2018 Fiscal Year Annual Research Report
Cancer theranostics using near-infrared absorbing metal complex as a photothermal probe
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17H03073
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
壹岐 伸彦 東北大学, 環境科学研究科, 教授 (50282108)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鈴木 敦子 (升谷敦子) 東北大学, 環境科学研究科, 助教 (10633464)
唐島田 龍之介 東北大学, 環境科学研究科, 助教 (40783303)
西條 芳文 東北大学, 医工学研究科, 教授 (00292277)
高橋 透 福井大学, 学術研究院工学系部門, 准教授 (30361166)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | セラノスティクス / イメージング / 光熱治療 / 近赤外吸収プローブ / 白金錯体 / ジラジカル / デリバリー / スイッチング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1. プローブ設計・機能評価：前年度までに合成したo-フェニレンジアミンをプロピレンリンカーで連結したPt(II)錯体について，その安定性の一層の向上を目指し，エチレンブリッジを検討した．ところが生成物は次第にリンカーを脱離したジラジカル錯体Pt(DABS)2 (DABS = o-iminosulfobenzosemiqunonato)に変換されることを発見した．一方，レーザー波長適合性に関して，一方をフェニレンジアミン，もう一方をアミノフェノールとした非対称錯体を合成したところ，吸収帯が818 nmまで超波長化することを見出した．
2. 送達システム開発：3,5-ジブロモ-1,2-ジアミノベンゼン(Br2DAB)を配位子とする疎水性のPt(II)ジラジカル錯体を細胞に導入するには，その水溶性の確保が課題である．そこでアルブミン(BSA)による可溶化を検討した．錯体に対しBSAを2倍モル量添加し可溶化した．これを含む培地でMCF-7細胞を培養することで錯体を導入することができた．BSAと錯体の量論比を変化させて導入量を評価した結果，BSAは錯体の可溶化と細胞導入のキャリアとして機能していることがわかった．
3. 生体内プローブ機能評価：項目2で得られたジラジカル錯体を導入した細胞について，NIR吸収顕微鏡像を取得した．オルガネラ染色の結果と照合し，錯体は細胞質に存在していることがわかった．
4. 光熱効果の評価：項目2で得られた錯体の水溶液について10分間のレーザー光(730 nm, 5 W/cm2)を照射したところ10分で温度が44℃上昇し，光熱効果を示した．錯体を導入した細胞にNIR光を照射したところ光熱効果によって細胞を殺傷できることを確認した．これにより光熱治療の可能性が示された．
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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
下記項目1についてはやや進捗が遅れたものの，項目2～4については予想以上に順調に進捗した．総合して概ね順調と判断した．下記に詳述する．
1. プローブ設計・機能評価：上記で記した錯体の精製に手間取り，速度論的安定性と光音響測定のための吸収波長の双方を満足するプローブの合成に至らなかった．
2. 送達システム開発：アルブミンが優れた送達キャリアとして働くことは申請当初では予想できなかった良好な成果である．
3. 生体内プローブ機能評価：上記6項目2で得られたジラジカル錯体を導入した細胞について，NIR吸収顕微鏡像を取得し，細胞内局在を明らかにした点は順調であると言える．
4. 光熱効果の評価：上記6項目4で示したように，本錯体がin vitro, in cellで優れた光熱効果を示すことが実証された．
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| Strategy for Future Research Activity |
下記項目1については進捗の遅れを取り戻す．項目2～4については順調に進捗したので，次年度より広範ないし詳細な検討を施す．
1. プローブ設計・機能評価：速度論的安定性と光音響測定のための吸収波長の双方を満足するプローブの合成に早速着手した．本反応はo-フェニレンジアミン系で経験済みのものであり，ナフタレン環配位子でも同様に適用できると予想している．
2. 送達システム開発：申請時に提案していたミセルなどナノキャリアに範囲を広げて検討する．
3. 生体内プローブ機能評価：より詳しい細胞内での位置を調べる．また光音響顕微鏡像取得に挑戦する．
4. 光熱効果の評価：他のキャリアを用いた系について調べる．またin vivoレベルでの光熱効果を評価する．
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