| 研究領域 | 動的エキシトンの学理構築と機能開拓 |
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| 研究課題/領域番号 |
20H05842
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| 研究種目 |
学術変革領域研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
学術変革領域研究区分(Ⅱ)
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| 研究機関 | 富山県立大学 |
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研究代表者 |
村上 達也 富山県立大学, 工学部, 教授 (90410737)
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| 研究分担者 |
沼田 朋大 秋田大学, 医学系研究科, 教授 (20455223)
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| 研究期間 (年度) |
2020-11-19 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
77,350千円 (直接経費: 59,500千円、間接経費: 17,850千円)
2024年度: 10,270千円 (直接経費: 7,900千円、間接経費: 2,370千円)
2023年度: 10,270千円 (直接経費: 7,900千円、間接経費: 2,370千円)
2022年度: 10,140千円 (直接経費: 7,800千円、間接経費: 2,340千円)
2021年度: 18,330千円 (直接経費: 14,100千円、間接経費: 4,230千円)
2020年度: 28,340千円 (直接経費: 21,800千円、間接経費: 6,540千円)
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| キーワード | 視力回復 / 光細胞工学 / 電荷分離分子 / ドラッグデリバリーシステム / 脂質ナノ粒子 / 細胞膜電位 / 細胞膜内分子配向制御 / ドラッグデリバリー / 点眼 / 膜電位 / ナノ電場 / 光制御 / 膜融合 / 配向制御 / イオンチャネル / 神経発火 / 薬物送達 / 難病治療 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究の最終目標は、ドナー分子(D)とアクセプター分子(A)で構成されるD-A連結分子を用いて、神経難病の光治療や生体深部イメージングを実現することである。光照射下でD-A連結分子により発生する分子内電荷分離状態（Dが正電荷、Aが負電荷を帯びる）を強力なナノ電場と捉える。このナノ電場を神経伝達のために細胞膜電位というナノ電場を利用している神経細胞に作用させ、その伝達をD-A連結分子でコントロールすることを目指す。さらに高効率で赤外発光するよう巧妙に設計されたD-A連結分子を別途開発し、生体深部がんのイメージング剤としての可能性も探求する。
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| 研究実績の概要 |
ドナー－アクセプター連結分子（Ｄ―Ａ分子）による視神経細胞活動の光操作、失明患者の視力回復に向けて、Ｄ－Ａ分子の（１）細胞膜内輸送キャリア（ＮＤ）と（２）細胞膜内異方的配置（Ｄ部分は細胞内側，Ａ部分は細胞外側）、（３）新しいＤ－Ａ分子による細胞膜電位光制御、そして新展開として（４）眼疾患の光治療、に注力した。
（１）点眼により搭載分子を網膜に輸送するＮＤを開発することに成功した。本ＮＤの開発に当たっては、新規な角膜吸収促進ペプチドの発見があった。新生血管内皮細胞に発現する受容体ＣＤ１３のペプチドリガンドとしてＮＧＲトリペプチドが知られていたが、今回、ＣＤ１３がマウス角結膜、培養ヒト角結膜細胞にも発現していることを発見し、ＮＧＲを結合させることにより、ＮＤの角膜吸収効率が約5倍に増強されることを明らかにした。
（２）昨年度までに見いだした細胞膜アンカー分子（ＰｙＢ）およびＮＤを用いて、ＴＣ１（京大今堀研で合成されたＤ－Ａ分子）を培養神経細胞に輸送し、光照射したところ、光誘導膜電位変化は加速されず、ＰｙＢ添加効果はあったとしても非常に弱いことがわかった。
（３）新しいＤ－Ａ分子（長崎大作田研合成）を用いて同様の実験を行った。まずＮＤへの搭載条件を探索し、ＮＤに含まれるリン脂質に対する搭載分子モル数が最大となるよう条件を最適化した。得られたサンプルを用いて膜電位測定を行ったところ、迅速な脱分極・再分極が観察された。
（４）光線力学療法で用いられるｖｅｒｔｅｐｏｒｆｉｎ （ＶＰ）とＮＤの複合体を作製し、加齢黄斑変性に対する新しい光線力学療法の開発を試みた。先行医薬品であるＶｉｓｕｄｙｎｅ（ＶＰのリポソーム製剤）をラボで作製し、ＶＰ搭載ＮＤとの性能比較をマウスを用いて行ったところ、校舎は前者に比べて、顕著に高い疾患部位集積性・滞留性・光治療効果そして顕著に低い光毒性を示すことがわかった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
当初予定していたＴＣ１とＰｙＢによる迅速な光誘導脱分極が、現時点では、難しいことがわかり、方針転換を余儀なくされた。しかし新しいＤ－Ａ分子を用いることで、迅速な光誘導脱分極・再分極が得られ、最終目標に向かって研究を継続できることがわかった。課題として、脱分極量（ΔVm）の少なさがある。現時点でΔVm=～５ｍVであり、～１５ｍV（活動電位を生み出す膜電位依存性チャネルの活性化に必要な量）を目標として研究を進める。
ＮＧＲペプチドは、元々新生血管標的化ペプチドとして見いだされたが、今回その角結膜吸収促進機能の発見は、点眼用ドラッグキャリア（ＮＤ）開発という点で、非常に大きな進歩だと考えている。
ＮＧＲを含むＮＤを用いて失明性眼疾患の光線力学療法という新たな展開を見いだすことができた。現在、京大眼科医と共同で臨床開発を進めている。
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| 今後の研究の推進方策 |
ＳＰＤ－Ｂｒ搭載ＮＤによるΔＶｍ＝～１５ｍＶを目指して、条件最適化を行う。これには、サンプル調製法（ＳＰＤ－Ｂｒ構造改変含む）、細胞内ＳＰＤ－Ｂｒ定量・局在、が含まれる。
高角膜吸収性キャリアの開発を引き続き進める。具体的には、ＮＤあたりのＮＧＲペプチド数を増加させる。
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