Establishment of amino acid-capped metal nanoparticle for enhancing anti-protozoan activity

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K22940
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 90:Biomedical engineering and related fields
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: KATO Kentaro 東北大学, 農学研究科, 教授 (30401178)
• Project Period (FY): 2019-06-28 – 2022-03-31
• Keywords: 金属ナノ粒子 / アミノ酸被膜 / 原虫 / 増殖抑制効果

Outline of Final Research Achievements

Toxoplasma gondii causes toxoplasmosis, a common infection against which better drugs are needed. Recently, we showed that inorganic nanoparticles have anti-Toxoplasma activity. Here, we sought to enhance the anti-parasitic efficacy and host biocompatibility of these nanoparticles by modifying their surface with amino acids. Amino acid-capped nanoparticles (amino-NPs) were synthesized, purified, and then screened for anti-Toxoplasma activity in in vitro infection models. The amino-NPs showed enhanced anti-parasitic selectivity as well as improved host biocompatibility. Oxidative stress, modulation of host HIF-1α, and activation of the kynurenine pathway contributed to the anti-parasitic action of the amino-NPs.

Free Research Field

感染症学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

トキソプラズマ症には全世界人口の約3割が潜伏感染状態と推定され、世界で広く分布しているが、現状のトキソプラズマ治療のための薬剤は限られていることから、代替薬が求められている。一方で、ナノテクノロジーの発展により同技術の医療への利用の可能性が期待され、様々な疾患に対する将来的な治療方法の１つとして研究が進められている。本研究の成果は、金属ナノ粒子を基にした新規の抗トキソプラズマ薬としての可能性だけでなく、抗原虫作用の分子メカニズムの解明に向けた新たな知見を提供する。粒子の大きさ、他の特性を変化させることで医学応用が図られ、特に活性酸素種の生成を促進することで病原体の殺傷に効果がある可能性がある。