フォトサーマル効果による経皮ワクチン増強に関する研究

2011 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 22300158
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 新留 琢郎 九州大学, 大学院・工学研究院, 准教授 (20264210)
• Keywords: 金ナノ粒子 / 金ナノロッド / 近赤外光 / フォトサーマル治療 / バイオイメージング

Research Abstract

金ナノロッドは近赤外光を吸収すると発熱し、近傍を加熱できる。本研究では、金ナノロッドの発熱効果により皮膚の角質層の透過性を亢進させ、タンパク質を効果的に体内にデリバリーするシステムを開発することを目的としている。この技術はインシュリンによる糖尿病の治療や、抗原タンパク質によるワクチンとなり、光照射と組み合わせた簡便・安価なシステムは新しい医療技術として期待される。
本年度は本システムをより現実的なものにするために、従来から用いている円筒カップを用いて処方する手段から、パッチ製剤を用いる手法について開発した。透明ゲルに金ナノロッドと抗原タンパク質を分散させ、それを皮膚に貼り付け、その上から近赤外光を照射するというシステムを提案した。具体的には透明ゲルとして、アガロースやアクリルアミドゲル、また、ゼラチンといった親水性ゲルを試験した。その結果、金ナノロッドや抗原タンパク質はゲル内に担持出来るものの、ゲル外への放出効率が悪かったり、あるいは、動物の体温でゲルが溶解し、目的を達成できなかった。そこで、親油性の透明架橋ゲルの表面に、22年度に使用していたSolid-in-oilエマルション製剤を塗布し、それを皮膚に貼り付け、皮膚内へのタンパク質の透過性を評価した。その結果、有意な皮内への移行が認められ、このことから、金ナノロッドと抗原タンパク質を含むSolid-in-oilエマルション製剤と親油性ゲルとの組み合わせが、有効であると示された。今後はゲルの形状や金ナノロッド、抗原タンパク質の量、さらには、近赤外光の照射強度など様々な条件における免疫応答を評価していきたい。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初の計画にあったパッチ製剤開発について、その設計ポイントが明確になってきた。来年度は具体的な免疫応答について評価する予定であるが、その準備状況は整ってきたので、おおむね順調に研究は進展していると判断した。

Strategy for Future Research Activity

24年度の最終年度は、本経皮ワクチンにおけるサイトカイン応答といった詳細な評価を進める。また、ヒートショックタンパク質の誘導について、その免疫増強効果と同時に、加熱効果による組織傷害についても評価を進め、安全性に関する知見も得たい。

