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生体内での自律駆動を目指した自発光型ナノシステムの創製とその応用

研究課題

研究課題/領域番号 17K20109
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
研究分野 人間医工学およびその関連分野
研究機関九州大学

研究代表者

岸村 顕広  九州大学, 工学研究院, 准教授 (70422326)

研究期間 (年度) 2017-06-30 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2018年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2017年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
キーワード生物発光 / 高分子ベシクル / ナノメディシン / 光応答性 / ナノリアクター / タンパク質ナノ粒子 / ベシクル / 薬物送達システム / ケージド化合物 / 近接効果 / 光源フリー
研究成果の概要

本研究では、高分子ベシクルPICsome内部に発光酵素を封入し、PICsomeに組み込んだ光応答性分子が発光反応由来の光をトリガとして効率的に機能するシステムの構築を目指した。PICsomeへの発光酵素を封入に成功するとともに、PICsomeベシクル膜への光応答性部位の導入、機能性ペプチド導入に成功した。続いてPICsome内部への酵素導入量増大の新手法の開発に取り組み、内部にタンパク質濃縮コアを有するyolk-shell構造体の構築に世界に先駆けて成功した。さらに、細胞内での機能発現に向けて、細胞内移行能を高める設計の探求と、機能性核酸を用いたPICsomeの合成に成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は、生体内で活用できるナノ光源としての高分子ナノベシクルPICsomeの潜在的有用性を明らかにするとともに、その光の活用について大きな示唆を与える成果を上げた。また、PICsomeの細胞を対象とした機能発現に関する基礎的知見を明らかとするほか、ベシクル型ナノカプセルの泣き所である、内部への物質封入効率の低さ(難しさ)を解決する新たな手法としてyolk-shell(卵の黄身と殻)構造体を世界に先駆けて開発した。これらの成果をもとに、高分子ナノシステムを用いた新たな診断手法、治療手法が切り開かれ、国民のみならず人類の健康の維持に貢献するものと考えている。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (49件)

すべて 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 2件、 査読あり 3件) 学会発表 (42件) (うち国際学会 18件、 招待講演 13件) 図書 (1件) 備考 (3件)

  • [雑誌論文] Self-Assembly of siRNA/PEG-b-Catiomer at Integer Molar Ratio into 100 nm-Sized Vesicular Polyion Complexes (siRNAsomes) for RNAi and Codelivery of Cargo Macromolecules2019

    • 著者名/発表者名
      Kim Beob Soo、Chuanoi Sayan、Suma Tomoya、Anraku Yasutaka、Hayashi Kotaro、Naito Mitsuru、Kim Hyun Jin、Kwon Ick Chan、Miyata Kanjiro、Kishimura Akihiro、Kataoka Kazunori
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 141 号: 8 ページ: 3699-3709

    • DOI

      10.1021/jacs.8b13641

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Robust Polyion Complex Vesicles (PICsomes) under Physiological Conditions Reinforced by Multiple Hydrogen Bond Formation Derived by Guanidinium Groups2018

    • 著者名/発表者名
      Hori Mao、Cabral Horacio、Toh Kazuko、Kishimura Akihiro、Kataoka Kazunori
    • 雑誌名

      Biomacromolecules

      巻: 19 号: 10 ページ: 4113-4121

    • DOI

      10.1021/acs.biomac.8b01097

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Unilamellar polyion complex vesicles (PICsomes) with tunable permeabilities for macromolecular solutes with different shapes and sizes2017

    • 著者名/発表者名
      Mutaf Omer F.、Anraku Yasutaka、Kishimura Akihiro、Kataoka Kazunori
    • 雑誌名

      Polymer

      巻: 133 ページ: 1-7

    • DOI

      10.1016/j.polymer.2017.10.062

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 細胞機能編集に向けた人工オルガネラ創製へのチャレンジ2020

    • 著者名/発表者名
      岸村顕広
    • 学会等名
      日本薬学会第140年会(京都)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] ポリイオンコンプレックスの設計に基づく生体材料・生体環境模倣材料の開発2020

