含ホウ素ナノ粒子による薬物送達と中性子捕捉療法を組み合わせたがん治療法の開発

• 研究課題/領域番号: 17H02738
• 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: ナノ材料化学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 小松 直樹 京都大学, 人間・環境学研究科, 教授 (30253008)
• 研究分担者: 鈴木 実 京都大学, 複合原子力科学研究所, 教授 (00319724) ; 石川 善恵 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 (20509129) ; 天野 創 滋賀医科大学, 医学部, 助教 (20613467)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 18,720千円 (直接経費: 14,400千円、間接経費: 4,320千円); 2019年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円); 2018年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円); 2017年度: 11,700千円 (直接経費: 9,000千円、間接経費: 2,700千円)
• キーワード: がん / ホウ素 / 中性子 / 治療 / ナノ粒子 / がん中性子捕捉療法 / がん治療 / 薬物送達 / 腫瘍 / 蛍光 / 生体イメージング / 窒化ホウ素 / ポリグリセロール / ナノシート / ２次元材料 / ホウ素中性子捕捉療法 / ナノ製剤 / ホウ素製剤 / がん光線力学療法 / 六方晶窒化ホウ素 / 光増感剤

研究成果の概要

ホウ素中性子捕捉療法(BNCT)によるがん治療では、腫瘍への効率的かつ選択的なホウ素製剤送達システムを開発する必要がある。先行研究では、ホウ素製剤 の生体環境下における分散性や腫瘍組織への選択性に問題があり、BNCT による治療効果はさほど高くなかった。 そして今回、まず、ホウ素を高濃度で含む含ホウ素ナノ粒子(B-NP)を親水性ポリマーであるポリグリセロール(PG)で被覆することにより B-NP-PG を合成し、その高い水分散性を確認した。 次に、これを担がんマウスに導入し、中性子線を照射した後、マウスの腫瘍サイズを約1カ月間モニターしたところ、顕著な腫瘍成長抑制効果が見られた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

BNCT において、中性子は人体に取ってほとんど無害であり、また、ホウ素が崩壊して生成するα線やリチウム原子の飛程は、数十μmであり、腫瘍近傍の健全な細胞を殺傷することはない。したがって、今回、B-NP-PGを用いて得られた結果は、副作用のない、非侵襲的ながんの治療法としての BNCT のより効率的な治療に繋がる可能性があり、学術的のみならず、社会的にも大きな意義があると考えられる。

研究成果

• [国際共同研究] 蘇州大学(中国)
• [雑誌論文] Organic chemistry for nanodiamond: Controlled functionalization, quantitative characterization and structure-property relationships (2022)
  • 著者名/発表者名: Yajuan Zou, Masahiro Nishikawa and Naoki Komatsu
  • 雑誌名: Carbon Reports 巻: 1 号: 2 ページ: 70-78
  • DOI: 10.7209/carbon.010204
  • ISSN: 2436-5831
  • 年月日: 2022-06-01
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Extraction of carbon nanotubes with porphyrin- and pyrene-based nanotweezers and nanocalipers: Insight from the association constants (2020)
  • 著者名/発表者名: A. Lopez Moreno,* Y. Jiang, G. Cheng, N. Komatsu
  • 雑誌名: J. Porphyrins Phthalocyanines 巻: 24 号: 01n03 ページ: 314-319
  • DOI: 10.1142/s1088424619501086
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Quantitative investigation of the interaction between proteins and charged functional groups on the polyglycerol-grafted nanodiamond surface (2020)
  • 著者名/発表者名: Yajuan Zou,Naoki Komatsu*
  • 雑誌名: Carbon 巻: 164 ページ: 395-401
  • DOI: 10.1016/j.carbon.2020.02.089
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Real-time nanodiamond thermometry probing in vivo thermogenic responses (2020)
  • 著者名/発表者名: Masazumi Fujiwara, Simo Sun, Alexander Dohms, Yushi Nishimura, Ken Suto, Yuka Takezawa, Keisuke Oshimi, Li Zhao, Nikola Sadzak, Yumi Umehara, Yoshio Teki, Naoki Komatsu, Oliver Benson, Yutaka Shikano, Eriko Kage-Nakadai
  • 雑誌名: Science Advances 巻: 6 号: 37 ページ: 9636-9636
  • DOI: 10.1126/sciadv.aba9636
  • NAID: 120006886567
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Magnetic Mixed Micelles Composed of a Non-Ionic Surfactant and Nitroxide Radicals Containing a D-Glucosamine Unit: Preparation, Stability, and Biomedical Application (2019)