Research Products

• [Journal Article] Controlled-release system mediated by a retro Diels-Alder reaction induced by the photothermal effect of gold nanorods (2011)
  • Author(s): Yamashita, S., Fukushima, H., Niidome, Y., Mori, T., Katayama, Y., Niidome, T.
  • Journal Title: Langmuir Volume: 27 Pages: 14621-14626
  • DOI: 10.1021/la2036746
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A simple set-and-mix assay for screening of protein kinase inhibitors in cell lysates (2011)
  • Author(s): Asami, Y., Oishi, J., Kitazaki, H., Kamimoto, J., Kang, J.-H., Niidome, T., Mori, T., Katayama, Y.
  • Journal Title: Analytical Biochemistry Volume: 418 Pages: 44-49
  • DOI: 10.1016/j.ab.2011.06.041
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Transgene regulation system responding to Rho associated coiled-coil kinase (ROCK) activation (2011)
  • Author(s): Tsuchiya,A., Kang, J.-H., Asai, D., Mori, T., Niidome, T., Katayama, Y.
  • Journal Title: Journal of Controlled Release Volume: 155 Pages: 40-46
  • DOI: 10.1016/j.jconrel.2011.05.002
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Fluorescent nanoparticles consisting of lipopeptides and fluorescein-modified polyanions for monitoring of protein kinase activity (2011)
  • Author(s): Koga, H., Toita, R., Mori, T., Tomiyama, T., Kang, J.-H., Niidome, T., Katayama, Y.
  • Journal Title: Bioconjugate Chemistry Volume: 22 Pages: 1526-1534
  • DOI: 10.1021/bc200066w
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Peptide substrates for Rho-Associated kinase 2 (Rho-Kinase 2/ROCK2) (2011)
  • Author(s): Kang, J.-H., Asai, D., Tsuchiya, A., Mori, T., Niidome, T., Katayama, Y.
  • Journal Title: PLoS ONE Volume: 6 Pages: e22699
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0022699
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A hydrophilic polymer grafted with a histone tail peptide as an artificial gene regulator (2011)
  • Author(s): Shiosaki, S., Kuramoto, M., Toita, R., Mori, T.,Niidome, T., Katayama, Y.
  • Journal Title: Bioorganic and Medicinal Chemistry Volume: 19 Pages: 4101-4105
  • DOI: 10.1016/j.bmc.2011.05.011
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Controlled-release system of single-stranded DNA triggered by the photothermal effect of gold nanorods and its in vivo application (2011)
  • Author(s): Yamashita, S., Fukushima, H., Akiyama, Y., Niidome, Y., Mori, T., Katayama, Y., Niidome, T.
  • Journal Title: Bioorganic and Medicinal Chemistry Volume: 19 Pages: 2130-2135
  • DOI: 10.1016/j.bmc.2011.02.042
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A solid-in-oil dispersion of gold nanorods can enhance transdermal protein delivery and skin vaccination (2011)
  • Author(s): Pissuwan, D., Nose, K., Kurihara, R., Kaneko, K., Tahara, Y., Kamiya, N., Goto, M., Katayama, Y., Niidome, T.
  • Journal Title: Small Volume: 7 Pages: 215-220
  • DOI: 10.1002/smll.201001394
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Optimization of peptide density on microarray surface for quantitative phosphopro teomics (2011)
  • Author(s): Shimomura, T., Han, X., Hata, A., Niidome, T., Mori, T., Katayama, Y.
  • Journal Title: Analytical Sciences Volume: 27 Pages: 13-17
  • DOI: 10.2116/analsci.27.13
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Controlled Release Systems from Gold Nanorods Responding to Near Infrared Light Irradiation (2011)
  • Author(s): T.Niidome, S.Yamashita, H.Fukushima, Y.Niidome, T.Mori, Y.Katayama
  • Organizer: 第21回日本MRS学術シンポジウム
  • Place of Presentation: 神奈川県横浜市(招待講演)
  • Year and Date: 2011-12-02
• [Presentation] Transdermal Insulin delivery using a solid-in-oil dispersion of gold nanorods (2011)
  • Author(s): Dakrong Pissuwan, Keisuke Nose, Yoshiro Tahara, Masahiro Goto, Yoshiki Katayama, Takuro Niidome
  • Organizer: 2011 MRS Fall Meeting & Exhibit
  • Place of Presentation: Boston, MA, USA
  • Year and Date: 2011-11-30
• [Presentation] Release of Single Stranded DNA Responding to Near Infrared Light Irradiation (2011)
  • Author(s): Shuji Yamashita, Hiromitsu Fukushima, Takeshi Mori, Yoshiki Katayama, Takuro Niidome
  • Organizer: The 38th International Symosium on Nucleic Acid Chemistry
  • Place of Presentation: 北海道札幌市
  • Year and Date: 2011-11-11
• [Presentation] Preparation of Thermoresponsive Polymer-modified Gold Nanorods and Their Delivery to Specific Tissue (2011)
  • Author(s): Takuro Niidome, Atsushi Shiotani, Takeshi Mori, Yoshiki Katayama
  • Organizer: Pusan-Kyushu Joint Symposium on High Polymers (15th) and Fibers (13th)
  • Place of Presentation: 韓国プサン(招待講演)
  • Year and Date: 2011-10-28
• [Presentation] Controlled Release System Mediated by Retro Diels-Alder Reaction on Gold Nanorods (2011)
  • Author(s): T.Niidome, S.Yamashita, H.Fukushima, Y.Niidome, T.Mori, Y.Katayama
  • Organizer: 38th Annual Meeting & Exposition Of The Controlled Release Society
  • Place of Presentation: National Harbor, MD, USA
  • Year and Date: 2011-07-02
• [Presentation] デンドリティックポリリジンをベースにしたオーバーハウザー効果MRI (OMRI)造影剤の設計 (2011)
  • Author(s): 新留琢郎、御供田理沙、渡部和人、森健、長沼辰弥、内海英雄、市川和洋、片山佳樹
  • Organizer: 第27回日本DDS学会学術集会
  • Place of Presentation: 東京都文京区
  • Year and Date: 2011-06-09
• [Presentation] Biomedical applications of gold nanorods: active accumulation system to tumor and enhancement of skin vaccination (2011)
  • Author(s): T.Niidome, D.Pissuwan, A.Shiotani, K.Nose, T.Mori, Y.Katayama
  • Organizer: The 10th China-Japan-Korea Foresight Joint Symposium on Gene Delivery and International Symposium on Biomaterials 2011
  • Place of Presentation: 中国桂林(招待講演)
  • Year and Date: 2011-05-30
• [Presentation] 金ナノロッドと近赤外光を組み合わせた新しいイメージング・治療技術の開発 (2011)
  • Author(s): 新留琢郎、新留康郎、ピスワン ダークロン、森健、片山佳樹
  • Organizer: 第50回日本生体医工学会大会
  • Place of Presentation: 東京都千代田区(招待講演)
  • Year and Date: 2011-04-29
• [Book] はじめて学ぶ生命科学の基礎 (2011)
  • Author(s): 畠山智充、小田達也
  • Total Pages: 195
  • Publisher: 化学同人
• [Remarks]
  • URL: http://www.chem.kyushu-u.ac.jp/~katayama/