2019 Fiscal Year Research-status Report
Development of tumor self-accumulating functionalized theranostics nanoplatform
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19K16339
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
蛭田 勇樹 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 講師 (60710944)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | セラノスティクス / 蛍光イメージング / 光熱療法 / スピロ環化平衡 / 刺激応答性ポリマー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
光熱療法（photothermal therapy; PTT）は近赤外吸収を持つ光増感剤が吸収した光を熱エネルギーに変換することを利用して、強い近赤外光を照射した部位を特異的に発熱させ、がんを死滅させる方法である。この効果を高めるためには、固形がんへの光増感剤の集積性を高めることと、集積の可視化が重要となる。2019年度は、1. シアニン系色素であるIR-780を母骨格としたpH応答性近赤外蛍光プローブ、2. がん細胞周辺の弱酸性環境に応答するpH応答性ポリマーを創製した。
蛍光プローブのpH応答原理としては、分子内スピロ環化平衡による蛍光制御原理を利用する。分子内スピロ環化平衡は、分子内求核性官能基が分子内電子欠損部位を攻撃してスピロ環を形成する平衡反応である。4種類の誘導体を合成し、置換基の導入によって、応答するpHを調整することに成功した。これにより、正常組織周辺（pH ≒ 7.4）においてはシアニン色素骨格の共役系が分断された状態（スピロ環形成状態）となり近赤外光を吸収せず、蛍光性を示さない。一方、固形がん周辺環境（pH ≦ 6.8）において近赤外光を吸収し、蛍光性を回復することを確認した。
弱酸性環境を認識できるpH応答性混合電荷ポリマーを開発した。生理的条件（pH 7.4）で電気的に中性であるため非特異吸着が抑制され、弱酸性腫瘍環境では、正電荷を持つことで細胞と強い相互作用を持つようになる。これまでにもpH応答性混合電荷ポリマーは開発されているが応答を示すpHが酸性よりの値であった。本研究では、pH応答部位、スペーサーとなる中性モノマーを検討することで、弱酸性環境を認識できるpH応答性を達成した。この研究成果は、日本化学会のBulletin of the Chemical Society of Japanに掲載された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
目標のpHで応答するpH応答性近赤外蛍光プローブを開発することができている。また、pH応答性混合電荷ポリマーを開発することができ、学術論文として国際誌に掲載されている。
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| Strategy for Future Research Activity |
開発したpH応答性の近赤外蛍光プローブおよびポリマーを機能的に融合することによって、がんセラノスティクス（Theranostics = 治療Therapeutics + 診断Diagnostics）ナノプラットフォームを創製する。プローブ開発は、計画以上に進展しているため、細胞での有効性評価を進めていく。得られた成果は、国際的な学術誌での発表を行う。
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| Causes of Carryover |
当初の計画以上に研究が進んでおり、予定していたよりも少量の実験消耗品で成果が得られたため、次年度使用額が生じた。また、コロナウイルスの影響で3月に予定されていた学会が中止となり、旅費も計上しなかった。2020年度は、研究の推進のために、研究員を雇用するため、人件費に計上する。
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