ビラジカル項間交差を利用した重原子フリー増感剤の設計合成と光線力学治療への応用

• 研究課題/領域番号: 16H04176
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生体関連化学
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 湯浅 英哉 東京工業大学, 生命理工学院, 教授 (90261156)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円); 2020年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円); 2019年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円); 2018年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円); 2017年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円); 2016年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
• キーワード: 光増感剤 / 光線力学治療 / CT吸収 / ビフェニル誘導体 / 項間交差 / ビフェニル化合物 / 分子内CT / ビラジカル / 光線力学治療効果 / ランタニドナノ粒子 / 三重項生成機構 / 生体機能材料 / 分子内電荷移動

研究成果の概要

研究代表者が見出した励起三重項生成機構をもとに、分子内CT励起に基づく新たな増感剤としてビフェニル誘導体を開発し、その新たな増感機構を見出した。また、これを光線力学治療へ応用するために細胞での検証を行った。さらに、この増感剤が二光子励起により近赤外線レーザーでも増感可能であり、組織深部にも適用できる可能性を示した。以上より、動物実験への応用までは届かなかったものの、それ以外はほぼ当初の計画どおりに成果をあげることができた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

これまでの多くの増感剤は、分子量が500以上であり、チャネルタンパク質の孔、DNAメジャーグルーブ、酵素ポケットなど狭い空間に収まりにくく、増感剤の生体応用の選択肢が狭かった。研究代表者らが開発したビフェニル誘導体は分子量がグルコースを付けても435と非常に小さく、グルコース輸送体の孔などを標的にできる。そのため、今後、種々の生体応用が期待できる。また、医薬品としても体内滞留時間を短くできるなどの利点があげられる。

研究成果

• [雑誌論文] 小さな光増感剤への期待と課題 (2021)
  • 著者名/発表者名: 湯浅英哉、金森功史
  • 雑誌名: JPA日本光線力学学会NEWS LETTER 巻: 24 ページ: 5-7
• [雑誌論文] Photo effect on the CD1d-binding ability of azobenzene-attached analogues of α-GalCer (2020)
  • 著者名/発表者名: Takashi Kanamori, Tomoki Numata, Satoshi Kuwabara, Yasuyuki Ishii, Hiroshi Watarai, Hideya Yuasa
  • 雑誌名: Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters 巻: 30 号: 5 ページ: 126960-126960
  • DOI: 10.1016/j.bmcl.2020.126960
  • 査読あり
• [雑誌論文] Affinity Control of Monosaccharide Conjugated Peptides against Lectins with a Set of Amino Acid Substitutions on alpha Helical Structures (2020)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Maeda, Toshiki Sawada, Tsuyoshi Takahashi, Hideya Yuasa, and Hisakazu Mihara
  • 雑誌名: Bioconjugate Chem. 巻: 31 号: 11 ページ: 2533-2540
  • DOI: 10.1021/acs.bioconjchem.0c00480
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Twist‐Assisted Biphenyl Photosensitizer Passable Through Glucose Channel (2019)
  • 著者名/発表者名: Tsuga Yuki、Katou Masataka、Kuwabara Satoshi、Kanamori Takashi、Ogura Shun‐ichiro、Okazaki Shigetoshi、Ohtani Hiroyuki、Yuasa Hideya
  • 雑誌名: Chemistry An Asian Journal 巻: 14 号: 12 ページ: 2067-2071
  • DOI: 10.1002/asia.201900378
  • 査読あり
• [雑誌論文] New photosensitisers for photodynamic therapy (2019)
  • 著者名/発表者名: Hideya Yuasa
  • 雑誌名: Research OUTREACH 巻: 109 号: 109 ページ: 110-113
  • DOI: 10.32907/ro-109-110113
• [雑誌論文] 重原子不要な励起三重項生成法：スピン軌道電荷移動 (2019)
  • 著者名/発表者名: 湯浅英哉、津賀雄輝
  • 雑誌名: 光化学 巻: 50 ページ: 185-188
  • NAID: 40022116054
  • 査読あり
