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In-Cell NMRによる生きた細胞への薬物輸送のリアルタイム定量解析

研究課題

研究課題/領域番号 15K05401
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 物理化学
研究機関姫路獨協大学

研究代表者

岡村 恵美子  姫路獨協大学, 薬学部, 教授 (00160705)

研究分担者 安岐 健三  姫路獨協大学, 薬学部, 助手 (50714945)
研究協力者 通山 由美  
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2017年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2016年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2015年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワード超精密計測 / 生物物理 / リアルタイム解析 / In-Cell NMR / 薬物輸送
研究成果の概要

溶液NMRを細胞系に拡張し、水溶液中で「生きた」細胞への薬物輸送をNMRでリアルタイム計測可能であることを見出した。バイオ医薬品を効率的に導入する機能性ペプチド・オクタアルギニンのヒト生細胞への輸送過程をリアルタイムで計測し、正電荷に富むアルギニンペプチドが(i)負に帯電した細胞表面糖鎖に結合後、(ii)熱揺らぎにより細胞膜を透過し、(iii)細胞質内に輸送される新たな輸送プロセスを明らかにした。
また、ペプチド中のアミノ酸の異性化、ペプチド結合の切断反応をNMRでリアルタイム計測し、速度論解析から、加齢に伴う異常型アミノ酸の蓄積の原因を分子レベルで解明した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

生きた細胞への物質輸送のNMRリアルタイム定量計測はこれまで類例がなく、薬物の輸送機構を解明する新しいアプローチとして、薬の作用や毒性予測、新薬の探索やデザインに向けて、研究のもつ意義は大きい。
また、白内障やアルツハイマー病関連ペプチドを対象としたペプチド中のアミノ酸の異性化、ペプチド結合切断のNMRリアルタイム計測は、今後、加齢に伴う疾患のメカニズム解明とその制御、予防や創薬に向けて、物理化学に基づく新たな視点からのアプローチとなることが期待される。

報告書

(5件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 2015 実施状況報告書
  • 研究成果

    (37件)

すべて 2019 2018 2017 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 3件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (29件) (うち国際学会 3件、 招待講演 7件) 図書 (1件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Solution NMR to Quantify Mobility in Membranes: Diffusion, Protrusion, and Drug Transport Processes2019

    • 著者名/発表者名
      Emiko Okamura
    • 雑誌名

      CHEMICAL & PHARMACEUTICAL BULLETIN

      巻: 67 号: 4 ページ: 308-315

    • DOI

      10.1248/cpb.c18-00946

    • NAID

      130007621734

    • ISSN
      0009-2363, 1347-5223
    • 年月日
      2019-04-01
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Glycosaminoglycan Binding and Non-endocytic Membrane Translocation of Cell-permeable Octaarginine Monitored by Real Time In-cell NMR Spectroscopy2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Takechi-Haraya, K. Aki, Y. Tohyama, Y. Harano, T. Kawakami, H. Saito, E. Okamura
    • 雑誌名

      Pharmaceuticals

      巻: 10 号: 2 ページ: 42-60

    • DOI

      10.3390/ph10020042

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Kinetics of the competitive reactions of isomerization and peptide bond cleavage at L-α- and D-β-aspartyl residues in an αA-crystallin fragment2017

    • 著者名/発表者名
      Kenzo Aki and Emiko Okamura
    • 雑誌名

      Journal of Peptide Science

      巻: 23 号: 1 ページ: 28-37

    • DOI

      10.1002/psc.2945

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] D-β-aspartyl residue exhibiting uncommon high resistance to spontaneous peptide bond cleavage2016

    • 著者名/発表者名
      Kenzo Aki and Emiko Okamura
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 6 号: 1 ページ: 21594-21594

    • DOI

      10.1038/srep21594

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Kinetics of Membrane Binding and Mobility of Drugs by Multinuclear Dynamic NMR <i>in Situ</i>2016

    • 著者名/発表者名
      Emiko Okamura
    • 雑誌名

      日本女性科学者の会学術誌

      巻: 16 号: 1 ページ: 7-14

    • DOI

      10.5939/sjws.16002

    • NAID

      130005142362

    • ISSN
      1349-4449, 2186-3776
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 1H-NMRを用いたアミロイドβフラグメント中における異性化の複数残基同時測定と速度論2019

    • 著者名/発表者名
      安岐健三、岡村恵美子
    • 学会等名
      日本化学会第99春季年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] リン脂質2重層リポソーム:その構造・ダイナミクスから機能まで2018

    • 著者名/発表者名
      岡村恵美子
    • 学会等名
      食品ハイドロコロイドセミナー2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 温度・表面曲率・脂質組成による二分子膜の動態変化と薬物吸収の溶液NMR2018

    • 著者名/発表者名
      伊藤琴音、西口友佳子、安岐健三、岡村恵美子
    • 学会等名
      日本油化学会第57回年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] リアルタイムNMRを用いたアスパラギン酸およびグルタミン酸の異性化の同時計測―アミロイドβフラグメントペプチドを例に―2018

