がんの微小環境に応答するポリマーの設計と診断・治療への応用

• 研究課題/領域番号: 16K15104
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 物理系薬学
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 西山 伸宏 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (10372385)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2017年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2016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: 温度応答性ポリマー / がん / pH応答性 / 微小環境 / イメージング / 光線力学治療 / ドラッグデリバリーシステム / 環境応答性高分子

研究成果の概要

本研究では、pH応答性基の脱離によって、下限臨界共溶温度(LCST)が大きく変化する新規poly(N-isopropylacryl amide)(PNIPAAm)誘導体を合成した。このポリマーは血中pHでは完全に溶解しているが、腫瘍内低pH環境に応答して疎水性へと変化し、がん細胞による取り込み効率や腫瘍内滞留性が向上することがin vitroおよびin vivo実験により確認された。本ポリマーは、がんのイメージングや光線力学治療への応用が期待される。

研究成果

• [国際共同研究] 四川大学(中国)
• [雑誌論文] An Ethylenediamine‐based Switch to Render the Polyzwitterion Cationic at Tumorous pH for Effective Tumor Accumulation of Coated Nanomaterials (2018)
  • 著者名/発表者名: Abdul-Hackam Ranneh, Hiroyasu Takemoto, Shunya Sakuma, Aziz Awaad, Takahiro Nomoto, Yuki Mochida, Makoto Matsui, Keishiro Tomoda, Mitsuru Naito, Nobuhiro Nishiyama
  • 雑誌名: Angewandte Chemie International Edition 巻: 57 号: 18 ページ: 5057-5061
  • DOI: 10.1002/anie.201801641
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Glycaemic control boosts glucosylated nanocarrier crossing the BBB into the brain (2017)
  • 著者名/発表者名: Anraku Y.、Kuwahara H.、Fukusato Y.、Mizoguchi A.、Ishii T.、Nitta K.、Matsumoto Y.、Toh K.、Miyata K.、Uchida S.、Nishina K.、Osada K.、Itaka K.、Nishiyama N.、Mizusawa H.、Yamasoba T.、Yokota T.、Kataoka K.
  • 雑誌名: Nat Commun 巻: 8 号: 1 ページ: 2001-2009
  • DOI: 10.1038/s41467-017-00952-3
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Sonodynamic therapy based on combined use of low dose administration of epirubicin-incorporating drug delivery system and focused ultrasound (2017)
  • 著者名/発表者名: M. Maeda, Y. Muragaki, J. Okamoto, S. Yoshizawa, N. Abe, H. Nakamoto, H. Ishii, K. Kawabata, S. Umemura, N. Nishiyama, K. Kataoka, H. Iseki
  • 雑誌名: Ultrasound Med. Biol. 巻: 43 号: 10 ページ: 2295-2301
  • DOI: 10.1016/j.ultrasmedbio.2017.06.003
  • 査読あり
• [雑誌論文] cRGD peptide installation on cisplatin-loaded nanomedicines enhances efficacy against locally advanced head and neck squamous cell carcinoma bearing cancer stem-like cells (2017)
  • 著者名/発表者名: Miyano Kazuki、Cabral Horacio、Miura Yutaka、Matsumoto Yu、Mochida Yuki、Kinoh Hiroaki、Iwata Caname、Nagano Osamu、Saya Hideyuki、Nishiyama Nobuhiro、Kataoka Kazunori、Yamasoba Tatsuya
  • 雑誌名: J Control Release 巻: 261 ページ: 275-286
  • DOI: 10.1016/j.jconrel.2017.06.021
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] cRGD peptide-installed epirubicin-loaded polymeric micelles for effective targeted therapy against brain tumors (2017)
  • 著者名/発表者名: S. Quader, X. Liu, Y. Chen, P. Mi, T. Chida, T. Ishii, Y. Miura, N. Nishiyama, H. Cabral, K. Kataoka
  • 雑誌名: J. Control. Release 巻: 258 ページ: 56-66
  • DOI: 10.1016/j.jconrel.2017.04.033
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Silencing PRDM14 expression by an innovative RNAi therapy inhibits stemness, tumorigenicity, and metastasis of breast cancer (2017)
  • 著者名/発表者名: H. Taniguchi, D. Hoshino, C. Moriya, H. Zembutsu, N. Nishiyama, H. Yamamoto, K. Kataoka, K. Imai
  • 雑誌名: Oncotarget 巻: 8 号: 29 ページ: 46856-46874
