2019 Fiscal Year Research-status Report
Nano-sized MRI contrast agents for ultra-sensitive imaging of tumor microenvironment
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18K12079
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
河野 喬仁 九州大学, 先端医療オープンイノベーションセンター, 特任助教 (90526831)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | MRI / 造影剤 / DDS / タンパク質カプセル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
MRI (Magetic Resonance Imaging)は空間分解能と非侵襲という利点を持つ反面、疾患部位の検出感度が不利な点を有する。本研究ではMRI診断の精度と感度を向上させ、単なる形態診断法とし用いるのではくなく、疾患の機能診断を可能とする新しいMRIナノ造影剤の開発を目指した。そこでタンパク質ナノカプセルをMRI ナノ造影剤のベースとして様々に機能化し、分子標的により組織・細胞選択性の付与、MRI造影剤の内包を実現する。本年度はタンパク質ナノカプセルのサイズと緩和能の系統的な評価のため、カプセルのN末端に異なる疎水性アミノ酸を順次導入したサイズの異なるナノカプセル（1NHelix、2NHelix、3NHelix、4NHelix）を作製した。それぞれタンパク質ナノカプセルを大腸菌により大量発現し、アフィニティークロマトグラフィー・GPCにより分離・精製した。SDS-PAGEにより、目的の4種類の組換えタンパクを得た。それぞれ粒径測定を行うと、平均粒径は16.5 nm、20.0 nm、30.1 nm、37.1 nmであり、単分散なナノカプセルであった。次に1.5 T MRIを用いて緩和能の測定を行った。造影剤Gd-DTPAはカプセル内側のシステインに結合させ、ICP-MSにより結合させたGd濃度を求めた。緩和能を測定したところ、サイズが増大するにつれ、緩和能の向上が見られた。特に4NHelixはおよそ40 nmのサイズで、通常の造影剤Gd-DTPAの10倍以上の造影効果を示した。これはタンパク質ナノカプセルのサイズや分子量、疎水性アミノ酸を導入したことによるカプセルの剛直性の増大による回転相関時間の短縮によるものと考えられる。
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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
癌特異的なMRIナノ造影剤のためのキャリア開発において重要なMRシグナル増強のシステムを組み込むことに成功した。詳細なカプセル内部への造影剤の内包条件や造影剤の種類、メカニズムの解明についても基礎検討を実施している。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在、in vitroでの評価にとどまっているが、今後、in vivoの系において担癌マウスや自然発生モデルを利用して特異性の高いタンパク質ナノカプセルを設計・発現し、高感度な癌検出造影剤を開発する予定である。
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| Causes of Carryover |
当初計画では、膵癌特異的タンパク質ナノカプセル作製のための試薬や機器、実験動物の消耗品費を計上していたが、研究者が現有する材料だけを用いて研究を推進することができたため次年度使用額が生じた。今後はin vivoにおける性能向上・妥当性評価を行う予定であるため、差額分を含めて実験動物等の消耗品費として研究費を使用する。また，海外および国内の研究成果発表のための旅費として研究費を使用する予定である。
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