2021 Fiscal Year Research-status Report
Development of efficient culture process of paclitaxel with low productivity
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20K05240
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| Research Institution | Sojo University |
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Principal Investigator |
山本 進二郎 崇城大学, 生物生命学部, 教授 (40262307)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宮坂 均 崇城大学, 生物生命学部, 教授 (60451283)
林 修平 崇城大学, 生物生命学部, 助教 (30389522)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | パクリタキセル / 細胞培養 / 二相系培養 / タキサン類 / イオン液体 / 疎水性固体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
疎水性イオン液体を植物細胞培養に添加することより、細胞の抗がん剤パクリタキセルの生産性が向上する知見を得ており、この要因としては、イオン液体のパクリタキセル抽出効果とイオン液体自身のエリシター的作用を考えている。イオン液体の抽出効果を確認するために、イオン液体のみを適宜交換する培養を行ったところ、パクリタキセル生産量を増加することが確認できた。イオン液体の交換により、パクリタキセルが新鮮なイオン液体に分配し、培養液中のパクリタキセル濃度が低下したため、細胞のパクリタキセル合成活性が促進されたことが考えられる。しかし、イオン液体の交換頻度を大きくしすぎると、パクリタキセル生産量が低下することが観察された。これは、パクリタキセル生産に関与する未知のコンディショニング因子がイオン液体に吸収されたためと考えられた。これらの結果を専門誌に投稿し、掲載が決定した（S. YAMAMOTO, Y. MURAKAMI, S. HAYASHI, H. MIYASAKA, Production of Paclitaxel in a Plant Cell Culture by In Situ Extraction with Sequential Refreshment of Water-Immiscible 1-Butyl-1-methylpyrrolidinium Bis(trifluoromethanesulfonyl)imide, Solvent Extr. Res. Dev., Jpn., 29(2), 73-78, 2022）。イオン液体のエリシター的作用の検討は今後の課題として残されたが、イオン液体のabioticなストレス因子が考えられ、酸化ストレスの指標となる過酸化水素やマロンジアルデヒドの量、抗酸化作用となるカタラーゼ・スーパーオキシドジスムターゼ等の細胞の活性測定を今後検討する。また、イオン液体からのパクリタキセルの逆抽出も今後の課題として残された。
イオン液体に代わる媒体として疎水性固体を利用する培養実験も行った。その結果、疎水性の大きなポリテトラフルオロエチレン（PTFE）や安価なポリプロピレン（PP）はパクリタキセル生産を向上する知見を得た。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
タキサン類のパクリタキセルの生産性を向上させるために、疎水性イオン液体1-butyl-1-methylpyrrolidinium bis(trifluoromethanesulfonyl)imideを含む培地に細胞を播種して行う二相系培養においてイオン液体を交換する培養を行ったところ、細胞増殖とパクリタキセル生産量を向上させることができた。コロナ禍の中、実験を円滑に進めることができなかったが、この内容をまとめた論文を作成し、専門誌に投稿したところ、受理・掲載されることが決まった（S. YAMAMOTO, Y. MURAKAMI, S. HAYASHI, H. MIYASAKA, Production of Paclitaxel in a Plant Cell Culture by In Situ Extraction with Sequential Refreshment of Water-Immiscible 1-Butyl-1-methylpyrrolidinium Bis(trifluoromethanesulfonyl)imide, Solvent Extr. Res. Dev., Jpn., 29(2), 73-78, 2022）ため、研究の進捗状況は概ね進展していると判断される。
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| Strategy for Future Research Activity |
イオン液体によってパクリタキセル生産が促進される原因を今後も探求する。イオン液体にabioticなストレス因子があると考えられ、酸化ストレスの指標となる過酸化水素やマロンジアルデヒドの量、抗酸化作用となるカタラーゼ・スーパーオキシドジスムターゼ等の活性測定を今後検討する。また、イオン液体を含む二相培養系での細胞活性化物質の添加効果を検討するため、ジャスモン酸メチル（MJ）をイオン液体含有培地に入れ、このイオン液体を適宜交換する培養を行って、パクリタキセル生産性のさらなる向上を目指す。また、MJとイオン液体を含む二相培養系に水溶性の5-アミノレブリン酸などを加え、より一層の細胞の活性化を試み、パクリタキセルの飛躍的な生産を試みる。
イオン液体からパクリタキセルを効果的に逆抽出することも重要である。揮発性の高い様々な有機溶媒などを検討する。いずれの実験においてもパクリタキセルが生産回収するターゲット物質であるが、可能な限り関連するタキサン類（10-デアチルバッカチンIII、バッカチンIII、セファロマンニン）も測定する予定である。
イオン液体に代わる媒体として疎水性固体を利用する培養実験も行ったところ、疎水性の大きなポリテトラフルオロエチレン（PTFE）や安価なポリプロピレン（PP）はパクリタキセル生産を向上する知見を得ている。今後、これら疎水性固体のパクリタキセル生産に及ぼす影響を培養実験で検討する。
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| Causes of Carryover |
生じた残額5,460円は少額で試薬の購入ができなかったため、次年度の試薬の購入に充当する予定である。
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