  • 著者名/発表者名: Nagura Kota、Takemoto Yusa、Yoshino Fumi、Bogdanov Alexey、Chumakova Natalia、Vorobiev Andrey、Imai Hirohiko、Matsuda Tetsuya、Shimono Satoshi、Kato Tatsuhisa、Komatsu Naoki、Tamura Rui
  • 雑誌名: Pharmaceutics 巻: 11 号: 1 ページ: 42-42
  • DOI: 10.3390/pharmaceutics11010042
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Size-tunable MRI-visible nitroxide-based magnetic mixed micelles: preparation, stability, and theranostic application (2019)
  • 著者名/発表者名: Nagura Kota、Bogdanov Alexey、Chumakova Natalia、Vorobiev Andrey Kh.、Moronaga Satori、Imai Hirohiko、Matsuda Tetsuya、Noda Yohei、Maeda Tomoki、Koizumi Satoshi、Sakamoto Koichi、Amano Tsukuru、Yoshino Fumi、Kato Tatsuhisa、Komatsu Naoki、Tamura Rui
  • 雑誌名: Nanotechnology 巻: 30 号: 22 ページ: 224002-224002
  • DOI: 10.1088/1361-6528/ab0627
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Preferential Tumor Accumulation of Polyglycerol Functionalized Nanodiamond Conjugated with Cyanine Dye Leading to Near‐Infrared Fluorescence In Vivo Tumor Imaging (2019)
  • 著者名/発表者名: Yoshino Fumi、Amano Tsukuru、Zou Yajuan、Xu Jian、Kimura Fuminori、Furusho Yoshio、Chano Tokuhiro、Murakami Takashi、Zhao Li、Komatsu Naoki
  • 雑誌名: Small 巻: 15 号: 48 ページ: 1901930-1901930
  • DOI: 10.1002/smll.201901930
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Chemical Functionalization of Nanodiamonds: Opportunities and Challenges Ahead (2019)
  • 著者名/発表者名: Giacomo Reina, Li Zhao,Alberto Bianco,* and Naoki Komatsu*
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed. 巻: 58 号: 50 ページ: 17918-17929
  • DOI: 10.1002/anie.201905997
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Photosensitizer and anticancer drug-loaded 2D nanosheet: Preparation, stability and anticancer property (2019)
  • 著者名/発表者名: Gang Liu, Ping Zhao, Neng Liu, Fumi Yoshino, Hongmei Qin, Yajuan Zou, Shengwei Shi, Tsukuru Amano, Jose R Aguilar Cosme, Yasunobu Nagano, Hitoshi Tamiaki and Naoki Komatsu
  • 雑誌名: 2D Materials 巻: 6 号: 4 ページ: 045035-045035
  • DOI: 10.1088/2053-1583/ab377b
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Size-controlled MoS2 nanosheet through ball milling exfoliation: parameter optimization, structural characterization and electrocatalytic application (2019)
  • 著者名/発表者名: Ahmad Tayyebi, Naoko Ogino, Takuya Hayashi, Naoki Komatsu*
  • 雑誌名: Nanotechnology 巻: 31 号: 7 ページ: 075704-075704
  • DOI: 10.1088/1361-6528/ab5077
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Dendritic cell-mediated delivery of doxorubicin-polyglycerol-nanodiamond composites elicits enhanced anti-cancer immune response in glioblastoma (2018)
  • 著者名/発表者名: T.-F. Li, K. Li, Q. Zhang, C. Wang, Y. Yue, Z. Chen, S.-J. Yuan, X. Liu, Y. Wen, M. Han, N. Komatsu, Y.-H. Xu, L. Zhao,* X. Chen*
  • 雑誌名: Biomaterials 巻: 181 ページ: 35-52
  • DOI: 10.1016/j.biomaterials.2018.07.035
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Monocyte-mediated chemotherapy drug delivery in glioblastoma (2018)