  • DOI: 10.18632/oncotarget.16776
  • 査読あり
• [雑誌論文] Engineering Tumour Cell-Binding Synthetic Polymers with Sensing Dense Transporters Associated with Aberrant Glutamine Metabolism (2017)
  • 著者名/発表者名: Yamada Naoki、Honda Yuto、Takemoto Hiroyasu、Nomoto Takahiro、Matsui Makoto、Tomoda Keishiro、Konno Masamitsu、Ishii Hideshi、Mori Masaki、Nishiyama Nobuhiro
  • 雑誌名: Sci. Rep. 巻: 7 号: 1 ページ: 6077-6077
  • DOI: 10.1038/s41598-017-06438-y
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Block copolymer-boron cluster conjugate for effective boron neutron capture therapy of solid tumors. (2017)
  • 著者名/発表者名: P. Mi, H. Yanagie, N. Dewi, H.-C. Yen, X. Liu, M. Suzuki, Y. Sakurai, K. Ono, H. Takahashi, H. Cabral, K. Kataoka,
  • 雑誌名: J. Control. Release 巻: 254 ページ: 1-9
  • DOI: 10.1016/j.jconrel.2017.03.036
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Multilayered polyion complexes with dissolvable silica layer covered by controlling densities of cRGD-conjugated PEG chains for cancer-targeted siRNA delivery. (2017)
  • 著者名/発表者名: M. Naito, R. Azuma, H. Takemoto, M. Hori, N. Yoshinaga, S. Osawa, R. Kamegawa, H. -J. Kim, T. Ishii, N. Nishiyama, K. Miyata, K. Kataoka
  • 雑誌名: J. Biomater. Sci. Polym. 巻: 28 号: 10-12 ページ: 1109-1123
  • DOI: 10.1080/09205063.2017.1301775
  • 説明: 【掲載確定】 in press
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Inhibition of PRDM14 expression in pancreatic cancer suppresses cancer stem-like properties and liver metastasis in mice (2017)
  • 著者名/発表者名: C. Moriya, H. Taniguchi, K. Miyata, N. Nishiyama, K. Kataoka, K. Imai
  • 雑誌名: Carcinogenesis 巻: 38 号: 6 ページ: 638-648
  • DOI: 10.1093/carcin/bgx040
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Functional polymer-based siRNA delivery carrier that recognizes site-specific biosignals (2017)
  • 著者名/発表者名: Hiroyasu Takemoto, Nobuhiro Nishiyama
  • 雑誌名: Journal of Controlled Release 巻: 267 ページ: 90-99
  • DOI: 10.1016/j.jconrel.2017.09.005
  • 査読あり
• [雑誌論文] Utility of the 2-nitrobenzenesulfonamide group as a chemical linker for enhanced extracellular stability and cytosolic cleavage in siRNA-conjugated polymer systems (2017)
  • 著者名/発表者名: C. H. Huang, H. Takemoto, T. Nomoto, K. Tomoda, M. Matsui, N. Nishiyama
  • 雑誌名: ChemMedChem 巻: 12 号: 1 ページ: 19-22
  • DOI: 10.1002/cmdc.201600488
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rapid Cancer Fluorescence Imaging Using A γ-Glutamyltranspeptidase-Specific Probe For Primary Lung Cancer. (2016)
  • 著者名/発表者名: Hino H, Kamiya M, Kitano K, Mizuno K, Tanaka S, Nishiyama N, Kataoka K, Urano Y, Nakajima J
  • 雑誌名: Translational Oncology. 巻: 9 号: 3 ページ: 203-210
  • DOI: 10.1016/j.tranon.2016.03.007
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Artificial Control of Gene Silencing Activity Based on siRNA Conjugation with Polymeric Molecule Having Coil Globule Transition Behavior (2016)
  • 著者名/発表者名: Noor Faizah Che Harun, Hiroyasu Takemoto, Takahiro Nomoto, Keishiro Tomoda, Makoto Matsui, and Nobuhiro Nishiyama
  • 雑誌名: Bioconjugate Chemistry 巻: 27 号: 9 ページ: 1961-1964
  • DOI: 10.1021/acs.bioconjchem.6b00322
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A pH-activatable nanoparticle with signal-amplification capabilities for non-invasive imaging of tumour malignancy. (2016)
