2020 Fiscal Year Research-status Report

Development of theranostic nanoparticle for pancreatic cancer

Research Project

Project/Area Number	19K12783
Research Institution	Teikyo University
Principal Investigator	西尾忠帝京大学, 医学部, 講師 (80401892)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	中村教泰山口大学, 大学院医学系研究科, 教授 (10314858) [Withdrawn]
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2022-03-31
Keywords	腫瘍細胞 / 蛍光イメージング / LC-MS / 抗癌剤 / ナノ粒子
Outline of Annual Research Achievements	本年度は、セラノスティックス材料として新しく用いるポリマー粒子の表面修飾及び粒子の腫瘍細胞への投与実験を行い、抗腫瘍効果の評価を行った。カルボキシル基又はアミノ基を担持した蛍光性ポリマー粒子に、ターゲティング能を期待して生体分子であるリン脂質、ステロイド、短鎖ペプチド又はアミノ酸 (D, L) 等をリンカーを介して脱水縮合反応により結合し表面修飾を行った。次にこれらの細胞適合性を検討するため、各種腫瘍細胞 (膵臓癌、肝細胞癌、乳癌、骨肉腫、神経芽腫など) へ作製粒子を投与し、蛍光顕微鏡観察による粒子取込の定量評価及び共焦点レーザー顕微鏡を用いる細胞局在の評価を行った。細胞種により粒子の取込効率に差が見られたが、このうち特にリン脂質やステロイド類を用いた場合に多くの細胞種で60%以上の粒子の取込が確認された。次にこれら生体分子を修飾したポリマー粒子の残存官能基にリンカーを介して抗癌剤の一つであるゲムシタビンを結合させた。抗癌剤の表面修飾量の評価は、粒子表面の加水分解処理後における液体クロマトグラフィーー質量分析計 (LC-MS) による薬剤の定量分析により行った。さらにこの結果を蛍光顕微鏡観察の粒子取込結果と併せて、50%以上の細胞での粒子取込で最も高い抗癌剤修飾量が得られる反応条件を検討し、これに基づき複数の生体分子及び抗癌剤の修飾率が異なる粒子の作製を行った。これらの粒子をがん細胞へ投与し、細胞増殖阻害実験を行った所、まだプリミティブな結果ではあるが、作製粒子による増殖抑制効果が確認された。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 本研究の目的は、がん細胞に対するセラノスティックス材料の開発であるが、所属研究機関の変更等もあり、前年度にナノ粒子の材料として用いていた有機シリカゲルをポリマー粒子等に変更した。このため、新たに粒子表面への生体分子及び抗癌剤の修飾方法の検討が必要となった。また、粒子表面に導入した薬剤の定量評価方法の確立などに時間を要したため、研究進捗がやや遅れる結果となった。
Strategy for Future Research Activity	今後の計画として、まず前年度に引き続いて作製した粒子を用いて阻害実験を行い、その細胞増殖抑制効果を確認する。また、ゲムシタビン以外の抗癌剤を粒子表面に結合させるためのリンカー等の設計、合成を行う。LC-MSによる粒子表面の抗癌剤定量はまだ完全に確立できていないため、再現性等確認する。また、近年腫瘍細胞と時間遺伝子との関連に基づいた増殖、悪性化について報告がある。膵臓癌は進行の早い悪性腫瘍であること等から各種時間遺伝子をノックダウンした腫瘍細胞へ作製した粒子を添加し、その増殖抑制や細胞移動・浸潤能の抑制効果なども評価する。粒子の生体適合性を評価できた後は、腫瘍細胞移植マウスへ粒子を投与し、その抗腫瘍効果を確認する。
Causes of Carryover	研究進捗がやや遅れ、今年度は新規粒子作製の検討及び物性評価に時間を要したため、in vivo, in vitroの実験が予定通り進行しなかった。このため、元々細胞実験に充てていた費用が使用されず繰越金が生じた。しかし、今年度で目的の粒子はほぼ完成しており、来年度初期から細胞実験等の比重が大きくなるため繰越金は次年度の研究費に充てる。