2018 Fiscal Year Research-status Report
生体組織内反応性ナノ粒子によるがん組織固定化技術の開発
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18K12090
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
秋元 淳 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 基礎科学特別研究員 (80649682)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | ナノ粒子 / 刺激応答性 / がん治療 / 組織固定 / ドラッグデリバリーシステム / 反応制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、ナノ粒子を利用してがん細胞・組織周辺にネットワーク構造を形成させることでがん細胞・組織の機能を物理的に阻害する方法を開発することを目的とする。がん組織を生体内で化学反応により固定するには、固定剤を腫瘍組織に送達する技術および組織固定を目的部位のみで行うためのスイッチ機能が必要となる。これを実現するために本研究では温度応答性のナノ粒子を合成する。このナノ粒子は、癌腫瘍組織に蓄積しやすい大きさの数１０ナノメートルの大きさを有し、温度変化で温度応答性高分子層の物理化学的性質が変化することにより、ナノ粒子内部に導入した分子機能の発現を制御できる。このナノ粒子にタンパク質や細胞などと反応するアルデヒド基を導入すれば、生体分子とアルデヒド基の反応により架橋構造を形成し細胞を固定化することができると考えられる。今年度は、温度変化によりナノ粒子に導入したアルデヒド基の活性が温度変化により制御可能か検証した。非温度応答性の親水性高分子鎖の両末端からスクシンイミドを導入した温度応答性高分子を生長させた。このスクシンイミド基にアセタールを導入後、アルデヒド基に置換した。このナノ粒子は相転移温度より高温では会合体を形成するが、温度低下により崩壊する性質を持つことがわかった。次に、ナノ粒子を１級アミンを有する高分子と混合すると、相転移温度より高温ではゾル状対であるのに対し、温度低下によりゲルを形成した。この変化は不可逆性であった。さらに、この反応を低ｐHの条件下で行うとゲル形成は観測されないことから、ナノ粒子と１級アミンを有する高分子でシッフ塩基を形成したものと考えられる。この結果より、温度応答性ナノ粒子の構造変化を利用することによりナノ粒子に導入した官能基の活性を制御することがわかり、これにより生体物質などとの反応の制御により架橋構造を形成できることが示唆された。
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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
ナノ粒子を利用してがん細胞・組織周辺にネットワーク構造を形成させるために、温度応答性ナノ粒子の開発をおこなってきた。初年度は温度変化によりナノ粒子の構造を惹起し実際に生体分子などとの反応性が制御できるかを検証した。この結果、アルデヒド基を導入することで効率的に生体分子とナノ粒子を温度制御によって反応を促進できることが示された。生体で応用することを目標とする場合には、温度上昇により反応性を制御する方法を開発する必要があるが、温度上昇により反応性を制御するナノ粒子の開発も順調に進行している。この温度上昇により反応性を制御できるナノ粒子が完成すれば、次年度に検証する予定である細胞に対する評価も実施することができると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
生体内で温度応答性のシステムを利用するには温度低下ではなく温度上昇により変化するものの方が応用しやすい。そこで、ナノ粒子の構造を温度上昇により制御する方法を開発する。温度上昇によりナノ粒子を崩壊させることは困難であることから、高分子の構造変化を利用して官能基の反応性を制御する方法を開発する必要がある。現在、温度変化によりナノ粒子の構造変化を惹起させる方法について検討しており、ナノ粒子の組成を最適化することで効率的に生体分子と反応させるための条件探索をおこなっている。このナノ粒子により生体分子と効率的にゲルを形成させる方法を構築した後、細胞に適用する予定である。これにより、細胞、生体分子とナノ粒子の反応が細胞に与える影響を検証し、本手法が細胞の機能を制御するのに有効な方法か検討する。
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| Causes of Carryover |
平成３０年度に参加予定であったが、震災のために中止となり予定より旅費の予算が少なくなった。また、本年度は粒子の合成を中心に研究を進めたため、細胞実験のために見積もっていた予算を使用しなかった。細胞購入などの初期費用が多くかかることから、この繰り越した予算によって、細胞実験にかかる物品の購入に充当する予定である。
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Research Products
(1 results)