  • 著者名/発表者名: P. Mi, D. Kokuryo, H. Cabral, H. Wu, Y. Terada, T. Saga, I. Aoki, N. Nishiyama, K. Kataoka,
  • 雑誌名: Nat. Nanotechnol. 巻: 11 号: 8 ページ: 724-730
  • DOI: 10.1038/nnano.2016.72
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Nanomedicines eradicating cancer stem-like cells in vivo by pH-triggered intracellular cooperative action of loaded drugs. (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Kinoh, Y. Miura, T. Chida, X. Liu, K. Mizuno, S. Fukushima, Y. Morodomi, N. Nishiyama, H. Cabral, K. Kataoka
  • 雑誌名: ACS Nano 巻: 10 号: 6 ページ: 5643-5655
  • DOI: 10.1021/acsnano.6b00900
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Enhanced efficacy against cervical carcinomas through polymeric micelles physically incorporating the proteasome inhibitor MG132 (2016)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto Y, Miyamoto Y, Cabral H, Matsumoto Y, Nagasaka K, Nakagawa S, Yano T, Maeda D, Oda K, Kawana K, Nishiyama N, Kataoka K, Fujii T
  • 雑誌名: Cancer Sci 巻: 107 号: 6 ページ: 773
  • DOI: 10.1111/cas.12926
  • NAID: 120007089072
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Development of polymeric micelles for targeting intractable cancers (2016)
  • 著者名/発表者名: N. Nishiyama, Y. Matsumura, K. Kataoka
  • 雑誌名: Cancer Sci. 巻: 107 号: 7 ページ: 867-874
  • DOI: 10.1111/cas.12960
  • 査読あり
• [学会発表] Development of Smart Nanodiagnostics for Targeted Cancer Therapy (2018)
  • 著者名/発表者名: Nobuhiro Nishiyama
  • 学会等名: 第2回MRIアライアンス国際シンポジウム2018
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 2-Nitrobenzenesulfonamide group as a chemical linker with highly selective cleavability in response to intracellular redox system for a construction of siRNA-polymer conjugate (2017)
  • 著者名/発表者名: Hiroyasu Takemoto, Huang Chih-Hao, Takahiro Nomoto, Keishiro Tomoda, Makoto Matsui, Nobuhiro Nishiyama
  • 学会等名: 253rd American Chemical Society National Meeting & Exposition
  • 国際学会
• [学会発表] Novel design of glutamine-derived polymer with a high affinity to cancer cells based on aberrant glutamine metabolism (2017)
  • 著者名/発表者名: Yuto Honda, Naoki Yamada, Hiroyasu Takemoto, Takahiro Nomoto, Makoto Matsui, Keishiro Tomoda, Nobuhiro Nishiyama
  • 学会等名: 253rd American Chemical Society National Meeting & Exposition
  • 国際学会
• [学会発表] がん特異的代謝に着想した外殻にグルタミンを有する高分子ミセルの開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 真貝太規、山田直生、武元宏泰、野本貴大、松井誠、友田敬士郎、西山伸宏
  • 学会等名: 第66回高分子年次大会
• [学会発表] ミトコンドリア呼吸鎖阻害剤を腫瘍組織に送達するための高分子ミセルの開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 劉暁夢、武元宏泰、野本貴大、松井誠、友田敬士郎、西山伸宏
  • 学会等名: 第66回高分子年次大会
• [学会発表] 腫瘍内pHに応答する双性イオン型ポリマーの設計とDDS応用-ベタイン内アニオン性基の影響- (2017)
  • 著者名/発表者名: 左久間隼矢、Abdul-Hackam RANNEH, 武元宏泰、野本貴大、松井誠、友田敬士郎、西山伸宏
  • 学会等名: 第66回高分子年次大会
• [学会発表] 2-Nitrobenzenesulfonamide group as a redox-sensitive linker for a construction of polymer-siRNA conjugate system (2017)
  • 著者名/発表者名: Hiroyasu Takemoto, Chih Hao Huang, Takahiro Nomoto, Keishiro Tomoda, Makoto Matsui, Nobuhiro Nishiyama
  • 学会等名: 第66回高分子年次大会
• [学会発表] Design of synthetic polymer toward achieving a selective high affinity to tumor cells by interacting with dense glutaminolysis-related transporters (2017)
  • 著者名/発表者名: Naoki Yamada, Yuto Honda, Hiroyasu Takemoto, Takahiro Nomoto, Makoto Matsui, Keishiro Tomoda, Nobuhiro Nishiyamam
