Analysis of biomolecular dynamics on the cell surface using multifunctional nanoparticle probes

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K22249
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 37:Biomolecular chemistry and related fields
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: Mihara Hisakazu 東京工業大学, 生命理工学院, 教授 (30183966)
• Project Period (FY): 2019-06-28 – 2021-03-31
• Keywords: ペプチド / リガンド / 蛍光 / ナノ粒子 / ガン細胞 / イメージング

Outline of Final Research Achievements

We developed multifunctional fluorescent silica nanoparticles modified with ligands that bind to biomolecules on the surface of cancer cells. An enzyme inhibitor, a carbohydrate ligand (galactose) or cell-penetrating peptides (CPPs) were successfully modified on the surface of fluorescent nanoparticles. A galactose-binding receptor protein on the cancer cell surface was selectively visualized by galactose-modified fluorescent silica nanoparticles. In addition, fluorescent silica nanoparticles conjugated with cancer cell-selective CPPs could discern cancer cells and normal cells in the fluorescent imaging experiments.

Free Research Field

生命化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究は、蛍光性シリカナノ粒子を種々のリガンドおよび分子ラベル化触媒で機能化することにより、細胞表層の生体分子のダイナミクスを解析する画期的な分子プローブを提供する研究である。ガン細胞に特有の生体分子を可視化、ラベル化による動態解析することが可能なプローブの開発は、ガン細胞の悪性度診断やガン疾患のメカニズム解明に貢献することが期待され、学術的に意義のある研究である。また、ガン細胞のフィンガープリント解析はテーラーメイド医療につながると期待され、社会的にも有意義な研究である。