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2022 Fiscal Year Annual Research Report

Development of Trojan horse-type cancer therapeutics by elucidating and utilizing the predation mechanism of pancreatic cancer cells

Research Project

Project/Area Number 21K19036
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

高野 勇太  北海道大学, 電子科学研究所, 准教授 (60580115)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 宮武 由甲子  北海道大学, 医学研究院, 助教 (10421984)
山田 勇磨  北海道大学, 薬学研究院, 准教授 (60451431)
繁富 香織  北海道大学, 高等教育推進機構, 特任准教授 (90431816)
Project Period (FY) 2021-07-09 – 2023-03-31
Keywords三次元培養 / 光がん治療 / 活性酸素 / 一重項酸素 / 光励起 / 光機能性分子
Outline of Annual Research Achievements

本年度もまずは当初計画通り「[段階-I] 捕食誘引物質の粗分離、観察、構造決定による同定」を遂行し、膵がん細胞の死細胞を調製した上で捕食誘引物質候補の分離を行った。アポトーシス様死細胞の成分を主に用い、1μm 粒子径のCOOH修飾蛍光ビーズ表面に共有結合により接続した死細胞修飾ビーズを作製した。昨年度は当該ビーズでは細胞塊の捕食行動をできなかったが、実験検討を進めたところ死細胞修飾ビーズでも捕食挙動を示す細胞塊がいることを見出した。明確な理由は検証中だが、ビーズへの死細胞成分の結合様式などが要因として考えられている。
死細胞成分について、Triton X-114界面活性剤により細胞膜成分と細胞質成分に分画した。さらにカラムクロマトグラフィーによって分子サイズや極性によって粗分離した。現状では、捕食挙動に対して分画成分ごとの明確な差異はまだ確認できていない。しかし細胞塊によって捕食され塊内部まで取り込まれる成分と、細胞塊表面にトラップされるだけの成分の存在が、この分画成分修飾ビーズにより示唆された(成果発表:日本化学会年会など)。
上記を踏まえ「[段階-II]捕食誘引物質を複合化した高薬効性の光がん治療薬の合成開発」も計画通り遂行した。光がん治療のベース化合物として、当初利用を想定したπ共役拡張型ポルフィリン分子の他、光誘起スピン-軌道相互作用を介した光増感剤の開発に成功した(成果論文2報)。これらの光増感剤は、電子ドナー・アクセプター連結分子に特有な光励起状態を利用して活性酸素を発生させる。近年着目されている作動原理による光増感剤である。さらに、DDSキャリアと光増感剤との配合最適化により、光殺がん効果を高められることを見出した(成果論文1報)。
以上の知見をさらに集約し精査して利用することで、最終目標である「トロイの木馬型殺がん化合物」完成が将来的に達成可能だと考えられる。

  • Research Products

    (26 results)

All 2022 Other

All Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 2 results) Presentation (22 results) (of which Int'l Joint Research: 7 results,  Invited: 6 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Fine‐tuning the encapsulation of a photosensitizer in nanoparticles reveals the relationship between internal structure and phototherapeutic effects2022

    • Author(s)
      Kubota Fumika、Satrialdi、Takano Yuta、Maeki Masatoshi、Tokeshi Manabu、Harashima Hideyoshi、Yamada Yuma
    • Journal Title

      Journal of Biophotonics

      Volume: 16 Pages: e202200119

    • DOI

      10.1002/jbio.202200119

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Caging and photo-triggered uncaging of singlet oxygen by excited state engineering of electron donor?acceptor-linked molecular sensors2022

    • Author(s)
      Sasikumar Devika、Takano Yuta、Zhao Hanjun、Kohara Reiko、Hamada Morihiko、Kobori Yasuhiro、Biju Vasudevanpillai
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 12 Pages: 11371

    • DOI

      10.1038/s41598-022-15054-4

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Excitation‐Wavelength‐Dependent Functionalities of Temporally Controlled Sensing and Generation of Singlet Oxygen by a Photoexcited State Engineered Rhodamine 6G‐Anthracene Conjugate2022

    • Author(s)
      Zhao Hanjun、Takano Yuta、Sasikumar Devika、Miyatake Yukiko、Biju Vasudevanpillai
    • Journal Title

      Chemistry - A European Journal

      Volume: 28 Pages: e20220201

    • DOI

      10.1002/chem.202202014

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Photofunctional Molecular/Quantum-dot system for 3D-Cancer Phototherapy2022

    • Author(s)
      Yuta Takano
    • Organizer
      The 5th Australia-Belgium-Japan joint online symposium on excitonics and cellular communication
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 高性能光がん治療薬の開発第向けた膵がん細胞集団の捕食機構の観察2022

    • Author(s)
      髙野 勇太,宮武 由甲子,繁富 香織,Vasudevan Pillai Biju
    • Organizer
      第8回北海道大学部局横断シンポジウム
  • [Presentation] Photofunctional Molecular/Quantum-dot System towards 3D-Cancer Phototherapy2022

    • Author(s)
      Yuta Takano
    • Organizer
      The University of Melbourne and Hokkaido University Workshop on Therapeutic Nanomaterials
    • Invited
  • [Presentation] Immunofluorescent Quantum Dots and Silica Particles for SpectroTemporally-Resolved Multimodal Cancer Cell Detection in the Blood2022