  • 学会等名: 第66回高分子年次大会
• [学会発表] 2-Nitrobenzenesulfonamide group that responds to intracellular redox potential with enhanced photostability for a construction of polymer-siRNA conjugate system (2017)
  • 著者名/発表者名: Hiroyasu Takemoto, Huang Chih-Hao, Takahiro Nomoto, Keishiro Tomoda, Makoto Matsui, Nobuhiro Nishiyama
  • 学会等名: The 34th International Conference of Photopolymer Science and Technology (ICPST-34)
  • 国際学会
• [学会発表] ナノ材料を基盤とするスマート診断・治療システムの開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 西山伸宏
  • 学会等名: ナレッジキャピタル超学校
  • 招待講演
• [学会発表] ゲムシタビンのポリアミノ酸への可逆的担持に基づく消化器毒性低減及び制がん効果向上 (2017)
  • 著者名/発表者名: 武元宏泰, 稲葉高徳, 野本貴大, 松井誠, 友田敬士郎, 西山伸宏
  • 学会等名: 第33回日本DDS学会学術集会
• [学会発表] 革新的オリゴ核酸送達システムの実現に向けた材料設計 (2017)
  • 著者名/発表者名: 西山伸宏
  • 学会等名: 第33回日本DDS学会学術集会
• [学会発表] Design of functional polymers for cancer diagnosis and therapy (2017)
  • 著者名/発表者名: 西山伸宏
  • 学会等名: 化学系学協会東北大会 高分子コロキウム
  • 招待講演
• [学会発表] がん代謝に着想した表層にグルタミンを有する高分子ミセル型薬物送達システムの開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 真貝太規、山田直生, 武元宏泰, 野本貴大, 松井誠, 友田敬士郎, 西山伸宏
  • 学会等名: 第66回高分子討論会
• [学会発表] 腫瘍指向性ステルス高分子の開発とDDS への応用-ベタイン構造内アニオン性基の影響- (2017)
  • 著者名/発表者名: 左久間隼矢、Abdul-Hackam RANNEH, 武元宏泰、野本貴大、松井誠、友田敬士郎、西山伸宏
  • 学会等名: 第66回高分子討論会
• [学会発表] 光増感剤結合型高分子における多岐環状ＲＧＤペプチドの腫瘍集積性と腫瘍内分布への効果の検討 (2017)
  • 著者名/発表者名: Dou Xuebo、野本貴大、武元宏泰、松井 誠、友田敬士郎、西山伸宏
  • 学会等名: 第66回高分子討論会
• [学会発表] 機能性高分子を利用した核酸医薬送達システムの開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 西山伸宏
  • 学会等名: 創薬薬理フォーラム 第25回シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] 糖骨格を有する制がん剤のポリアミノ酸への可逆的担持と薬効向上及び消化器毒性低減 (2017)
  • 著者名/発表者名: 武元宏泰、稲葉高徳、野本貴大、松井誠、友田敬士郎、西山伸宏
  • 学会等名: 第66回高分子討論会
• [学会発表] Design of functional polymers for smart nanomedicine (2017)
  • 著者名/発表者名: Nobuhiro Nishiyama
  • 学会等名: 5th International Symposium on Smart Biomaterials
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] スマート機能型DDSのための機能性高分子設計 (2017)
  • 著者名/発表者名: 西山伸宏
  • 学会等名: 高分子学会関東支部 バイオと科学の融合領域
• [学会発表] がん選択的に相互作用するグルタミン担持高分子の創製と機能評価 (2017)
  • 著者名/発表者名: 山田直生, 本田雄士，武元宏泰，野本貴大，松井 誠，友田敬士郎，西山伸宏
  • 学会等名: 第39回日本バイオマテリアル学会大会
• [学会発表] 2-Nitrobenzenesulfonamide group that allows highly selective cleavage in intracellular redox system and the application for a construction of siRNA-polymer conjugate (2017)
  • 著者名/発表者名: Hiroyasu Takemoto, Takahiro Nomoto, Keishiro Tomoda, Makoto Matsui, Nobuhiro Nishiyama
  • 学会等名: 14th US-JAPAN Symposium on Drug Delivery Systems
  • 国際学会
• [学会発表] Glutamine-functionalized polymer for tumor-selective high affinity by sensing dense glutamine transporters associated with aberrant metabolism (2017)
  • 著者名/発表者名: Naoki Yamada, Naoki Yamada, Yuto Honda, Hiroyasu Takemoto, Takahiro Nomoto, Makoto Matsui, Keishiro Tomoda, Nobuhiro Nishiyama
  • 学会等名: 14th US-JAPAN Symposium on Drug Delivery Systems
  • 国際学会
• [学会発表] Development of smart polymers and nanodevices for innovative medicine (2017)
  • 著者名/発表者名: N. Nishiyama
  • 学会等名: International Symposium on Materials for Chemistry and Engineering (IMCE2017)
  • 発表場所: Chikushi Hall (C-CUBE), Kyushu University, Fukuoka
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Development of polymer-based nanodevices for innovative medicine (2017)
  • 著者名/発表者名: N. Nishiyama
  • 学会等名: Snowbird Symposium for Dr. Kopecek
  • 発表場所: Snowbird, Utah, U.S.A.