    • 著者名/発表者名
      岸村顕広
    • 学会等名
      高分子学会九州支部女性研究者創発フォーラム・DDS材料の最前線
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Yolk-Shell assembly formation based on polyion complex of proteins2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Liu, T. Mori, Y. Katayama, A. Kishimura
    • 学会等名
      257th ACS National Meetin & Expo
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] タンパク質を内部に集積可能な高分子中空カプセルの開発2019

    • 著者名/発表者名
      劉一イ、森健、片山佳樹、岸村顕広
    • 学会等名
      第13回バイオ関連化学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] ポリイオンコンプレックス形成を活用したタンパク質捕捉基盤としてのyolk-shell構造の開発とその形成メカニズム解明2019

    • 著者名/発表者名
      劉一イ、森健、片山佳樹、岸村顕広
    • 学会等名
      第68回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 細胞内濃厚環境超越に向けた高分子デザインとタンパク質濃縮2019

    • 著者名/発表者名
      岸村顕広、KC Biplab、劉一イ、江頭巧、森健、片山佳樹
    • 学会等名
      第68回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Control of the Formation Process of Polypeptide Self-assemblies for Understanding Complex Biological Systems:From Nano-physiology to Artificial Cells2019

    • 著者名/発表者名
      Akihiro Kishimura
    • 学会等名
      Japan-Britain Joint Symposium
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] デザインできる細胞質模倣溶媒の開発と人工細胞への挑戦2019

    • 著者名/発表者名
      岸村顕広
    • 学会等名
      第19回発動分子科学セミナー
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Block-copolymer-based polyion complex nanostrucctures as a platform for incorporation of colloidal nanomaterials2019

    • 著者名/発表者名
      Akihiro Kishimura
    • 学会等名
      Okinawa Colloids 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Formation of yolk-shell structure based on self-assembly of polyions and proteins2019

    • 著者名/発表者名
      Yiwei Liu, Takeshi Mori, Yoshiki Katayama, Akihiro Kishimura
    • 学会等名
      Okinawa Colloids 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Control of cellular uptake behavior based on tuning of structure and physical properties of PEGylated polyion complex and its application2019

    • 著者名/発表者名
      Fadlina Aulia, Hiroaki Matsuba, Ikuhiko Nakase, Takeshi Mori, Yoshiki Katayama, Akihiro Kishimura
    • 学会等名
      Okinawa Colloids 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Block-copolymer-based polyion complex nanotechnology as a platform for biomedical appliactions2019

    • 著者名/発表者名
      Akihiro Kishimura
    • 学会等名
      China-Japan-Singapore Joint Symposium on Supramolecular Systems and Optoelectronic Functions
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Block-copolymer-based polyion complex nanotechnology as a platform for biomedical applications2019

    • 著者名/発表者名
      Akihiro Kishimura
    • 学会等名
      University of Twente Seminar
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Development of biomedical and biomimetic materials utilizing polyion-complex-based nanofabrication techniques2019

    • 著者名/発表者名
      Akihiro Kishimura
    • 学会等名
      Makromolekulares Kolloquium - Seminar _ber chemische Technologie
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 自己組織化中空高分子カプセルPICsomeの作製とその応用2019

    • 著者名/発表者名
      岸村顕広
    • 学会等名
      第34回日本DDS学会学術集会・シンポジウム1「DDSのためのバイオマテリアル設計」
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Polymer-nanobiotechnology for Utilization of Proteins Toward Biomedical Applications2019

    • 著者名/発表者名
      Akihiro Kishimura
    • 学会等名
      The 35th International Conference of Photopolymer Science and Technology (ICPST-35)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] siRNAsome: A self-assembled vesicular architecture formed from siRNAs and PEGylated block catiomers2019

    • 著者名/発表者名
      B. S. Kim, S. Chuanoi, Y. Anraku, K. Miyata, A. Kishimura, K. Kataoka
    • 学会等名
      6th International Conference on Multifunctional, Hybrid and Nanomaterials 2019
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Block-copolymer-based polyion complexes for utilization of proteins and inorganic nanoparticles2019