• [雑誌論文] Large Timescale Interrogation of Neuronal Function by Fiberless Optogenetics Using Lanthanide Micro-particles (2019)
  • 著者名/発表者名: Toh Miyazaki, Srikanta Chowdhury, Takayuki Yamashita, Takanori Matsubara, Hiromu Yawo, Hideya Yuasa and Akihiro Yamanaka
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 26 号: 4 ページ: 1033-1043
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2019.01.001
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Synthesis of and triplex formation in oligonucleotides containing 2’-deoxy-6-thioxanthosine (2018)
  • 著者名/発表者名: akeshi Inde, Shuhei Nishizawa, Yuusaku Hattori, Takashi Kanamori, Hideya Yuasa, Kohji Seio, Mitsuo Sekine, Akihiro Ohkubo
  • 雑誌名: Bioorg. Med. Chem. 巻: 26 号: 13 ページ: 3785-3790
  • DOI: 10.1016/j.bmc.2018.06.004
  • 査読あり
• [雑誌論文] Water-Soluble Glucosyl Pyrene Photosensitizers: An Intramolecularly Synthesized 2-C-Glucoside and an O-Glucoside (2018)
  • 著者名/発表者名: Takashi Kanamori, Akira Matsuyama, Hidenori Naito, Yuki Tsuga, Yoshiki Ozako, Shun-ichiro Ogura, Shigetoshi Okazaki, Hideya Yuasa
  • 雑誌名: Journal of Organic Chemistry 巻: 83 号: 22 ページ: 13765-13775
  • DOI: 10.1021/acs.joc.8b02066
  • 査読あり
• [雑誌論文] pH-Dependent Switching of Base Pairs Using Artificial Nucleobases with Carboxyl Groups (2018)
  • 著者名/発表者名: Kaewsomboon T, Nishizawa S, Kanamori T, Yuasa H, Ohkubo A
  • 雑誌名: The Journal of Organic CHemistry 巻: 83 号: 3 ページ: 1320-1320
  • DOI: 10.1021/acs.joc.7b02828
  • 査読あり
• [雑誌論文] Intersystem Crossing Mechanisms in the Room Temperature Phosphorescence of Crystalline Organic Compounds (2018)
  • 著者名/発表者名: Hideya Yuasa and Shinichi Kuno
  • 雑誌名: Bull. Chem. Soc. Jpn. 巻: 91 号: 2 ページ: 223-229
  • DOI: 10.1246/bcsj.20170364
  • NAID: 130006350279
  • 査読あり
• [雑誌論文] 室温燐光を発する有機化合物結晶とその項間交差メカニズム (2017)
  • 著者名/発表者名: 久野信一、湯浅英哉
  • 雑誌名: 光化学 巻: 48 ページ: 155-161
  • NAID: 40021423213
  • 査読あり
• [雑誌論文] Long persistent Phosphorescence of crystalline phenylboronic acid derivatives and its mechanistic study (2017)
  • 著者名/発表者名: Shinichi Kuno, Takashi Kanamori, Zhao Yijing, Hiroyuki Ohtani, Hideya Yuasa
  • 雑誌名: ChemPhotoChem 巻: １ 号: 3 ページ: 102-106
  • DOI: 10.1002/cptc.201600031
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Coating lanthanide nanoparticles with carbohydrate ligands elicits affinity for HeLa and RAW264.7 cells, enhancing their photodamaging effect (2017)
  • 著者名/発表者名: Takashi Kanamori, Takashi Sawamura, Tatsumi Tanaka, Izumi Sotokawa, Ryota Mori, Kotaro Inada, Akihiro Ohkubo, Shun-Ichiro Ogura, Yasutoshi Murayama, Eigo Otsuji, Hideya Yuasa
  • 雑誌名: Bioorganic & Medicinal Chemistry 巻: 25 号: 2 ページ: 743-749
  • DOI: 10.1016/j.bmc.2016.11.050
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] グアノシンの配列選択的光酸化を指向した核酸-光増感剤複合体の開発 (2020)
  • 著者名/発表者名: 金森功吏、津賀雄輝、汪潮、浜本航治、遊部智大、湯浅英哉
  • 学会等名: 第14回バイオ関連化学シンポジウム2020
