Development of photofunctional nanoparticle-conjugates to control selectivity of signal transduction

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K15316
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 34020:Analytical chemistry-related
• Research Institution: National Institute for Materials Science (2022); The University of Tokyo (2020-2021)
• Principal Investigator: YAMAMOTO Shota 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, 研究員 (10785075)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: ナノ粒子 / 上皮成長因子 / アポトーシス / がん細胞 / メカノバイオロジー

Outline of Final Research Achievements

Epidermal growth factor (EGF) induces cell proliferation upon binding to EGF receptor on plasma membranes. However, EGF becomes to induce apoptosis upon conjugation to gold nanoparticle. These facts suggest the possible applications of EGF-conjugates for anti-cancer therapy. In this study, we studied the cell-type selective apoptotic responses to demonstrate the potential of the nanoparticle conjugate as a new anti-cancer drug. EGF-conjugates showed apoptotic activity against cancer cells with high EGFR expression levels, while they had no cytotoxic effect against normal cells regardless of EGFR expression levels. These facts suggest the possible applications of EGF-conjugates for therapeutic purposes.

Free Research Field

バイオ分析化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

上皮成長因子(EGF)担持ナノ粒子はがん細胞のアポトーシスを誘導するため、新たな抗がん剤となる可能性を秘めているが、その詳しいメカニズムは明らかとなっていなかった。本研究では、EGFナノ粒子が獲得するアポトーシス誘導活性の作用機構の解析を行うことで、特異な応答の鍵を握る細胞内タンパク質やシグナル伝達経路を明らかにした。これは、EGFの新たな作用機構の発見であり学術的意義がある。さらに、構造を最適化することでがん細胞選択的に作用するナノ粒子の開発にも成功しており、将来的な医療応用へ役立つ可能性もあることから社会的意義もある。