    • 著者名/発表者名
      Akihiro Kishimura, Yiwei Liu, Biplab KC, Takumi Egashira, Takeshi Mori, Yoshiki Katayama
    • 学会等名
      257th ACS National Meeting, Division of Polymer Chemistry, Polymer-Based Gene & Drug Delivery Systems
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ナノ材料を接着して組み上げる高分子テクノロジー2018

    • 著者名/発表者名
      岸村顕広
    • 学会等名
      日本接着学会東北支部講演会2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ポリイオンコンプレックス形成に基づくタンパク質内包自己組織化yolk-shell構造の開発2018

    • 著者名/発表者名
      劉 一イ、濱田 祐次朗、森 健、片山佳樹、岸村 顕広
    • 学会等名
      第67回高分子学会年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 標的組織送達後の機能発現に向けたPEG化ポリイオンコンプレックスナノ粒子の細胞吸着・取り込み原理の解明とその積極的活用2018

    • 著者名/発表者名
      松葉弘晃、中瀬生彦、森 健、片山佳樹、岸村顕広
    • 学会等名
      第34回日本DDS学会学術集会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 高効率にタンパク質内包が可能なポリイオンコンプレックスyolk-shell構造体の開発2018

    • 著者名/発表者名
      劉 一イ、森 健、片山佳樹、岸村 顕広
    • 学会等名
      第34回日本DDS学会学術集会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] がん組織の治療および診断を目的としたイメージングツールの開発2018

    • 著者名/発表者名
      難波 将大、森 健、片山佳樹、岸村 顕広
    • 学会等名
      第55回化学関連支部合同九州大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Development of Enzyme-loaded Yolk-shell Polyion Complexes with Enhanced Encapsulation Efficiency2018

    • 著者名/発表者名
      Yiwei Liu, Takeshi Mori, Yoshiki Katayama, Akihiro Kishimura
    • 学会等名
      International Conference on Medicinal Chemistry & Drug Design (Medicinal Chemistry-2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] siRNAを膜成分として含有するベシクル型ポリイオンコンプレックス(siRNAsome)の構築とsiRNAデリバリーへの展開2018

    • 著者名/発表者名
      宮田完二郎, キム ボブス, チュアノイ サヤン, 須磨知也, 安楽泰孝, 内藤瑞, キム ヒョンジン, 岸村顕広, 片岡一則
    • 学会等名
      第40回日本バイオマテリアル学会大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Utilization of dynamic response of polyion complex for enhancing cell-communication function of nanomedicine2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroaki Matsuba, Ikuhiko Nakase, Takeshi Mori, Yoshiki Katayama, Akihiro Kishimura
    • 学会等名
      The 12th SPSJ International Polymer Conference (IPC2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] esicular self-assemblies from siRNAs and PEGylated block catiomers (siRNAsomes): Their structural, physicochemical, and biological characteristics2018

    • 著者名/発表者名
      B. S. Kim, K. Miyata, A. Kishimura, K. Kataoka
    • 学会等名
      The 12th SPSJ International Polymer Conference (IPC2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Facile Synthesis of Nano-structured Materials Based on Block Copolymer Technology and their Biomedical Applications2017

    • 著者名/発表者名
      Akihiro Kishimura
    • 学会等名
      2017 International Conference on Smart Science (ICSS2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 人工ポリペプチドを用いて天然ポリペプチドを活かす2017

    • 著者名/発表者名
      岸村顕広
    • 学会等名
      第49回若手ペプチド夏の勉強会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Development of Polyion Complex Vesicle (PICsome) for Biomedical Applications2017

    • 著者名/発表者名
      Akihiro Kishimura
    • 学会等名
      理研セミナー
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 標的組織送達後の機能発現に向けたPEG化ポリイオンコンプレックスナノ粒子の細胞取り込み挙動制御:その粒子形態・PEG鎖長依存性2017

    • 著者名/発表者名
      松葉弘晃、小川敦嗣、唐 ヘン敏、 森 健、片山佳樹、岸村顕広
    • 学会等名
      第54回化学関連支部合同九州大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Protein Loaded Polyion Complex Vesicle with Enhanced Encapsulation Efficiency Through Vesicle Induction2017

