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癌転移骨環境を空間的・時間的に制御する生体活性付加カーボンの開発と安全性評価

研究課題

研究課題/領域番号 17H01584
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 整形外科学
研究機関信州大学

研究代表者

齋藤 直人  信州大学, 学術研究院保健学系, 教授 (80283258)

研究分担者 手嶋 勝弥  信州大学, 学術研究院工学系, 教授 (00402131)
中村 真紀  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (00568925)
宇田川 信之  松本歯科大学, 歯学部, 教授 (70245801)
湯田坂 雅子  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 招聘研究員 (70159226)
佐藤 義倫  東北大学, 環境科学研究科, 准教授 (30374995)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
42,510千円 (直接経費: 32,700千円、間接経費: 9,810千円)
2021年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2020年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2019年度: 7,930千円 (直接経費: 6,100千円、間接経費: 1,830千円)
2018年度: 8,970千円 (直接経費: 6,900千円、間接経費: 2,070千円)
2017年度: 12,870千円 (直接経費: 9,900千円、間接経費: 2,970千円)
キーワード癌骨転移 / 抗癌剤 / 抗破骨細胞薬 / カーボンファイバー / カーボンナノホーン / Drug delivery system / 骨軟部腫瘍 / 癌の骨転移 / DDS / 骨・軟部腫瘍学 / 癌転移骨
研究成果の概要

カーボンナノホーンとビスホスホネートの複合体を作製し、破骨細胞に作用させると、破骨細胞の機能を抑制した。また、カーボンファイバーと抗癌剤の複合体は癌細胞を死滅させた。更にカーボンファイバーは骨形成の足場材料として働き、骨組織再生を促進することを明らかにした。この様に、生体活性付加カーボンを癌転移骨に注入し、破骨細胞・癌細胞・骨芽細胞に作用させると、骨破壊停止→癌細胞抑制→骨修復促進という一連の反応により癌転移骨環境を空間的・時間的に制御することができる。

研究成果の学術的意義や社会的意義

カーボンナノホーンとビスホスホネートは破骨細胞を抑制したが、この材料と薬を連結させるHAそのものが骨基質の成分であり、骨親和性が高い。また抗癌剤を複合したカーボンファイバーは、癌細胞を抑制するためのDDSとしての役割を果たすと、一転して骨形成の足場材となり、二重の働きを示した。このように、癌転移骨環境を制御する際に最終目標である骨欠損の修復にそれぞれの材料が寄与する治療法はまれであり、学術的意義が大きい。高齢化社会で癌骨転移の患者が増える中、本研究が臨床応用されれば患者のQOLと生存期間が延長し、社会的意義も大きいものとなる。

報告書

(6件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (29件)

すべて 2021 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (5件) 雑誌論文 (13件) (うち国際共著 3件、 査読あり 13件、 オープンアクセス 12件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 3件、 招待講演 2件) 産業財産権 (1件)

  • [国際共同研究] Chonnam National University(韓国)

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  • [国際共同研究] Chonnam National University(韓国)

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      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Ibandronate-Loaded Carbon Nanohorns Fabricated Using Calcium Phosphates as Mediators and Their Effects on Macrophages and Osteoclasts2021

    • 著者名/発表者名
      Maki Nakamura, Katsuya Ueda, Yumiko Yamamoto, Kaoru Aoki, Minfang Zhang, Naoto Saito, Masako Yudasaka
    • 雑誌名

      ACS Applied Materials & Interfaces

      巻: 13 号: 3 ページ: 3701-3712

    • DOI

      10.1021/acsami.0c20923

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書 2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Isolated lymphatic vessel lumen perfusion system for assessing nanomaterial movements and nanomaterial-induced responses in lymphatic vessels2021

    • 著者名/発表者名
      Kuroda Chika、Ajima Kumiko、Ueda Katsuya、Sobajima Atsushi、Yoshida Kazushige、Kamanaka Takayuki、Sasaki Jun、Ishida Haruka、Haniu Hisao、Okamoto Masanori、Aoki Kaoru、Kato Hiroyuki、Saito Naoto
    • 雑誌名

      Nano Today

      巻: 36 ページ: 101018-101018

    • DOI

      10.1016/j.nantod.2020.101018

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書 2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Biokinetic Evaluation of Contrast Media Loaded Carbon Nanotubes Using a Radiographic Device2021

    • 著者名/発表者名
      Takasaka Mieko、Kobayashi Shinsuke、Usui Yuki、Haniu Hisao、Tsuruoka Shuji、Aoki Kaoru、Saito Naoto
    • 雑誌名

