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2019 Fiscal Year Annual Research Report

表面修飾技術による高い薬物担持率と分散安定性を併せ持つ抗がん性ナノ薬剤の創出

Research Project

Project/Area Number 19H02785
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

笠井 均  東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (30312680)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 小関 良卓  東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (80780634)
Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Keywordsドラッグデリバリーシステム / 再沈法 / 表面修飾 / 抗がん剤 / ナノ薬剤
Outline of Annual Research Achievements

従来の創薬の設計では薬化合物に水溶性置換基を付けることが一般的であったが、体全身に薬剤が回ってしまい、抗がん剤のような強度の強い薬剤の場合、副作用が避けられなかった。そこで、粒径200 nm以下に制御されたポリマー粒子などに抗がん剤を担持させるドラッグデリバリーシステム(DDS)に注目が集まった。しかしながら、ナノ薬剤中の薬化合物が占有する比率が10 wt%以下であり、しかもキャリアとして使用しているポリマー自体が副作用を引き起こすことが課題として指摘されている。研究代表者らは、抗がん活性を持つ化合物だけで作られたナノ薬剤の作製に既に成功しているが、動物実験における薬剤輸送効率に改善の余地があることが判明した。そこで、本研究では、ナノ薬剤の表面にポリマーなどを薄く被膜するという表面修飾技術を確立し、血中薬剤滞留性を向上させることにより、腫瘍組織にナノ薬剤を効率的に輸送することを目的とした。
本年度は、SN-38コラン酸誘導体のナノ薬剤を用いて、血清アルブミンによる表面修飾を実施した。血清アルブミンは血中に最も多く存在するタンパク質であり、高い血中滞留性を持つことが知られている。本研究では、血清アルブミンによるSN-38誘導体ナノ薬剤の表面修飾を行い、血中滞留性の向上を図った。結果として、SN-38コレステロール誘導体の薬剤ナノ粒子に血清アルブミンを静電相互作用により吸着させることで、PBS中において1週間以上の良好な分散性を示すことが明らかとなった。また、細胞実験評価により、薬剤ナノ粒子が凝集を起こしている場合と比較して、今回作製に成功した分散安定性の高い薬剤ナノ粒子の方が高い細胞増殖抑制活性を示した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

血清アルブミンにより薬剤ナノ粒子の表面修飾を施した系により、到達目標としていたナノ薬剤の表面修飾、細胞実験による評価まで検討を進め、良好な結果が得られた。

Strategy for Future Research Activity

血清アルブミンにより薬剤ナノ粒子の表面修飾を施した系に関して、担がんマウスを用いて抗腫瘍効果を検証する。また、血清アルブミン以外の表面修飾剤に関しても検討を進める。

  • Research Products

    (34 results)

All 2020 2019

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (30 results) (of which Int'l Joint Research: 17 results,  Invited: 3 results)

  • [Journal Article] Tropone Skeleton Enhances the Dispersion Stability of Nano-prodrugs2020

    • Author(s)
      Tanita Keita、Koseki Yoshitaka、Kamishima Takaaki、Kasai Hitoshi
    • Journal Title

      Chemistry Letters

      Volume: 49 Pages: 222~224

    • DOI

      10.1246/cl.190876

  • [Journal Article] Influence of Hydrolysis Susceptibility and Hydrophobicity of SN-38 Nano-Prodrugs on Their Anticancer Activity2019

    • Author(s)
      Koseki Yoshitaka、Ikuta Yoshikazu、Cong Liman、Takano-Kasuya Mayumi、Tada Hiroshi、Watanabe Mika、Gonda Kohsuke、Ishida Takanori、Ohuchi Noriaki、Tanita Keita、Taemaitree Farsai、Dao Anh Thi Ngoc、Onodera Tsunenobu、Oikawa Hidetoshi、Kasai Hitoshi
    • Journal Title

      Bulletin of the Chemical Society of Japan

      Volume: 92 Pages: 1305~1313

    • DOI

      10.1246/bcsj.20190088

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Formation of Five-Membered Carbocycles from d-Glucose: A Concise Synthesis of 4-Hydroxy-2-(hydroxymethyl)cyclopentenone2019

    • Author(s)
      Koseki Yoshitaka、Watanabe Toshihiro、Kamishima Takaaki、Kwon Eunsang、Kasai Hitoshi
    • Journal Title

      Bulletin of the Chemical Society of Japan

      Volume: 92 Pages: 1324~1328

    • DOI

      10.1246/bcsj.20190063

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A facile synthesis of (+)/(-)-pentenomycin I and analogs, and their antimicrobial evaluation2019