    • 著者名/発表者名
      安岐健三、岡村恵美子
    • 学会等名
      第68回 日本薬学会近畿支部総会・大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] リアルタイムNMRによるアミロイドβ変異体の凝集初期過程の比較研究~ CDスペクトルとNMRスペクトル観測 ~2018

    • 著者名/発表者名
      宇地原結、巨勢紀羽、西田哲郎、安岐健三、岡村恵美子
    • 学会等名
      第68回 日本薬学会近畿支部総会・大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] リアルタイム NMR によるアミロイド β 変異体の凝集初期過程の比較研究 ―NMR シグナル強度の変化―2018

    • 著者名/発表者名
      西田哲朗、巨勢紀羽、宇地原結、安岐健三、岡村恵美子
    • 学会等名
      第68回 日本薬学会近畿支部総会・大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] リアルタイム NMR によるアミロイド β 変異体の凝集初期過程の比較研究 ―NMR 化学シフト変化―2018

    • 著者名/発表者名
      巨勢紀羽、西田哲朗、宇地原結、安岐健三、岡村恵美子
    • 学会等名
      第68回 日本薬学会近畿支部総会・大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] アミロイド β 断片におけるアスパラギン酸の自発的な異性化反応 ―NMR リアルタイム観測と速度論解析―2018

    • 著者名/発表者名
      井上賢人、安岐健三、岡村恵美子
    • 学会等名
      第68回 日本薬学会近畿支部総会・大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 温度・表面曲率・脂質組成が与える膜の動態と薬物輸送:多核NMRによる相関解析2018

    • 著者名/発表者名
      伊藤琴音、西口友佳子、安岐健三、岡村恵美子
    • 学会等名
      膜シンポジウム2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 高分解能溶液NMRによるペプチド中の異性化、ペプチド鎖切断、凝集過程のリアルタイム 計測:αクリスタリンとアミロイドβペプチド2018

    • 著者名/発表者名
      岡村恵美子、安岐健三
    • 学会等名
      第10回 タンパク質の異常凝集とその防御・修復機構に関する研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] アスパラギン酸の異性化及び切断反応における複数残基同時観測と速度論解析~リアルタイムNMRを用いて~2018

    • 著者名/発表者名
      安岐健三、岡村恵美子
    • 学会等名
      第10回 タンパク質の異常凝集とその防御・修復機構に関する研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] D-β-Aspの安定性:リアルタイムNMRを用いたペプチド鎖切断の速度論解析2017

    • 著者名/発表者名
      安岐健三, 岡村恵美子
    • 学会等名
      日本薬学会第137年会
    • 発表場所
      東北大学川内北キャンパス
    • 年月日
      2017-03-24
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Accumulation Mechanism of Uncommon D-β-Aspartyl Residue in Lensα-crystallin by Kinetics of Spontaneous Peptide Bond Cleavage and Isomerization2017

    • 著者名/発表者名
      Kenzo Aki, Emiko Okamura
    • 学会等名
      日本化学会第97春季年会
    • 発表場所
      慶応大学日吉キャンパス(神奈川)
    • 年月日
      2017-03-16
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] イオン・疎水分子・チャネルが酸性・中性リン脂質膜に与える影響の比較研究2017

    • 著者名/発表者名
      日高明史、津倉康徳、伊藤琴音、西口友佳子、岡村恵美子
    • 学会等名
      日本膜学会第39年会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] リアルタイムin-cell NMRによるオクタアルギニンペプチドの細胞膜透過機構2017

    • 著者名/発表者名
      武知(原矢)佑樹、安岐健三、通山由美、原野雄一、川上徹、斎藤博幸、岡村恵美子
    • 学会等名
      第40回溶液化学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 溶液NMRによる膜の動的構造と膜を場とした生体反応解析2017

    • 著者名/発表者名
      岡村恵美子
    • 学会等名
      科学研究費助成事業 新学術領域「生命分子システムにおける動的秩序形成と高次機能発現」第2回秩序化分子システムワークショップ
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 溶液NMRによるリポソームへのセボフレン取り込みに影響を与える ファクターの比較2016

    • 著者名/発表者名
      西口友佳, 伊藤琴音, 安岐健三, 岡村恵美子
    • 学会等名
      膜シンポジウム2016
    • 発表場所
      関西大学100周年記念会館
    • 年月日
      2016-12-01
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 水晶体タンパク質αクリスタリンにおける 異常型D-β-アスパラギン酸の蓄積メカニズム:リアルタイムNMRによるペプチド結合切断の速度論を通して2016

    • 著者名/発表者名
      安岐健三, 岡村恵美子
    • 学会等名
      第39回溶液化学シンポジウム
    • 発表場所
      産業技術総合研究所 共用講堂(つくば)
    • 年月日
      2016-11-09
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 溶液NMRによる麻酔剤・セボフレン取り込みの影響因子:膜の曲率、コレステロール、脂質組成、イオンチャネル2016

