Development of self-assembling and tumor-specific ultrasound contrast agents using carbon nanotubes

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18K07627
• Research Institution: Gunma University
• Principal Investigator: 対馬 義人 群馬大学, 大学院医学系研究科, 教授 (20375546)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 花岡 宏史 関西医科大学, 医学部, 教授 (50361390) ; 山口 藍子 群馬大学, 大学院医学系研究科, 寄附講座等教員 (80609032) [Withdrawn]
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 超音波造影剤 / 自己集合型 / カーボンナノチューブ

Outline of Annual Research Achievements

本研究計画では、良好な腫瘍集積性を示す薬物輸送担体として着目されており、かつ超音波造影効果を有することが知られている「多層カーボンナノチューブ（MWCT）」を母体化合物として選択し、腫瘍特異性、超音波造影能の増強および毒性低減を同時に達成するため、腫瘍において高発現している酵素により認識・切断を受けることで、腫瘍特異的に自己集合能を獲得する部位を付与した、MWCT誘導体を設計・合成し、新たな腫瘍特異的超音波造影剤としての有用性の検証を行う。
酵素切断配列としては、γグルタミルトランスペプチターゼにより開裂することで末端にシステイン残基を露出することが知られているGSHを選択した。具体的に作製するのは、GSHまたは6-アミノ-2-シアノベンゾチアゾールを結合したカーボンナノチューブが共存した状態で、酵素反応によりGSHのシステイン残基が露出すると、システインとシアノベンゾチアゾールが結合して、カーボンナノチューブ重合体が形成されるという分子設計のMWCT誘導体である。
カルボン酸が露出しているカーボンナノチューブを購入し、シアノベンゾチアゾールまたはGSHの開裂後の配列であるシステイン-リシンと縮合反応を行うことで、ある程度のシアノベンゾチアゾールまたはシステイン-リシンが結合したカーボンナノチューブを得ることができた。得られた２種のカーボンナノチューブを塩基性溶液中で混合したところ、混合前カーボンナノチューブと比較して、吸光度波形の遷移が観察された。このことから、シアノベンゾチアゾールとシステインの反応によりカーボンナノチューブが重合した可能性が示唆された。