  • 著者名/発表者名: C. Wang, K. Li, T.-F. Li, Z. Chen, Y. Wen, X. Liu, X. Jia, Y. Zhang, Y.-H. Xu, M. Han, N. Komatsu, L. Zhao,* X. Chen*
  • 雑誌名: Nanomedicine 巻: 13 号: 2 ページ: 157-178
  • DOI: 10.2217/nnm-2017-0266
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Cationic Polyarginine Conjugated Mesoporous Bioactive Glass Nanoparticles with Polyglycerol Coating for Efficient DNA Delivery (2017)
  • 著者名/発表者名: L. Zhao, J. Ye, Q. Liang, M. Xu, N. Komatsu, G. Yuan, Q. Zhang, W. Gao, X. Chen
  • 雑誌名: J. Biomed. Nanotechnol. 巻: 13 号: 3 ページ: 280-289
  • DOI: 10.1166/jbn.2017.2350
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Preparationo of Rubst Metal-Free Magnetic Nanoemulsiions Encapsulating Low-Molecular-Weight Nitoxide Radicals and Hydrophobic Drugs Directed Toward MRI-Visible Targeted Delivery. (2017)
  • 著者名/発表者名: Nagura, K., Takemoto, Y., Moronaga, S., Uchida, Y., Shimono, S., Shiino, A., Tanigaki, K., Amano, T., Yoshino, F., Noda, Y., Koizumi, S., Komatsu, N., Kato, T., Yamauchi, J., Tamura, R.
  • 雑誌名: Chemisty A European Journal 巻: 23 号: 62 ページ: 15713-15720
  • DOI: 10.1002/chem.201702785
  • 査読あり
• [雑誌論文] Harnessing the cross-talk between tumor cells and tumor-associated macrophages with a nano-drug for modulation of glioblastoma immune microenvironment (2017)
  • 著者名/発表者名: T.-F. Li, K. Li, C. Wang, X. Liu, Y. Wen, Y.-H. Xu, Q. Zhang, Q.-Y. Zhao, M. Shao, Y.-Z. Li, M. Han, N. Komatsu, L. Zhao,* X. Chen,*
  • 雑誌名: J. Control. Release 巻: 268 ページ: 128-146
  • DOI: 10.1016/j.jconrel.2017.10.024
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Diamond and Micelle: Hard and Soft Materials for Nanomedicine (2019)
  • 著者名/発表者名: Naoki Komatsu
  • 学会等名: EMRS Fall Meeting
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Polyglycerol grafted nanoparticles improve stealth effect by resisting protein corona formation: A comparison study to PEG (2019)
  • 著者名/発表者名: Yajuan Zou, Naoki Komatsu
  • 学会等名: EMRS Fall Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Preparation and Characterization of Nitroxide-Based Magnetic Nanoemulsions Directed toward MRI-Visible Targeted Delivery System (2019)
  • 著者名/発表者名: Kota Nagura, Naoki Komatsu, Rui Tamura
  • 学会等名: EMRS Fall Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] An efficient and scalable production of 2D material dispersions using hexahydroxytriphenylene as a versatile exfoliant (2019)
  • 著者名/発表者名: Gang Liu, Naoki Komatsu
  • 学会等名: EMRS Fall Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Readily Available Stock Solid of MoS2 and WS2 Nanosheets through Solid-Phase Exfoliation by Ball Milling (2019)
  • 著者名/発表者名: Gang Liu, Naoki Komatsu
  • 学会等名: EMRS Fall Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] A Case Study for Nanoparticles on Nanodiamond: Facile Preparation of Nanodiamond-iron oxide Nanohybrid (2019)
  • 著者名/発表者名: Ahmad Tayyebi, Naoki Komatsu
  • 学会等名: EMRS Fall Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Quantitative evaluation of polymer density and net charge effects on nanodiamond surface toward protein affinity (2019)