    • 著者名/発表者名
      伊藤琴音,西口友佳子,安岐健三,岡村恵美子
    • 学会等名
      第39回溶液化学シンポジウム
    • 発表場所
      産業技術総合研究所 共用講堂(つくば)
    • 年月日
      2016-11-09
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] How Sevoflurane Uptake is Regulated: The Effect of Membrane Curvature, Cholesterol, Lipid Composition, and Ion Channel2016

    • 著者名/発表者名
      Kotone Ito, Yukako Nishiguchi, Kenzo Aki, Emiko Okamura
    • 学会等名
      The 4th International Kyushu Colloid Kolloquium
    • 発表場所
      Nishijin Plaza, Kyushu University, Fukuoka, Japan
    • 年月日
      2016-09-27
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 脂質二重膜へのセボフレン吸収に関する要因の比較:溶液NMR研究2016

    • 著者名/発表者名
      伊藤琴音, 西口友佳子, 安岐健三, 岡村恵美子
    • 学会等名
      日本油化学会第55回年会
    • 発表場所
      奈良女子大学(奈良)
    • 年月日
      2016-09-07
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Real-Time in-Situ NMR Observation of Non-Enzymatic Peptide Bond Cleavage and Isomerization of Aspartyl Residue in Crystallin and Amyloid-β Fragments2016

    • 著者名/発表者名
      Emiko Okamura, Kenzo Aki
    • 学会等名
      XXVIIth International Conference on Magnetic Resonance in Biological Systems
    • 発表場所
      Kyoto International Conference Center, Japan
    • 年月日
      2016-08-21
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 膜表面におけるペプチドの反応のin situリアルタイム計測を指向した NMRによる速度論2016

    • 著者名/発表者名
      安岐健三, 岡村恵美子
    • 学会等名
      日本膜学会第38年会
    • 発表場所
      早稲田大学 西早稲田キャンパス(東京)
    • 年月日
      2016-05-10
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] アスパラギン酸異性体の異性化とペプチド鎖分解の速度論解析2016

    • 著者名/発表者名
      安岐健三, 岡村恵美子
    • 学会等名
      日本化学会第96春季年会
    • 発表場所
      同志社大学 京田辺キャンパス(京都)
    • 年月日
      2016-03-24
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Mobility, location, and kinetics of membrane binding and delivery of drugs by solution-state 19F and 1H NMR2015

    • 著者名/発表者名
      Emiko Okamura
    • 学会等名
      6th Asian Conference on Colloid and Interface Science
    • 発表場所
      Arkas Sasebo, Nagasaki, Japan
    • 年月日
      2015-11-24
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] L-α-およびD-β-アスパラギン酸含有ペプチドの分解と異性化反応の速度論:リアルタイムNMRとHPLCによる解析2015

    • 著者名/発表者名
      安岐健三, 岡村恵美子
    • 学会等名
      第8回「タンパク質の異常凝集とその防御・修復機構に関する研究会」
    • 発表場所
      京都大学原子炉実験所(大阪)
    • 年月日
      2015-11-19
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] リアルタイムNMR測定によるL-α-およびD-β-アスパラギン酸異性体含有ペプチドの分解速度の解析2015

    • 著者名/発表者名
      安岐健三, 岡村恵美子
    • 学会等名
      第38回溶液化学シンポジウム
    • 発表場所
      高知市文化プラザ かるぽーと(高知)
    • 年月日
      2015-10-21
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 水晶体タンパク質模擬ペプチド中のAsp異性化に関わる側鎖の立体配座のNMR研究2015

    • 著者名/発表者名
      岡村恵美子
    • 学会等名
      第15回日本蛋白質科学会年会ワークショップ「蛋白質とアミノ酸のキラルサイエンス」
    • 発表場所
      あわぎんホール(徳島)
    • 年月日
      2015-06-24
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] キネティクスに基づく細胞へのオクタアルギニンの物理的膜透過メカニズム2015

    • 著者名/発表者名
      武知(原矢)佑樹, 安岐健三, 通山由美, 原野雄一, 川上徹, 斎藤博幸, 岡村恵美子
    • 学会等名
      日本膜学会第37年会
    • 発表場所
      早稲田大学 西早稲田キャンパス(東京)
    • 年月日
      2015-05-14
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [図書] Encyclopedia of Biocolloid and Biointerface Science, Ed. by H. Ohshima, Volume 12016

    • 著者名/発表者名
      Emiko Okamura
    • 総ページ数
      1200
    • 出版者
      John Wiley & Sons, Inc.
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [備考] 姫路獨協大学薬学部 生物物理化学研究室 研究内容

    • URL

      http://www.himeji-du.ac.jp/faculty/dp_pharm/pharm/ph/research.html

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] 姫路獨協大学薬学部 生物物理化学研究室 研究内容

    • URL

      http://www.himeji-du.ac.jp/faculty/dp_pharm/pharm/ph/

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2015-04-16   更新日: 2020-03-30  

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