• [学会発表] リガンド連結型有機光触媒を用いた標的タンパク質の酸化的不活性化と抗腫瘍活性 (2020)
  • 著者名/発表者名: 對馬理彦、Wen Yijin、津賀雄輝、金森功吏、湯浅英哉、中村浩之
  • 学会等名: LASER WEEK IN KOCHI
• [学会発表] 小さな光増感剤開発による癌細胞標的と核酸点変異への応用 (2020)
  • 著者名/発表者名: 湯浅英哉 金森功史
  • 学会等名: LASER WEEK IN KOCHI
• [学会発表] 小型高効率光増感剤の開発とグアノシンの配列選択的光酸化への応用 (2020)
  • 著者名/発表者名: 金森功吏・津賀雄輝・浜本航治・汪潮・遊部智大・李若瑜・金子翔大・湯浅英哉
  • 学会等名: 日本化学会第１０１回春季年会
• [学会発表] Development of Novel Photoactivatable Glycolipid Analogues Controlling the Immune Activity of iNKT Cells (2019)
  • 著者名/発表者名: Tomoki Numata, Satoshi Kuwabara, Takashi Kanamori, Hiroshi Watarai, Yasuyuki Ishii, and Hideya Yuasa
  • 学会等名: 6th International Conference on Chemical and Biological Sciences
  • 国際学会
• [学会発表] 東工大発光機能分子・素子の医学応用への潜在力 (2019)
  • 著者名/発表者名: 湯浅英哉
  • 学会等名: 高知大学医学部附属病院・光線医療センター 開設２周年 記念式典
  • 招待講演
• [学会発表] がん治療を指向した光応答低分子デバイス (2019)
  • 著者名/発表者名: 湯浅英哉
  • 学会等名: PhotoDynamic Medicine PDM 2019
  • 招待講演
• [学会発表] 光線力学治療を志向した低分子光増感剤の開発 (2019)
  • 著者名/発表者名: 加藤正隆・津賀雄輝・桑原 聖・金森功吏・湯浅英哉
  • 学会等名: 第9回CSJ化学フェスタ2019
• [学会発表] Photosensitizers in Photodynamic Therapy (2018)
  • 著者名/発表者名: Hideya Yuasa
  • 学会等名: The 2nd US-Japan-China Collaborative Workshop on Advanced Medical Technologies
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] A small photosensitizer with a novel intersystem-crossing mechanism (2018)
  • 著者名/発表者名: Hideya Yuasa
  • 学会等名: The 2nd Russia-Japan Joint Forum for Education and Research Program
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 光増感剤応用を指向した水溶性グルコシルピレン：分子内グリコシル化反応を利用した2-C-グルコシドおよびO-グルコシド (2018)
  • 著者名/発表者名: 金森功史・松山央・小倉俊一郎・岡崎茂俊・湯浅英哉
  • 学会等名: GlycoTOKYO2018シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] Development of a small photosensitizer for pPhotodynamic therapy using biphenyl derivatives with an intramolecular charge transfer character (2018)
  • 著者名/発表者名: Yuki Tsuga, Shigetoshi Okazaki, Hiroyuki Ohtani, Hideya Yuasa
  • 学会等名: 10th Asian Photochemistry Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Development of Novel Photoactivatable Glycolipid Analogues Controlling the Immune Activity of iNKT Cells (2018)
  • 著者名/発表者名: Tomoki Numata, Satoshi Kuwabara, Takashi Kanamori, Hiroshi Watarai, Yasuyuki Ishii, and Hideya Yuasa
  • 学会等名: 6th International Conference on Chemical and Biological Sciences
  • 国際学会
• [学会発表] グルコース修飾ピレン誘導体を用いた光増感剤の開発 (2018)
  • 著者名/発表者名: 内藤秀則、尾迫佳樹、金森功吏、小倉俊一郎、湯浅英哉
  • 学会等名: 日本化学会第98春季年会
• [学会発表] GFP色素誘導体を用いた糖鎖受容体のturn-on型蛍光プローブの設計と合成 (2018)
  • 著者名/発表者名: 稲田宏太郎・金森功吏・大窪章寛・小倉俊一郎・湯浅英哉
  • 学会等名: 日本化学会第98春季年会
• [学会発表] ピレン誘導体を用いた無洗浄タンパク質ゲル染色剤 (2018)
  • 著者名/発表者名: 森保 太貴・宮川 まどか・金森 功吏・林 宣宏・湯浅 英哉
  • 学会等名: 日本化学会第98春季年会
• [学会発表] ラジカルイオン対機構を利用した光線力学治療用光増感剤と糖の複合体開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 津賀雄輝・趙奕靖・金森功吏・小倉俊一郎・大谷弘之・湯浅英哉
  • 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（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2017-03-16