      Toxics

      巻: 9 号: 12 ページ: 331-331

    • DOI

      10.3390/toxics9120331

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Antitumor Effect of Sclerostin against Osteosarcoma2021

    • 著者名/発表者名
      Ideta Hirokazu、Yoshida Kazushige、Okamoto Masanori、Sasaki Jun、Kito Munehisa、Aoki Kaoru、Yoshimura Yasuo、Suzuki Shuichiro、Tanaka Atsushi、Takazawa Akira、Haniu Hisao、Uemura Takeshi、Takizawa Takashi、Sobajima Atsushi、Kamanaka Takayuki、Takahashi Jun、Kato Hiroyuki、Saito Naoto
    • 雑誌名

      Cancers

      巻: 13 号: 23 ページ: 6015-6015

    • DOI

      10.3390/cancers13236015

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Evaluation of MC3T3-E1 Cell Osteogenesis in Different Cell Culture Media.2021

    • 著者名/発表者名
      Izumiya M, Haniu M, Ueda K, Ishida H, Ma C, Ideta H, Sobajima A, Ueshiba K, Uemura T, Saito N, Haniu H.
    • 雑誌名

      Int J Mol Sci.

      巻: 22 号: 14 ページ: 7752-7752

    • DOI

      10.3390/ijms22147752

    • NAID

      120007124079

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Carbon fibers for treatment of cancer metastasis in bone2020

    • 著者名/発表者名
      Kamanaka Takayuki、Haniu Hisao、Tanaka Manabu、Takizawa Takashi、Aoki Kaoru、Okamoto Masanori、Sobajima Atsushi、Yoshida Kazushige、Ideta Hirokazu、Mimura Tetsuhiko、Ishida Haruka、Ueda Katsuya、Uemura Takeshi、Kim Jin Hee、Kim Yoong Ahm、Kato Hiroyuki、Saito Naoto
    • 雑誌名

      RSC Advances

      巻: 10 号: 55 ページ: 33071-33079

    • DOI

      10.1039/d0ra05992g

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Cellular Responses of Human Lymphatic Endothelial Cells to Carbon Nanomaterials2020

    • 著者名/発表者名
      Sano Mahoko、Izumiya Makoto、Haniu Hisao、Ueda Katsuya、Konishi Kosuke、Ishida Haruka、Kuroda Chika、Uemura Takeshi、Aoki Kaoru、Matsuda Yoshikazu、Saito Naoto
    • 雑誌名

      Nanomaterials

      巻: 10 号: 7 ページ: 1374-1374

    • DOI

      10.3390/nano10071374

    • NAID

      120007113492

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Carbon nanotube-based biomaterials for orthopaedic applications2020

    • 著者名/発表者名
      Aoki Kaoru、Ogihara Nobuhide、Tanaka Manabu、Haniu Hisao、Saito Naoto
    • 雑誌名

      Journal of Materials Chemistry B

      巻: 8 号: 40 ページ: 9227-9238

    • DOI

      10.1039/d0tb01440k

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Multiwall Carbon Nanotube Composites as Artificial Joint Materials2020

    • 著者名/発表者名
      Sobajima Atsushi、Okihara Takumi、Moriyama Shigeaki、Nishimura Naoyuki、Osawa Takako、Miyamae Kazutaka、Haniu Hisao、Aoki Kaoru、Tanaka Manabu、Usui Yuki、Sako Ken-ichi、Kato Hiroyuki、Saito Naoto
    • 雑誌名

      ACS Biomaterials Science & Engineering

      巻: 6 号: 12 ページ: 7032-7040

    • DOI

      10.1021/acsbiomaterials.0c00916

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Applications of Carbon Nanotubes in Bone Regenerative Medicine2020

    • 著者名/発表者名
      Tanaka Manabu、Aoki Kaoru、Haniu Hisao、Kamanaka Takayuki、Takizawa Takashi、Sobajima Atsushi、Yoshida Kazushige、Okamoto Masanori、Kato Hiroyuki、Saito Naoto
    • 雑誌名

      Nanomaterials

      巻: 10 号: 4 ページ: 659-659

    • DOI

      10.3390/nano10040659

    • NAID

      120007113491

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Sclerostin expression in trabecular bone is downregulated by osteoclasts2020

    • 著者名/発表者名
      Masanori Koide, Teruhito Yamashita, Kohei Murakami, Shunsuke Uehara, Keigo Nakamura, Midori Nakamura, Mai Matsushita, Toshiaki Ara, Hisataka Yasuda, Josef M Penninger, Naoyuki Takahashi, Nobuyuki Udagawa, Yasuhiro Kobayashi
    • 雑誌名

      Sci Rep .