    • 著者名/発表者名
      Y.W. Liu, H.M. Tang, T. Mori, Y. Katayama, A. Kishimura
    • 学会等名
      Biomaterials International 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 内部でタンパク質の超分子構造体形成が可能なコアセルベートの開発2017

    • 著者名/発表者名
      寺内 幹雄・KC Biplab・森 健・片山 佳樹・岸村 顕広
    • 学会等名
      第11回バイオ関連化学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] コンプレックスコアセルベートにおけるナノ構造の構築および物性との相関関係の解明2017

    • 著者名/発表者名
      濱田 祐次朗・檜垣勇次・小椎尾 謙・高原 淳・森 健・片山 佳樹・岸村 顕広
    • 学会等名
      第66回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 標的組織送達後の機能発現に向けたPEG化ポリイオンコンプレックスナノ粒子の細胞取り込み挙動制御:その粒子形態・PEG鎖長依存性2017

    • 著者名/発表者名
      松葉弘晃、唐ヘン敏、小川敦嗣、森健、片山佳樹、岸村顕広
    • 学会等名
      平成29年度高分子学会九州支部特別講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 双親水性ブロック共重合体を用いたいナノ構造化コアセルベートへの機能性ナノ粒子の部位選択的導入2017

    • 著者名/発表者名
      濱田 祐次朗、尚山 堅士郎、森 健、片山 佳樹、岸村 顕広
    • 学会等名
      第27回日本MRS年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] ブロック共重合体を用いたナノ構造化コアセルベートの設計とミクロな構造とマクロな物性の相関関係の解明2017

    • 著者名/発表者名
      濱田祐次朗、檜垣勇次、小椎尾 謙、高原 淳、森 健、片山佳樹、岸村顕広
    • 学会等名
      第27回日本MRS年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 高分子電解質との複合コアセルベート形成に基づくタンパク質の特異な自己組織化挙動2017

    • 著者名/発表者名
      寺内 幹雄、Biplab KC、森 健、片山 佳樹、岸村 顕広
    • 学会等名
      第27回日本MRS年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 粘膜バリア突破を目指した膜機能強化型PEG化ポリマーベシクルの開発2017

    • 著者名/発表者名
      小川敦嗣、唐 ヘン敏、森健、片山佳樹、岸村顕広
    • 学会等名
      第27回日本MRS年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 標的組織送達後の機能発現を指向したPEG化ポリイオンコンプレックスナノ粒子の細胞取り込み挙動制御:その粒子形態とPEG鎖長への依存性評価2017

    • 著者名/発表者名
      松葉弘晃、小川敦嗣、唐 ヘン敏、山崎北斗、森健、片山佳樹、岸村顕広
    • 学会等名
      第27回日本MRS年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Development of functionalized PEGylated polymer vesicles for overcoming the mucosal barrier2017

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Ogawa, Hengmin Tang, Takeshi Mori, Yoshiki Katayama , Akihiro Kishimura
    • 学会等名
      The 2nd International Symposium on Biofunctional Chemistry (ISBC2017),
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Study on functional biomolecule incorporation in complex coacervates using PEG-based block copolymers2017

    • 著者名/発表者名
      Mikio Terauchi, Biplab KC, Takeshi Mori, Yoshiki Katayama, Akihiro Kishimura
    • 学会等名
      The 2nd International Symposium on Biofunctional Chemistry (ISBC2017),
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [図書] 高分子ベシクルを用いた新しいDDS材料の開発(4章第7節)、生体吸収性材料の開発と安全性評価2017

    • 著者名/発表者名
      岸村顕広
    • 総ページ数
      465
    • 出版者
      技術情報協会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [備考] 九州大学大学院工学研究院 応用化学部門分子教室(片山研)

    • URL

      http://www.chem.kyushu-u.ac.jp/~katayama/

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] 九州大学工学研究院応用化学部門(分子) 片山研究室

    • URL

      http://www.chem.kyushu-u.ac.jp/~katayama/

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [備考] 九州大学大学院工学研究院応用化学部門(分子)片山研究室

    • URL

      http://www.chem.kyushu-u.ac.jp/~katayama/

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2017-07-21   更新日: 2022-12-28  

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