  • 国際学会
• [学会発表] Development of smart nanomachines for cancer imaging and minimally invasive treatment (2017)
  • 著者名/発表者名: N. Nishiyama
  • 学会等名: 11th Annual Symposium on Nanobiotechnology 2017
  • 発表場所: Kawasaki City Industrial Promotion Hall, Kawasaki City
  • 国際学会
• [学会発表] 高分子ミセル型ナノマシンが拓く未来医療 (2016)
  • 著者名/発表者名: 西山伸宏
  • 学会等名: 第63回日本実験動物学会総会
  • 発表場所: ミューザ川崎シンフォニーホール, 川崎市
  • 招待講演
• [学会発表] 高分子ミセル型ナノ医薬品の開発-アカデミアからの取り組み- (2016)
  • 著者名/発表者名: 西山伸宏
  • 学会等名: 第32回日本DDS学会学術大会
  • 発表場所: グランシップ, 静岡市
• [学会発表] 高分子ナノテクノロジーを基盤とする革新的がん診断・治療システムの創出 (2016)
  • 著者名/発表者名: 西山伸宏
  • 学会等名: 第51回天然物化学談話会
  • 発表場所: 湯沢東映ホテル, 新潟県南魚沼郡
  • 招待講演
• [学会発表] 高分子ナノテクノロジーを基盤とした革新的ナノ診断・治療システムの開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 西山伸宏
  • 学会等名: 日本薬物動態学会 第31回年会
  • 発表場所: キッセイ文化ホール, 松本市
  • 招待講演
• [学会発表] 精密合成高分子材料を基盤するがん診断・治療ナノマシンの創製 (2016)
  • 著者名/発表者名: 西山伸宏
  • 学会等名: 科研費新学術領域「分子ロボティクス」公開シンポジウム
  • 発表場所: タワーホール船堀, 東京都
  • 招待講演
• [学会発表] ナノテクノロジーが拓く未来医療 -体内病院の実現を目指して- (2016)
  • 著者名/発表者名: 西山伸宏
  • 学会等名: 第11回 四大学連合文化講演会
  • 発表場所: 一橋講堂 学術総合センター, 東京都
• [学会発表] Development of supramolecular nanodevices for cancer diagnostics and therapy (2016)
  • 著者名/発表者名: N. Nishiyama
  • 学会等名: The Korean Academy of Science and Technology (KAST) Symposium for Young Scientists in Drug Delivery: Redirecting the Research Field
  • 発表場所: KIST, Korea
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 高分子ナノテクノロジーを基盤とするがん診断・治療システムの創製 (2016)
  • 著者名/発表者名: 西山伸宏
  • 学会等名: 第2回神奈川県ヘルスケア・ニューフロティア講座 次世代医療に向けた医理工学融合研究とその産業応用
  • 発表場所: 東京工業大学大岡山キャンパス, 東京都
• [備考] 東京工業大学 化学生命科学研究所 西山研究室
  • URL: http://www.bmw.res.titech.ac.jp
• [産業財産権] 温度応答性ポリマー及びそれを含む組成物 (2017)
  • 発明者名: 西山伸宏 他6名
  • 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: 2017-211893
  • 出願年月日: 2017