    • Author(s)
      Kamishima Takaaki、Suzuki Masato、Aoyagi Shigenobu、Watanabe Toshihiro、Koseki Yoshitaka、Kasai Hitoshi
    • Journal Title

      Tetrahedron Letters

      Volume: 60 Pages: 1375~1378

    • DOI

      10.1016/j.tetlet.2019.04.026

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Facile Preparation of Au/Silk Nanoparticles as a Multifunctional Drug Delivery System2019

    • Author(s)
      Anh T.N. Dao, H. Kasai
    • Organizer
      ACS National Meeting Fall 2019
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Synthesis of cyclopentenone from biomass resources2019

    • Author(s)
      Toshihiro Watanabe, Yoshitaka Koseki, Takaai Kamishima, Hitoshi Kasai
    • Organizer
      Tohoku University's Chemistry Summer School 2019
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Investigation of hydrogen generation mechanism from polyethylene2019

    • Author(s)
      Saori Inoue, Anh T. N. Dao, Yoshitaka Koseki, Chika Watanabe, Shingo Ishihara, Junya Kano, Hitoshi Kasai
    • Organizer
      Tohoku University's Chemistry Summer School 2019
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Fabrication of Au/Silk hybrid nanocarriers for drug delivery system2019

    • Author(s)
      Motofumi Nakamura, Farsai Taemaitree, Anh T. N. Dao, Hitoshi Kasai
    • Organizer
      Tohoku University's Chemistry Summer School 2019
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Fabrication of liposome-coated SN-38 nano-prodrugs2019

    • Author(s)
      Keitaro Yamauchi, Farsai Taemaitree, Yoshitaka Koseki, Hitoshi Kasai
    • Organizer
      Tohoku University's Chemistry Summer School 2019
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Effect of the Structure on the Drug Release from Brinzolamide based Nano Eye-Drops2019

    • Author(s)
      Yoshitaka Koseki, Yoshikazu Ikuta, Kota Sato, Shigenobu Aoyagi, Satoshi Inada, Tsunenobu Onodera, Hidetoshi Oikawa, Koji Nishiguchi, Toru Nakazawa, Hitoshi Kasai
    • Organizer
      2019 KJF International Conference on Organic Materials for Electronics and Photonics
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Self-Assemble Tannic Acid and Iron Complexes on Nano-Prodrugs Surface Prevents Aggregation and Enhances Anticancer Drug Delivery Efficiency2019

    • Author(s)
      Farsai Taemaitree, Yoshitaka Koseki, Nozomi Saito, Ryuju Suzuki, Anh Thi Ngoc Dao, Hitoshi Kasai
    • Organizer
      2019 KJF International Conference on Organic Materials for Electronics and Photonics
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Controlled Drug Release from Nano-Prodrugs Based on Linker Carbon Chain Length2019

    • Author(s)
      Keita Tanita, Yoshitaka Koseki, Kazue Shimizu, Hirohito Umezawa, Hitoshi Kasai
    • Organizer
      2019 KJF International Conference on Organic Materials for Electronics and Photonics
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Effect of serum protein on dispersion stability and anticancer activity of SN-38 nano-prodrugs2019

    • Author(s)
      Farsai Taemaitree, Yoshitaka Koseki, Hitoshi Kasai
    • Organizer
      The 33rd Conference of the European Colloid and Interface Society (ECIS2019)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Creation of Novel Designed Nano-Prodrugs and Their Pharmacological Effect2019

    • Author(s)
      Hitoshi Kasai
    • Organizer
      2019 ANNUAL NANOTECHNOLOGY CONFERENCE
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Fabrication of cholesterol-modified drug nanoparticles2019

    • Author(s)
      小関良卓, 笠井均
    • Organizer
      令和元年度化学系学協会東北大会
  • [Presentation] Fabrication of hinokitiol-modified podophyllotoxin nano-prodrugs and controlling their drug release2019

    • Author(s)
      谷田恵太,小関良卓,清水和恵,梅澤洋史,笠井均
    • Organizer
      令和元年度化学系学協会東北大会
  • [Presentation] Modification of azulene at 2- and 6-position with alkyl chains2019

    • Author(s)
      丸岡清隆,鈴木龍樹,村藤俊宏,笠井均
    • Organizer
      令和元年度化学系学協会東北大会
  • [Presentation] Facile synthesis of cyclopentenone from glucose derivative2019

    • Author(s)
      渡辺俊碩,小関良卓,神島尭明,笠井均
    • Organizer
      令和元年度化学系学協会東北大会
  • [Presentation] Mechanism study of hydrogen generation from polyethylene in presence of catalysts2019

