がんの微小環境を検知するための高分子ミセル型ＭＲＩ造影剤の開発

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25670010
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 西山 伸宏 東京工業大学, 資源化学研究所, 教授 (10372385)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Keywords: 高分子ミセル / がん / イメージング / MRI / 低酸素領域 / 微小転移 / 診断

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、がんの悪性度の可視化と微小がんの高感度検出を目的として、タンパク質との相互作用によってMRI信号強度が大きく変化するMn2+イオンを搭載でき、低酸素領域(Hypoxia)の低pH環境において選択的にMn2+イオンを放出するリン酸カルシウム(CaP)ミセル型MRI造影剤の開発を行っている。Mn搭載CaPミセルは、EPR効果に基づくがん集積効果に加えて、腫瘍内で大幅にMRI信号強度を増大させることができるために、既存MRI 造影剤や従来のナノ粒子型造影剤と比較して高いS/N比を実現することができるものと考えられる。そこで本年度は、大腸がん細胞の肝転移モデルを作成し、MRIを実施したところ、Mn搭載CaPミセルの利用により2mmの微小転移巣が検知できることが明らかになった。また、既存の肝がん造影用MRI造影剤（プリモビスト）との比較においては、プリモビストは-25%の陰性造影効果を示したのに対して、Mn搭載CaPミセルは+75%の陽性造影効果を示すことが明らかになった。プリモビストでは、がんと同様に陰性に造影される出血や傷害部位等とがん組織の識別が困難であるが、Mn搭載CaPミセルではこのような問題がなく、より高感度に微小がんを検知できるものと考えられる。一方、環状RGDペプチドを搭載したMn搭載CaPミセルについては、CaPミセルへのペプチドの導入方法を最適化した。今後は、環状RGDペプチドを導入した系についても転移がんのMRIを中心に評価を行う予定である。以上のように、本研究では、研究目的に従って、Mn搭載CaPミセルを構築し、がんの低酸素領域のイメージングと微小がんの高感度検出を行うことに成功した。

