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生体内で長時間の酸素運搬効力を有するヘモグロビン小胞体の構築

研究課題

研究課題/領域番号 18500368
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 医用生体工学・生体材料学
研究機関早稲田大学

研究代表者

武岡 真司  早稲田大学, 理工学術院, 教授 (20222094)

研究分担者 武岡 真司  早稲田大学, 理工学術院, 教授 (20222094)
研究期間 (年度) 2006 – 2007
研究課題ステータス 完了 (2007年度)
配分額 *注記
2,080千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 180千円)
2007年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2006年度: 1,300千円 (直接経費: 1,300千円)
キーワードヘモグロビン / ヘモグロビン小胞体 / 人工酸素運搬体 / メト化 / チロシン / ペルオキシダーゼ / 過酸化水素 / 一酸化炭素化 / 人工臓器学 / 生体機能材料 / 薬物送達システム / 酵素化学 / 生体系類似化学 / 酵素とタンパク質
研究概要

酸素を可逆的に結合するヘモグロビン(Hb)をリン脂質二分子膜小胞体(リポソーム)に内包したヘモグロビン小胞体(HbV)は、人工酸素運搬体として機能する。しかし、Hbは中心鉄が2価から3価に酸化(メト化)すると酸素結合能力を失う。この現象には、結合酸素に電子が一個移ることによるメト化(自動酸化)と、生じた活性酸素(過酸化水素)による更なるメト化が連動して起こっている。我々は、(メトHb/L-チロシン)系が過酸化水素を速やかに消去することを見出している。本研究では、L-チロシンを基質とするメトHbのペルオキシゲナーゼ活性を利用した過酸化水素消去系がメト化の抑制に効果的であることを確認し、この機構を解明した。また、この系を内水相に組み込んだHbVでは、過酸化水素を連続添加してもメトHbの生成は大幅に抑制されることから機能を確認できた。このHbVを20mL/kgラットに投与したところ、従来のHbVでは半分メト化する時間が14時間であったのに対し、44時間まで延長できた。更に、チロシン以外の14種類の候補基質に関してフェリルヘモグロビンラジカルと基質の反応速度の測定するスクリーニングにて、トリプトファンなどインドール環とカルボキシル基を持っ誘導体にてチロシンを上回る効果が見出された。他方、一酸化炭素化Hb(HbCO)は自動酸化によるメト化が起こらない。そして、循環血液中で少しずつHbO2に変換される現象を利用すれば、部分HbCOからなるHbVのメト化を抑制しつつ酸素運搬能力の持続が期待できる。本研究では、部分HbCOのメト化率の推移を測定したところ、CO化率に関わらず残りのHbO_2からのメト化速度はほぼ同じであったので、HbCOからのCOの脱離に伴って緩やかにメト化が起こる系の構築が示唆された。以上より、この二つのアプローチを組み合わせるとin vivoでHbVのメト化を効果的に抑制できると思われる。

報告書

(3件)
  • 2007 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2006 実績報告書
  • 研究成果

    (21件)

すべて 2008 2007 2006 2005 その他

すべて 雑誌論文 (11件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (8件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Encapsulation of concentrated hemoglobin solution in phospholipid vesicles retards the reaction with NO, but not CO, by intracellular diffusion barrier2008

    • 著者名/発表者名
      Hiromi Sakai, Atsushi Sato, Kaoru Masuda, Shinji Takeoka, Eishun Tsuchida
    • 雑誌名

      J.Biol.Chem. 283

      ページ: 1508-1517

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 血液の仕組みと人工血液(血液代替物)へのアプローチ2008

    • 著者名/発表者名
      武岡真司、岡村陽介
    • 雑誌名

      化学と教育 56

      ページ: 260-263

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Science of Blood and Approach towards Artificial Blood(Blood Substitute)2008

    • 著者名/発表者名
      Shinji Takeoka, Yosuke Okamura
    • 雑誌名

      Chemistry and Education 56

      ページ: 260-263

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Encapsulation of Concentrated Hemoglobin Solution in Phospholipid Vesicles Retards the Reaction with NO,but Not CO, by Intracellular Diffusion Barrier2008

    • 著者名/発表者名
      H.Sakai, A.Sato, K.Masuda, S.Takeoka, E.Tsuchida
    • 雑誌名

      283

      ページ: 1508-1517

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Enzymatic elimination of hydrogen peroxide by a methemoglobin/L-tyrosine system2007

    • 著者名/発表者名
      Tomoyasu Atoji, Hirotaka Yatami, Motonari Aihara, Shinji Takeoka
    • 雑誌名

      Art.Cells Blood Subs.Biotech. 35

      ページ: 555-567

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Enzymatic elimination of hydrogen peroxide by a methemoglobin/L-tyrosine system2007

    • 著者名/発表者名
      Tomoyasu Atoji, Hirotaka Yatami, Motonari Aihara, Shinji Takeoka
    • 雑誌名