    • Author(s)
      井上彩織,ティ ゴック アンダオ,小関良卓,渡邉千香,石原真吾,加納純也,笠井均
    • Organizer
      令和元年度化学系学協会東北大会
  • [Presentation] Fabrication of antimicrobial nanoparticles2019

    • Author(s)
      山内啓大朗, 谷田恵太, 小関良卓, 笠井均
    • Organizer
      令和元年度化学系学協会東北大会
  • [Presentation] Fabrication of Au/Silk hybrid nanoparticles for drug delivery applications2019

    • Author(s)
      中村元郁,テェーマイトリィファーサイ,ティ ゴック アンダオ,笠井均
    • Organizer
      令和元年度化学系学協会東北大会
  • [Presentation] Tannic acid-modified SN-38 nano-prodrugs toward effective anticancer drug delivery2019

    • Author(s)
      Nozomi Saito, Farsai Taemaitree, Yoshitaka Koseki, Ryuju Suzuki, Anh Thi Ngoc Dao, Hitoshi Kasai
    • Organizer
      Sendai Albi Knowledge in Engineering Seminars
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Fabrication of Au/Silk Nanocarriers and the in vitro Evaluation for Cancer Therapy2019

    • Author(s)
      Anh T.N. Dao, M. Nakamura, F. Taemaitree, H. Kasai
    • Organizer
      Okinawa Colloids 2019
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Surface Modification of SN-38 Nano-Prodrugs for Enhancing the Efficiency of Anticancer Drug Delivery2019

    • Author(s)
      Farsai Taemaitree, Yoshitaka Koseki, Ryuju Suzuki, Anh T. N. Dao, Hitoshi Kasai
    • Organizer
      Okinawa Colloids 2019
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Correlation between Hypsochromic Behavior of Carotenoids Nanoparticles and a Strain of their Molecules2019

    • Author(s)
      Ryuju Suzuki, Kazuma Yasuhara, Shigeru Deguchi
    • Organizer
      Okinawa Colloids 2019
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Design and Fabrication of Noble Metallic Nanoparticles for Bioapplications2019

    • Author(s)
      Anh T.N. Dao, M. Nakamura, F. Taemaitree, H. Kasai
    • Organizer
      Tohoku-Melbourne Joint Workshop - Materials Science
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Fabrication of antimicrobial nanoparticles for the treatment of infectious diseases2019

    • Author(s)
      山内啓大朗, 谷田恵太, 小関良卓, 笠井均
    • Organizer
      2019年度高分子・ハイブリッド材料研究センター「2019 PHyMシンポジウム」
  • [Presentation] Surface Engineering of Nano-prodrugs for Highly Effective Anticancer Drug Delivery2019

    • Author(s)
      Farsai Taemaitree, Yoshitaka Koseki, Ryuju Suzuki, Anh Thi Ngoc Dao, and Hitoshi Kasai
    • Organizer
      2019高分子学会東北支部研究発表会
  • [Presentation] ポリエチレンの水蒸気改質とそのメカニズム解明2019

    • Author(s)
      井上彩織、Anh Thi Ngoc Dao、小関良卓、渡邊千香、石原真吾、加納純也、笠井均
    • Organizer
      2019高分子学会東北支部研究発表会
  • [Presentation] リンカーの長さが異なるポドフィロトキシン-ヒノキチオール誘導体の合成とそのナノ・プロドラッグの作製2019

    • Author(s)
      谷田恵太、小関良卓、清水和恵、梅澤洋史、笠井均
    • Organizer
      第41回日本バイオマテリアル学会大会
  • [Presentation] Surface Functionalization of Prodrug Nanoparticles Toward Anticancer Drug Delivery2019

    • Author(s)
      Farsai Taemaitree, Yoshitaka Koseki, Ryuju Suzuki, Anh Thi Ngoc Dao, and Hitoshi Kasai
    • Organizer
      2nd G'L'owing Polymer Symposium in KANTO
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Fabrication of Silk Protein with Metallic Nanoparticles for a Multifunctional Drug Delivery System2019

    • Author(s)
      Anh T.N. Dao, M. Nakamura, F. Taemaitree, H. Kasai
    • Organizer
      2nd G'L'owing Polymer Symposium in KANTO
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ポリエチレンからの水素発生に置ける反応機構解析2019

    • Author(s)
      井上彩織、Anh Thi Ngoc Dao、小関良卓、渡邊千香、石原真吾、加納純也、笠井均
    • Organizer
      第19回東北大学多元物質科学研究所研究発表会
  • [Presentation] 有機ナノ粒子の作製と機能材料化2019

    • Author(s)
      笠井均
    • Organizer
      イノベーション・エクスチェンジ2019

URL: 

Published: 2021-12-27  

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