  • 著者名/発表者名: Yajuan Zou, Naoki Komatsu
  • 学会等名: EMRS Fall Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Polyglycerol-grafted nanoparticles confer stealth effect by resisting protein corona formation: A comparison study to PEG (2019)
  • 著者名/発表者名: Yajuan Zou, Naoki Komatsu
  • 学会等名: FNTG バイオシンポ
• [学会発表] Supramolecular nanoscience of 1D and 2D nanomaterials with porphyrinoids (2019)
  • 著者名/発表者名: Naoki Komatsu
  • 学会等名: International Workshop on Supramolecular Nanoscience of Chemically Programmed Pigments
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] MRI-Visible Supramolecular Nanomicelles Containing Nitroxide Radicals: Preparation, Stability and Structural Elucidation (2019)
  • 著者名/発表者名: Kota Nagura, Rui Tamura and Naoki Komatsu
  • 学会等名: International Workshop on Supramolecular Nanoscience of Chemically Programmed Pigments
  • 国際学会
• [学会発表] Platinum on diamond: A promising prodrug conjugated with polyglycerol, targeting peptide and anticancer drug (2019)
  • 著者名/発表者名: Naoki Komatsu
  • 学会等名: EMRS Spring Meeting
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Quantitative evaluation of polymer density and net charge effects on nanodiamond surface toward protein affinity (2019)
  • 著者名/発表者名: Yajuan Zou, Naoki Komatsu
  • 学会等名: EMRS Spring Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Polyglycerol grafted nanoparticles improve stealth effect by resisting protein corona formation: A comparison study to polyethylene glycol (2019)
  • 著者名/発表者名: Yajuan Zou, Naoki Komatsu
  • 学会等名: EMRS Spring Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Preparation and Characterization of Nitroxide-Based Magnetic Nanoemulsions Directed toward MRI-Visible Targeted Delivery System (2019)
  • 著者名/発表者名: Kota Nagura, Satoshi Shimono, Tsukuru Amano, Fumi Yoshino, Tatsuhisa Kato, Naoki Komatsu, Rui Tamura
  • 学会等名: EMRS Spring Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] A One-Pot Fabrication of Chlorin e6-loaded MoS2 Nanosheet and Its Application to Cancer Phototherapy (2019)
  • 著者名/発表者名: Gang Liu, Qin Hongmei, Tsukuru Amano, Fumi Yoshino, Naoki Komatsu
  • 学会等名: EMRS Spring Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] An efficient and scalable production of 2D material dispersions using hexahydroxytriphenylene as a versatile exfoliant (2019)
  • 著者名/発表者名: Gang Liu, Naoki Komatsu
  • 学会等名: EMRS Spring Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Readily Available Stock Solid of MoS2 and WS2 Nanosheets through Solid-Phase Exfoliation by Ball Milling (2019)
  • 著者名/発表者名: Gang Liu, Naoki Komatsu
  • 学会等名: EMRS Spring Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Covalent and Noncovalent Chemistry for Nanocarbons: Biomedical Application and Structural Separation (2019)
  • 著者名/発表者名: Naoki Komatsu
  • 学会等名: WILEY-Yellow Crane Tower Summit on Advanced Nanomaterials
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Application of polyglycerol-functionalized nanodiamond to cancer therapy, (2018)
