2021 Fiscal Year Annual Research Report
Development of early-stage cancer detection method and radiotherapy using ultra-small gold nanoparticles
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19K12749
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
北村 成史 東北大学, 医学系研究科, 准教授 (50624912)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
石田 孝宣 東北大学, 医学系研究科, 教授 (00292318)
多田 寛 東北大学, 医学系研究科, 准教授 (50436127)
高野 真由美 東北大学, 医学系研究科, 大学院非常勤講師 (60806298)
権田 幸祐 東北大学, 医学系研究科, 教授 (80375435)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 金ナノ粒子 / CTイメージング / CT造影剤 / 生分解性ナノ粒子 / 尿排泄 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
まずは、表面を還元型グルタチオンでコーティングした直径約3ナノメートルの極小金ナノ粒子について、細胞実験およびマウスを用いた動物実験により、その細胞毒性、生体毒性を確認し、CTを用いた血管造影に適切な注入量を確認した。毒性を示さない濃度範囲において、金ナノ粒子の血中濃度が金原子濃度換算で0.05~0.1mol/Lとなる注入量が望ましいことが示された。また、3ナノメートルの金ナノ粒子はマウスの実験において当初の想定通りに尿排泄され、血中半減期が1時間以内であることが確認できた。この知見をもとに、当初は計画通りに酸化鉄を基盤とする無機ナノ粒子表面に結合させたハイブリッド粒子を作製することを試みたが、想定よりも大きな凝集塊ができてしまい、この方法は確立できなかった。そこで、当初計画を修正し、アミド結合を介して共有結合可能なタンパク質を基盤とし、複数の金ナノ粒子を集積する方法を試みたところ、ラクトフェリンおよびアルブミンにおいて、直径約10~20nmの粒子上に3~4個の金ナノ粒子が結合した生分解性ナノ粒子を作製することに成功した。この金ナノ粒子分散液を担がんマウスの静脈中に導入し、その血中滞留性と毒性についても調べた。CTイメージングによる解析の結果、これらのナノ粒子は、足場とするタンパク質のサイズや性質に依存し、それぞれ異なる血中対流時間を示した。また、この金ナノ粒子を造影剤として利用することで腫瘍中の微小な血管を描出できることがわかった。また、導入後に数時間で排出されるため、腫瘍中に残留することが従来の金ナノ粒子造影剤よりも少なく、追加で造影剤を繰り返し導入することで、同一の血管を数日にわたって継続して観察することが可能であった。以上の成果について英語原著論文として投稿し、採択された。
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