Research Products

• [Journal Article] Antibody fragment-conjugated polymeric micelles incorporating platinum drugs for targeted therapy of pancreatic cancer (2015)
  • Author(s): J. -Y. Ahn, Y. Miura, N. Yamada, T. Chida, X. Liu, A. Kim, R. Sato, R. Tsumura, Y. Koga, M. Yasunaga, N. Nishiyama, Y. Matsumura, H. Cabral, K. Kataoka
  • Journal Title: Biomaterials Volume: 39 Pages: 23-30
  • DOI: 10.1016/j.biomaterials.2014.10.069
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Polymeric micelles loaded with platinum anticancer drugs target preangiogenic micrometastatic niches associated with inflammation (2015)
  • Author(s): H. Wu, H. Cabral, K. Toh, P. Mi, Y.-C. Chen, Y. Matsumoto, N. Yamada, X. Liu, H. Kinoh, Y. Miura, M. R. Kano, H. Nishihara, N. Nishiyama, K. Kataoka
  • Journal Title: J. Control. Release Volume: 189 Pages: 1-10
  • DOI: 10.1016/j.jconrel.2014.06.018
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Light-induced cytosolic activation of reduction-sensitive camptothecin-loaded polymeric micelles for spatiotemporally controlled in vivo chemotherapy (2014)
  • Author(s): H.-C. Yen, H. Cabral, P. Mi, K. Toh, Y. Matsumoto, X. Liu, H. Koori, A. Kim, K. Miyazaki, Y. Miura, N. Nishiyama, K. Kataoka
  • Journal Title: ACS Nano Volume: 8 Pages: 11591-11602
  • DOI: 10.1021/nn504836s
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Bundled assembly of helical nanostructures in polymeric micelles loaded with platinum drugs enhancing therapeutic efficiency against pancreatic tumor (2014)
  • Author(s): Y. Mochida, H. Cabral, Y. Miura, F. Albertini, S. Fukushima, K. Osada, N. Nishiyama, K. Kataoka
  • Journal Title: ACS Nano Volume: 8 Pages: 6724-6738
  • DOI: 10.1021/nn500498t
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Three-layered polyplex micelle as a multifunctional nanocarrier platform for light-induced systemic gene transfer (2014)
  • Author(s): T. Nomoto, S. Fukushima, M. Kumagai, K. Machitani, Arnida, Y. Matsumoto, M. Oba, K. Miyata, K. Osada, N. Nishiyama, K. Kataoka
  • Journal Title: Nature Commun. Volume: 5 Pages: 3545
  • DOI: 10.1038/ncomms4545
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Hydrothermally synthesized PEGylated calcium phosphate nanoparticles incorporating Gd-DTPA for contrast enhanced MRI diagnosis of solid tumors (2014)
  • Author(s): P. Mi, D. Kokuryo, H. Cabral, M. Kumagai, T. Nomoto, I. Aoki, Y. Terada, A. Kishimura, N. Nishiyama, K. Kataoka
  • Journal Title: J. Control. Release Volume: 174 Pages: 63-71
  • DOI: 10.1016/j.jconrel.2013.10.038
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 生体イメージングを活用したナノDDS設計 (2014)
  • Author(s): 西山伸宏
  • Organizer: 疾患克服を目指したケミカルバイオフォトニクス技術 第87回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 京都国際会館, 京都市, 京都府
  • Year and Date: 2014-10-17 – 2014-10-17
  • Invited
• [Presentation] 高分子ミセル型ナノ医薬品の研究開発 (2014)
  • Author(s): 西山伸宏
  • Organizer: 新製剤技術とエンジニアリングを考える会 第12回技術講演会
  • Place of Presentation: 京都国際会館, 京都市, 京都府
  • Year and Date: 2014-07-16 – 2014-07-16
  • Invited
• [Presentation] Biological functionalities of polymeric micelle systems for targeting cancer (2014)
  • Author(s): N. Nishiyama
  • Organizer: The European Summit for Clinical Nanomedicine 2014 (6th CLINAM 2014)
  • Place of Presentation: Congress Center Basel, Basel, Switzerland
  • Year and Date: 2014-06-23 – 2014-06-23
  • Invited
• [Presentation] 高分子ナノテクノロジーを基盤とするナノ医薬品の開発 (2014)
  • Author(s): 西山伸宏
  • Organizer: 第10回つくばがん遺伝子治療研究会
  • Place of Presentation: ステーションコンファレンス東京, 東京
  • Year and Date: 2014-06-20 – 2014-06-20
  • Invited
• [Presentation] がんの診断・治療のための高分子ミセル型DDSの開発 (2014)
  • Author(s): 西山伸宏
  • Organizer: 本病院薬剤師会東北ブロック第４回学術大会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター, 仙台市, 宮城県
  • Year and Date: 2014-05-31 – 2014-05-31
  • Invited
• [Presentation] Development of supramolecular nanocarriers for cancer diagnosis and therapy (2014)
  • Author(s): N. Nishiyama
  • Organizer: Emerging Biomaterials 2014
  • Place of Presentation: KAIST Institute, Seoul, Korea
  • Year and Date: 2014-05-23 – 2014-05-23
  • Invited
• [Book] ナノメディシン-副作用のない理想的な医薬品の実現に向けて (2015)
  • Author(s): 西山伸宏
  • Total Pages: 4（42-45）
  • Publisher: 現代化学 東京化学同人
• [Book] ナノメディシンによる革新的医薬品の実現に向けて (2014)
  • Author(s): 西山伸宏
  • Total Pages: 2（16-17）
  • Publisher: BIO Clinica 北隆館／ニューサイエンス社
• [Book] 高分子ナノテクノロジーを利用したナノメディシンの開発 (2014)
  • Author(s): 西山伸宏
  • Total Pages: 6（2035-2040）
  • Publisher: 最新医学 最新医学社
• [Book] 高分子ナノパーティクルを用いたDDSの展開 (2014)
  • Author(s): 西山伸宏
  • Total Pages: 5（67-71）
  • Publisher: 医薬ジャーナル 医薬ジャーナル社
• [Remarks] 東京工業大学 資源化学研究所 西山研究室ホームページ
  • URL: http://www.res.titech.ac.jp