加える。具体的には、近赤外光レーザーを組み込む。（２）開発した細胞内での抗がん剤分子と生体内物質の相互作用を検出する単一細胞内増強ラマン分光を用いて得られる、時系列ラマン散乱スペクトルを解析する手法を開発する。細胞内でのラマンスペクトルは非常に複雑であるため、通常の手法は適用できないことが判明したため、新たに特徴的なラマンピークのみを解析する手法を新たに開発する。
|