      巻: 10 号: 1 ページ: 13751-13751

    • DOI

      10.1038/s41598-020-70817-1

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Osteoclast differentiation by RANKL and OPG signaling pathways2020

    • 著者名/発表者名
      Udagawa Nobuyuki、Koide Masanori、Nakamura Midori、Nakamichi Yuko、Yamashita Teruhito、Uehara Shunsuke、Kobayashi Yasuhiro、Furuya Yuriko、Yasuda Hisataka、Fukuda Chie、Tsuda Eisuke
    • 雑誌名

      Journal of Bone and Mineral Metabolism

      巻: 39 号: 1 ページ: 19-26

    • DOI

      10.1007/s00774-020-01162-6

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Different aggregation and shape characteristics of carbon materials affect biological responses in RAW264 cells.2018

    • 著者名/発表者名
      Kuroda C, Ueda K, Haniu H, Ishida H, Okano S, Takizawa T, Sobajima A, Kamanaka T, Yoshida K, Okamoto M, Tsukahara T, Matsuda Y, Aoki K, Kato H, Saito N.
    • 雑誌名

      Int J Nanomed

      巻: 13 ページ: 6079-6088

    • DOI

      10.2147/ijn.s172493

    • NAID

      120007100156

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 骨は生きている ‐骨粗鬆症の予防と治療‐2020

    • 著者名/発表者名
      宇田川 信之
    • 学会等名
      第1回日本基礎老化学会市民フォーラム
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Biological responses of human lymphatic endothelial cells to carbon nanomaterials.2019

    • 著者名/発表者名
      Sano M, Haniu H, Ueda K, Kuroda C, Aoki K, Saito N.
    • 学会等名
      15th International Congress of Toxicology
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 癌転移骨環境における抗癌剤複合carbon fiberの評価.2019

    • 著者名/発表者名
      鎌仲貴之, 出田宏和, 佐々木純, 傍島淳,吉田和薫,滝沢崇, 岡本正則, 青木薫, 羽二生久夫, 加藤博之, 齋藤直人.
    • 学会等名
      第34回日本整形外科学会基礎学術集会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] カーボンナノホーンに対する骨関連細胞の細胞応答性評価.2019

    • 著者名/発表者名
      上田勝也, 傍島淳,吉田和薫,鎌仲貴之, 佐々木純, 羽二生久夫, 西村直之, 岡本正則, 青木薫, 齋藤直人.
    • 学会等名
      第34回日本整形外科学会基礎学術集会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 癌転移骨環境における抗癌剤付加カーボンファイバーの評価.2018

    • 著者名/発表者名
      鎌仲貴之,佐々木純,傍島淳,吉田和薫,滝沢崇,岡本正則,青木薫,羽二生久夫,齋藤直人,加藤博之.
    • 学会等名
      第33回日本整形外科学会基礎学術集会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] DDSキャリア評価のための摘出リンパ管灌流システムの構築.2018

    • 著者名/発表者名
      黒田千佳, 安嶋久美子, 羽二生久夫, 石田悠, 上田勝也, 青木薫, 加藤博之, 齋藤直人.
    • 学会等名
      日本薬学会第138年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Carbon nanotube application and safety in artificial joint.2017

    • 著者名/発表者名
      Saito N.
    • 学会等名
      EMN Meeting on Carbon Nanostructures
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Computer-assisted Surgery for Cervical Disorders in Rheumatoid Arthritis.2017

    • 著者名/発表者名
      Saito N.
    • 学会等名
      The 7th Institute for Biomedical Sciences International Symposium: Symposium on Advanced Materials and 3D Printing for Biomedical Applications.
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 多層カーボンナノチューブ複合ポリエチレンから作製した擬似摩耗粉の細胞毒性2017

    • 著者名/発表者名
      傍島淳、羽二生久夫、綱嶋義貴、沖原巧、青木薫、岡本正則、安嶋久美子、田中学、滝沢崇、吉田和薫、鎌仲貴之、加藤博之、齋藤直人
    • 学会等名
      第32回日本整形外科学会基礎学術集会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 低密度バイオマテリアルの新規安全性評価法の検討2017

    • 著者名/発表者名
      羽二生久夫、傍島淳、青木薫、石田悠、上田勝也、岡本正則、加藤博之、齋藤直人
    • 学会等名
      第39回日本バイオマテリアル学会大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [産業財産権] ビスホスホネート含有カーボン粒子複合体及びその製造方法2020

    • 発明者名
      齋藤直人、青木薫、上田勝也、湯田坂雅子、中村真紀
    • 権利者名
      国立大学法人信州大学、 国立研究開発法人産業技術総合研究所
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2020-021816
    • 出願年月日
      2020
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2023-01-30  

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