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2022 Fiscal Year Annual Research Report

Innovative antibacterial drug delivery system to intracellular bacteria

Research Project

Project/Area Number 22H03956
Allocation TypeSingle-year Grants
Research InstitutionKumamoto University

Principal Investigator

新留 琢郎  熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 教授 (20264210)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 澤 智裕  熊本大学, 大学院生命科学研究部(医), 教授 (30284756)
Project Period (FY) 2022-04-01 – 2025-03-31
Keywords細胞内寄生菌 / 銀ナノ粒子 / ポリマーナノ粒子 / サルモネラ / 抗酸菌
Outline of Annual Research Achievements

本研究初年度において、マウスマクロファージ由来RAW264.7細胞にサルモネラ菌を感染させ、それを細胞内に寄生させる条件検討から開始した。この際、サルモネラ菌には緑色蛍光タンパク質(GFP)を組み込んだものを使用し、感染の様子を蛍光顕微鏡やフローサイトメーターで検出できるようにした。一方、銀ナノ粒子表面をカチオン性ポリマーやシリカで修飾し、また、銀ナノ粒子を内包したポリ乳酸ナノ粒子も作製した。これらの中で、銀ナノ粒子を内包したポリ乳酸ナノ粒子が生理的塩濃度の緩衝液中で高い分散安定性を示すことがわかり、今後、この粒子を使用することとした。なお、細胞内での局在がわかるようポリ乳酸ナノ粒子に赤色系蛍光色素を入れた。上記サルモネラ菌が感染したRAW細胞に銀ナノ粒子内包ポリ乳酸ナノ粒子を添加した結果、銀ナノ粒子内包ポリ乳酸ナノ粒子は細胞内に取り込まれ、細胞内に寄生しているサルモネラ菌数が減少していることを確認した。しかし、両者の詳細な細胞内局在は明らかにできなかった。
抗酸菌(Mycobacterium avium)は肺MAC症の原因菌で、慢性の肺障害を引き起こす。結核菌と同じ属に属し、サルモネラ菌とはことなる寄生メカニズムをもつ。本研究では、新たにMycobacterium aviumを細胞内寄生菌として加え、サルモネラ菌と比較すると共に、肺MAC症の治療法開拓に繋げられないかと発案した。2022年度は、Mycobacterium aviumに緑色蛍光タンパク質や赤色蛍光タンパク質を組み込み、細胞内寄生を簡単に観察するための準備を進めた。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

サルモネラ菌を取り扱う当初の計画に加え、Mycobacterium aviumもその対象菌として追加した。複数の寄生菌に対する効果を比較検討することで、感染菌の特性の違いを理解するのみならず、寄生菌傷害の戦略の違いも明らかにできると期待している。

Strategy for Future Research Activity

サルモネラ菌の細胞内寄生のモデルを作り、それを蛍光顕微鏡やフローサイトメーターで評価できるようになった。この実験系を基礎に、さらに表面修飾のバリエーションを加え、より効率よく感染細胞に取り込まれ、細胞内寄生菌を傷害する銀ナノ粒子を見出す。その表面修飾として、細胞表面の糖鎖を認識するタンパク質や、細菌から放出される膜小胞(細胞壁の成分を含んでおり、宿主細胞表面で認識されることを期待)による修飾を施す。
一方、感染細菌と銀ナノ粒子の細胞内での共局在については、蛍光顕微鏡観察に加え、電子顕微鏡観察も試みたい。
Mycobacterium aviumについても、RAW細胞あるいはTHP-1細胞(ヒト急性単球性白血病細胞:マクロファージのモデルとしてよく利用される)への感染モデルを作製し、細胞内寄生菌に対する銀ナノ粒子の傷害活性の評価系を構築する。Mycobacterium aviumは増殖が極めて遅く、データを出すのに非常に時間がかかるので、早めに取りかかり、3年間の研究期間内に多くのデータが取れるよう、準備を進める。

  • Research Products

    (4 results)

All 2022

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (2 results)

  • [Journal Article] Controlled Delivery of an Anti-Inflammatory Toxin to Macrophages by Mutagenesis and Nanoparticle Modification2022

    • Author(s)
      Harada Ayaka、Tsutsuki Hiroyasu、Zhang Tianli、Yahiro Kinnosuke、Sawa Tomohiro、Niidome Takuro
    • Journal Title

      Nanomaterials

      Volume: 12 Pages: 2161-2161

    • DOI

      10.3390/nano12132161

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Structural Determination of the Nanocomplex of Borate with Styrene?Maleic Acid Copolymer-Conjugated Glucosamine Used as a Multifunctional Anticancer Drug2022

    • Author(s)
      Islam Waliul、Tsutsuki Hiroyasu、Ono Katsuhiko、Harada Ayaka、Shinozaki Kozo、Niidome Takuro、Fang Jun、Sawa Tomohiro
    • Journal Title

      ACS Applied Bio Materials

      Volume: 5 Pages: 5953-5964

    • DOI

      10.1021/acsabm.2c00883

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 銀ナノプレート含有PLGAナノ粒子の調製とそのレーザー照射による抗菌活性制御2022

    • Author(s)
      ○新留琢郎、縄田椋子、武田恵実、鈴木亮佑、徐薇
    • Organizer
      第38回日本DDS学会学術集会
  • [Presentation] 抗酒癖剤ジスルフィラム内包ナノ粒子の肝炎抑制2022

    • Author(s)
      ○徐薇、角屋雄太、秋月芙水花、菰原義弘、新留琢郎
    • Organizer
      遺伝子・デリバリー研究会 第21回シンポジウム、第20回夏期セミナー

URL: 

Published: 2024-12-25  

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