    • Author(s)
      Jeladhara Sobhanan,Y. Takano,V. P. Biju
    • Organizer
      International Conference on Chemistry and Applications of Soft Materials (CASM 2022)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] マイクロ・ナノ加工技術を用いた3D腫瘍組織構築と新しいがん創薬開発にむけて2022

    • Author(s)
      繁富(栗林)香織
    • Organizer
      第60回日本生物物理学会年会
    • Invited
  • [Presentation] 立体ヒトがん細胞モデルによる新しいがん創薬の世界2022

    • Author(s)
      繁富(栗林)香織
    • Organizer
      メドテックグランプリKOBE2022 三井化学賞
  • [Presentation] Cell origami using cell traction force2022

    • Author(s)
      Kaori Kuribayashi-Shigetomi
    • Organizer
      9th World Congress of Biomechanics (WCB 2022)
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Construction of Three-Dimensional Structures of Cells using Combinations of Micro/nano Process, Computational Origami andCell Origami Techniques2022

    • Author(s)
      Kaori Kuribayashi-Shigetomi
    • Organizer
      OIST Workshop on Recent Trends in Microrheology and Microfluidics
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 細胞折紙と計算折紙による細胞の立体構造の最適化2022

    • Author(s)
      繁富(栗林) 香織, 上原 隆平, 堀山 貴史
    • Organizer
      日本応用数理学会 2022年度年会
  • [Presentation] 計算折紙と細胞折紙技術による細胞の立体構造の構築2022

    • Author(s)
      繁富(栗林) 香織, 上原 隆平, 堀山 貴史
    • Organizer
      日本機械学会 2022年度年次大会
  • [Presentation] マイクロ流体デバイスを用いた癌光治療用ミトコンドリア標的型ナノキャリアの構築2022

    • Author(s)
      窪田文佳、山田勇磨、原島秀吉
    • Organizer
      医療薬学フォーラム2022
    • Invited
  • [Presentation] 光温熱効果がん治療に向けた近赤外光吸収色素分子の開発2022

    • Author(s)
      吉田 和矢,Vasudevan Pillai Biju,髙野 勇太
    • Organizer
      第43回生体膜と薬物の相互作用シンポジウム
  • [Presentation] Near-Infrared Light Absorbing Dye Molecules for Photothermal Cancer Therapy2022

    • Author(s)
      K. Yoshida,Y. Takano,V. P. Biju
    • Organizer
      RIES international symposiumu"拓"
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] π-Extended Porphyrin-based Photosensitizers for Singlet Oxygen Generation2022

    • Author(s)
      Zhao Hanjun,Yuta Takano,Yukiko Miyatake,Vasudevan Pillai Biju
    • Organizer
      RIES international symposiumu"拓"
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Detection of Singlet Oxygen in Solutions and Cells Using a Molecular Sensor with Visible Fluorescence2022

    • Author(s)
      H. Zhao,Y. Takano,V. P. Biju
    • Organizer
      International Conference on Chemistry and Applications of Soft Materials (CASM 2022)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 光温熱効果がん治療に向けた近赤外光吸収色素分子の開発2022

    • Author(s)
      吉田 和矢,Vasudevan Pillai Biju,髙野 勇太
    • Organizer
      2022年光化学討論会
  • [Presentation] An anthracene-linked fluorogenic sensor for mitochondrial localization and wavelength-controlled singlet oxygen detection2022

    • Author(s)
      H. Zhao,Y. Takano,V. P. Biju
    • Organizer
      2022年光化学討論会
  • [Presentation] ロサミン骨格を利用した近赤外光温熱分子の開発2022

    • Author(s)
      吉田 和矢,Vasudevan Pillai Biju,髙野 勇太
    • Organizer
      化学系学協会北海道支部2023年冬期研究会
  • [Presentation] π-Extended Porphyrin Photosensitizers for Near-Infrared Light-Mediated Singlet Oxygen Generation2022

    • Author(s)
      H. Zhao,Y. Takano,V. P. Biju
    • Organizer
      化学系学協会北海道支部2023年冬期研究会
  • [Presentation] 癌の光温熱治療に向けた近赤外光吸収有機分子の開発2022

    • Author(s)
      吉田 和矢,Vasudevan Pillai Biju,髙野 勇太
    • Organizer
      日本化学会103春季年会(2023)
  • [Presentation] Porphyrin-based Near-Infrared Photosensitizers for Singlet Oxygen Generation2022

    • Author(s)
      Zhao Hanjun,髙野 勇太,宮武 由甲子,Vasudevan Pillai Biju
    • Organizer
      日本化学会103春季年会(2023)
  • [Presentation] 三次元培養すい癌細胞における死細胞成分-表面修飾蛍光ビーズの動態観察2022

    • Author(s)
      髙野 勇太,宮武 由甲子,繁富 香織,Vasudevan Pillai Biju
    • Organizer
      日本化学会103春季年会(2023)
  • [Remarks]

    • URL

      http://bijulab.main.jp/en/

URL: 

Published: 2023-12-25  

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