  • 著者名/発表者名: Kenta Takayasu, Tsukuru Amano, Fumi Yoshino, Naoki Komatsu
  • 学会等名: Europeun Materials Research Society Spring Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Biomedical Applications of Hexagonal Boron Nitride (2018)
  • 著者名/発表者名: Kyouhei Maruyama, Naoki Komatsu
  • 学会等名: Europeun Materials Research Society Spring Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Application of Organic Chemistry to Nanocarbon Materials: From Separation to Biomedical Applications (2018)
  • 著者名/発表者名: Naoki Komatsu
  • 学会等名: 2nd Dijon/Nanjing Symposium on Fuctional Macrocyclic Molecules
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] A One-Pot Fabrication of Chlorin e6-loaded MoS2 Nanosheet and Its Application to Photothermal and Photodynamic Combination Cancer Treatment (2018)
  • 著者名/発表者名: Naoki Komatsu, Gang Liu, Hongmei Qin, Tsukuru Amano, Fumi Yoshino
  • 学会等名: NT18
  • 国際学会
• [学会発表] An efficient and scalable production of 2D material dispersions using hexahydroxytriphenylene as a versatile exfoliant and dispersant (2018)
  • 著者名/発表者名: Naoki Komatsu,, Gang Liu
  • 学会等名: NT18
  • 国際学会
• [学会発表] Exfoliation of 2D nanosheets and their biomedical applications (2018)
  • 著者名/発表者名: Naoki Komatsu
  • 学会等名: European Advanced Materials Congress
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Non-covalent functionalization of carbon nanotubes for their separation (2018)
  • 著者名/発表者名: Naoki Komatsu
  • 学会等名: European Advanced Materials Congress
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] The influence of nanodiamond size and surface functionality on protein corona formation and subsequent macrophage cellular uptake (2018)
  • 著者名/発表者名: Yajuan Zou, Naoki Komatsu
  • 学会等名: 第28回日本MRS年次大会
• [学会発表] Stable Aqueous Dispersion of Graphene-Based Composite through Direct Graphite Exfoliation with a Photosensitizer and Its Application to Cancer Phototherapy (2018)
  • 著者名/発表者名: G. Liu, N. Komatsu
  • 学会等名: 第28回日本MRS年次大会
• [学会発表] Direct fabrication of the graphene-based composite for cancer phototherapy through graphite exfoliation with a photosensitizer (2017)
  • 著者名/発表者名: N. Komatsu, G. Liu, T. Amano
  • 学会等名: 28th International Conference on Diamond and Carbon Materials
  • 国際学会
• [学会発表] 六方晶窒化ホウ素ナノシートの化学修飾と生物医療応用 (2017)
  • 著者名/発表者名: 丸山恭平、小松直樹
  • 学会等名: 第7回 ナノカーボンバイオシンポジウム
• [学会発表] Direct fabrication of the graphene-based composite for cancer phototherapy through graphite exfoliation with a photosensitizer (2017)
  • 著者名/発表者名: 小松直樹，Liu Gang，天野創
  • 学会等名: 第44回炭素材料学会年会
• [図書] Carbon Nanomaterials for Bioimaging, Bioanalysis and Therapy (2018)
  • 著者名/発表者名: N. Komatsu
  • 総ページ数: 22
  • 出版者: Wiley
  • ISBN: 9781119373452
• [備考] 京都大学大学院人間・環境学研究科小松研究室
  • URL: http://www.komatsu.h.kyoto-u.ac.jp/index.html
• [備考] Komatsu Laboratory, Kyoto University
  • URL: http://www.komatsu.h.kyoto-u.ac.jp/en/
• [産業財産権] 修飾炭化ホウ素粒子及びそれを含む中性子捕捉療法用薬剤 (2021)
  • 発明者名: 小松直樹、鈴木実
  • 権利者名: 京都大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2021-122588
  • 出願年月日: 2021
  • 外国