      Art.Cells Blood Subs.Biotech 35

      ページ: 555-567

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Enzymatic Elimination of Hydrogen Peroxide by a Methemoglobin/L-Tyrosine System2007

    • 著者名/発表者名
      T.Atoji, H.Yatami, M.Aihara, S.Takeoka
    • 雑誌名

      Artificial Cells, Blood Substitutes, and Biotechnology 35

      ページ: 555-567

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Enzymatic Elimination of Hydrogen Peroxide by a Methemoglobin/L-tyrosine System2007

    • 著者名/発表者名
      T.Atoji, H.Yatami, M.Aihara, S.Takeoka
    • 雑誌名

      Artificial Cells, Blood Substitutes, and Biotechnology submitted

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Hemoglobin Vesicles Containing Methemoglobin and 1-Tyrosine to Suppress Methemoglobin Formation in Vitro and in Vivo2006

    • 著者名/発表者名
      Tomoyasu Atoji, Motonari Aihara, Hiromi Sakai, Eishun Tsuchida, Shinji Takeoka
    • 雑誌名

      Bioconjugate Chemistry 17

      ページ: 1241-1245

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 「研究成果報告書概要(和文)」より2006

    • 著者名/発表者名
      本宮達也(監修)、武岡真司, 岡村陽介, 阿閉友保
    • 雑誌名

      “ファイバー"スーパーバイオバイオメティクス~近未来の新技術創成~動く臓器としての血液に学ぶ-人工赤血球・人工血小板への挑戦-",((株)エヌ・ティー・エス)

      ページ: 453-457

    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Fiber2006

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Motomiya(Supervisor), Shinji Takeoka, Yosuke Okamura, Tomoyasu Atoji
    • 雑誌名

      Super Biomimetics, Creation of New Technology in Near Future, "Lean from Blood as a Moving Organ ; Challange to create artificial red blood cells and artificial platelets(NTS(Tokyo))

      ページ: 453-457

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] 各種代用血漿剤(水溶性高分子)に分散させた人工赤血球(ヘモグロビン小胞体)とその血液混合系のレオロジー特性2007

    • 著者名/発表者名
      佐藤 敦, 酒井 宏水, 武岡 真司, 土田 英俊
    • 学会等名
      第56回高分子学会年次大会
    • 発表場所
      京都
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Rheological properties of hemoglobin vesicles suspended in a series of plasma substitute solutions2007

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Sato, Hiromi Sakai, Shinji Takeoka, Eishun Tsuchida
    • 発表場所
      北京
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] L-チロシンによるフェリルヘモグロビン還元反応の解析(1)2006

    • 著者名/発表者名
      阿閉友保, 相原源就, 土田英俊, 武岡真司
    • 学会等名
      日本化学会第86春季年会
    • 発表場所
      日本大学船橋キャンパス
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] L-チロシンによるフェリルヘモグロビン還元反応の解析(2)2006

    • 著者名/発表者名
      谷田海博孝, 阿閉友保, 土田英俊, 武岡真司
    • 学会等名
      日本化学会第86春季年会
    • 発表場所
      日本大学船橋キャンパス
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] L-チロシンによるフェリルヘモグロビンラジカル還元反応の解析とヘモグロビン小胞体への応用2006

    • 著者名/発表者名
      阿閉友保, 谷田海博孝, 相原源就, 武岡真司, 土田英俊
    • 学会等名
      第55回高分子学会年次大会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Analysis of the reduction of ferryl Hemoglobin by L-tyrosine(1)2006

    • 著者名/発表者名
      Tomoyasu Atoji, Motonari Aihara, Eishun Tsuchida, Shinji Takeoka
    • 学会等名
      The 83rd Spring Annual Meeting of the Chemical Society of Japan
    • 発表場所
      Nihon Univ.Funabashi
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Analysis of the reduction of ferryl Hemoglobin by L-tyrosine(2)2006

    • 著者名/発表者名
      Hirotaka Yatami, Tomoyasu Atoji, Eishun Tsuchida, Shinji Takeoka
    • 学会等名
      The 83rd Spring Annual Meeting of the Chemical Society of Japan
    • 発表場所
      Nihon Univ.Funabashi
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Analysis of the reduction of ferryl hemoglobin radical by L-tyrosine and application in hemologbinvesicles2005

    • 著者名/発表者名
      Tomoyasu Atoji, Hirotaka Yatami, Motonari Aihara, Shinji Takeoka, Eishun Tsuchida
    • 学会等名
      The 55th Annual Meeting, The Society of Polymer Science
    • 発表場所
      Nagoya Congress Center
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [備考] 「研究成果報告書概要(和文)」より

    • URL

      http://www.takeoka.biomed.sci.waseda.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [備考]

    • URL

      http://www.takeoka.biomed.sci.waseda.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書

URL: 

公開日: 2006-04-01   更新日: 2016-04-21  

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