• [学会発表] 5´および3´末端にアシル基を有する環状オリゴヌクレオチドの合成 (2017)
  • 著者名/発表者名: 西澤周平・橋本律・金森功吏・湯浅英哉・大窪章寛
  • 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（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2017-03-16
• [学会発表] In silico screening and synthesis of carbohydrate-modified fluorescent probes for the detection of selectins (2017)
  • 著者名/発表者名: KANAMORI, Takashi; KUWABARA, Satoshi; OGURA, Shunichiro
  • 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（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2017-03-16
• [学会発表] Structure-photosensitizing property relationship of biphenyl derivatives (2017)
  • 著者名/発表者名: ZHAO, Yijing; TSUGA, Yuki; KANAMORI, Takashi; YUASA, Hideya
  • 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（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2017-03-16
• [学会発表] Synthesis of water soluble C-glycosylated pyrene complexes by intramolecular C-glycosylation. (2017)
  • 著者名/発表者名: MATSUYAMA, Akira; KANAMORI, Takashi; YUASA, Hideya
  • 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（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2017-03-16
• [学会発表] Development of low molecular-weight photosensitizer by intramolecular charge transfer (2017)
  • 著者名/発表者名: 津賀雄輝、趙奕靖、金森功吏、小倉俊一郎、大谷弘之、湯浅英哉
  • 学会等名: 2017年光化学討論会
• [学会発表] ピレンC-グリコシド誘導体の合成と光増感剤への応用 (2017)
  • 著者名/発表者名: 金森功吏、松山央、内藤秀則、尾迫佳樹、小倉俊一郎、湯浅英哉
  • 学会等名: 第11回バイオ関連化学シンポジウム
• [学会発表] 5’および3’末端にアシル基を有する環状オリゴヌクレオチドの合成と性質 (2017)
  • 著者名/発表者名: 西澤周平、橋本律、三宅優、金森功吏、湯浅英哉、大窪章寛
  • 学会等名: 第11回バイオ関連化学シンポジウム
• [学会発表] 2-アミノキノリン誘導体を含む三重鎖形成核酸の合成と性質 (2017)
  • 著者名/発表者名: 大西達也、西村ゆり、金森功吏、湯浅英哉、大窪章寛
  • 学会等名: 第11回バイオ関連化学シンポジウム
• [学会発表] 光による生命機能の制御と治療への応用 (2017)
  • 著者名/発表者名: 湯浅英哉
  • 学会等名: BioJapan2017
  • 招待講演
• [学会発表] 分子メス：刃先が鋭い光増感剤 (2017)
  • 著者名/発表者名: 湯浅英哉
  • 学会等名: SPACC（先端錯体工学研究会）ミニシンポジウム
  • 発表場所: 東京工業大学 すずかけ台キャンパス 大学会館二階集会室1（神奈川県横浜市）
  • 招待講演
• [学会発表] Development of new photosensitizer using intramolecular charge transfer mechanism and application for photodynamic therapy targeting glucose transporter (2016)
  • 著者名/発表者名: Yuki Tsuga, Zhao Yijing, Takashi Kanamori, Akihiro Ohkubo, Shun-ichiro Ogura, Hiroyuki Ohtani, Hideya Yuasa
  • 学会等名: 第10回バイオ関連化学シンポジウム
  • 発表場所: 石川県立音楽堂（石川県金沢市）
  • 年月日: 2016-09-07
• [学会発表] 新しい光増感メカニズムと光線力学治療 (2016)
  • 著者名/発表者名: 湯浅英哉
  • 学会等名: BioJapan2016
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 招待講演
• [備考] 湯浅・大窪研究室ホームページ
  • URL: http://www.yuasa-lab.bio.titech.ac.jp/
• [産業財産権] 光で免疫活性を制御できる糖脂質 (2019)
  • 発明者名: 光で免疫活性を制御できる糖脂質
  • 権利者名: 光で免疫活性を制御できる糖脂質
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2019
• [産業財産権] 分子内電荷移動化合物を含む光線力学的治療剤 (2016)
  • 発明者名: 湯浅英哉、津賀雄輝
  • 権利者名: 東京工業大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2016-102568
  • 出願年月日: 2016-05-23