新規骨親和性ナノ粒子の開発とがん骨転移特異的創薬への展開

• 研究課題/領域番号: 18K19656
• 研究種目: 挑戦的研究(萌芽)
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 中区分57:口腔科学およびその関連分野
• 研究機関: 松本歯科大学
• 研究代表者: 平賀 徹 松本歯科大学, 歯学部, 教授 (70322170)
• 研究分担者: 岩崎 泰彦 関西大学, 化学生命工学部, 教授 (90280990)
• 研究期間 (年度): 2018-06-29 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円); 2020年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円); 2019年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円); 2018年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: がん / 骨転移 / 骨親和性ナノ粒子

研究成果の概要

本研究では、高い骨親和性と網内系細胞による捕捉回避が期待される新規ナノ粒子を作成し、がん骨転移に対する作用について検討した。その結果、PMB-PEPナノ粒子はin vitroでは高い骨親和性を示す一方、in vivoでは骨組織への集積能は十分ではなかった。そこで、PEPの代わりにビスフォスフォネート製剤（アレンドロネート）を付加したPMBAナノ粒子を作成した。PMBAナノ粒子はin vivoで骨組織への高い集積が認められ、また、抗がん剤（ドセタキセル）を付加したPMBAナノ粒子は骨転移を著明に抑制した。以上の結果から、PMBAナノ粒子のがん骨転移特異的創薬への応用の可能性が示唆された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は未だ根治的な治療法が確立されていないがんの骨転移に対する革新的な治療法を提供すべく立案されたものである。本研究で開発されたナノ粒子は、①がん化学療法薬の骨転移特異的薬物送達、②ナノ粒子の送達効率を低下させることが問題視されている網内系細胞への捕捉の回避、を可能とした画期的な発明である。また、抗がん剤を付加することで、マウスモデルにおいて骨転移に対する有効性が示されたことから、今後の臨床応用が期待される。

研究成果

• [雑誌論文] Particle-stabilized oil-in-water emulsions as a platform for topical lipophilic drug delivery. (2021)
  • 著者名/発表者名: Hiranphinyophat S, Otaka A, Asaumi Y, Fujii S, Iwasaki Y
  • 雑誌名: Colloids Surf B Biointerfaces 巻: 197 ページ: 111423-111423
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sensitive and selective methanol biosensor using two-enzyme cascade reaction and fluorometry for non-invasive assessment of intestinal bacteria activity. (2021)
  • 著者名/発表者名: Toma K, Iwasaki K, Arakawa T, Iwasaki Y, Mitsubayashi K
  • 雑誌名: Biosens Bioelectron 巻: 181 ページ: 113136-113136
  • 査読あり
• [雑誌論文] Control of Structural Coloration by Natural Sunlight Irradiation on a Melanin Precursor Polymer Inspired by Skin Tanning. (2021)
  • 著者名/発表者名: Okoshi T, Iwasaki T, Takahashi S, Iwasaki Y, Kishikawa K, Kohri M
  • 雑誌名: Biomacromolecules 巻: － 号: 4 ページ: 1730-1738
  • DOI: 10.1021/acs.biomac.1c00161
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bone mineral affinity of polyphosphodiesters. (2020)
  • 著者名/発表者名: Iwasaki Y
  • 雑誌名: Molecules 巻: 25 号: 3 ページ: 758-758
  • DOI: 10.3390/molecules25030758
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Surfaces immobilized with oligo-prolines prevent protein adsorption and cell adhesion. (2020)
  • 著者名/発表者名: Noguchi Y, Iwasaki Y, Ueda M, Kakinoki S
  • 雑誌名: J Mater Chem B 巻: 8 号: 11 ページ: 2233-2237
  • DOI: 10.1039/d0tb00051e
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bone-targeting phospholipid polymers to solubilize the lipophilic anticancer drug. (2020)
  • 著者名/発表者名: Otaka A, Yamaguchi T, Saisho R, Hiraga T, Iwasaki Y
  • 雑誌名: J Biomed Mater Res A 巻: 108 号: 10 ページ: 2090-2099
  • DOI: 10.1002/jbm.a.36968
  • NAID: 120007028170
  • 査読あり
• [雑誌論文] Protein patterning with antifouling polymer gel platforms generated using visible light irradiation. (2020)
  • 著者名/発表者名: Iwasaki Y, Bunuasunthon S, Hoven VP
  • 雑誌名: Chem Commun (Camb) 巻: 56 号: 41 ページ: 5472-5475
  • DOI: 10.1039/d0cc02092c
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Development of novel surface coating composed of MDPB and MPC with dual functionality of antibacterial activity and protein repellency (2020)
  • 著者名/発表者名: Thongthai Pasiree、Kitagawa Haruaki、Kitagawa Ranna、Hirose Nanako、Noree Susita、Iwasaki Yasuhiko、Imazato Satoshi
  • 雑誌名: Journal of Biomedical Materials Research Part B: Applied Biomaterials 巻: 108 号: 8 ページ: 3241-3249
  • DOI: 10.1002/jbm.b.34661
  • 査読あり
• [雑誌論文] Skin ethanol gas measurement system with a biochemical gas sensor and gas concentrator toward monitoring of blood volatile compounds (2020)
  • 著者名/発表者名: Arakawa Takahiro、Aota Takashi、Iitani Kenta、Toma Koji、Iwasaki Yasuhiko、Mitsubayashi Kohji
  • 雑誌名: Talanta 巻: 219 ページ: 121187-121187
  • DOI: 10.1016/j.talanta.2020.121187
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ultra-Sensitive Isopropanol Biochemical Gas Sensor (Bio-Sniffer) for Monitoring of Human Volatiles. (2020)
  • 著者名/発表者名: Chien PJ, Suzuki T, Ye M, Toma K, Arakawa T, Iwasaki Y, Mitsubayashi K
  • 雑誌名: Sensors (Basel) 巻: 20 号: 23 ページ: 6827-6827
  • DOI: 10.3390/s20236827
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Bone metastasis: interaction between cancer cells and bone microenvironment. (2019)
  • 著者名/発表者名: Hiraga T
  • 雑誌名: J Oral Biosci 巻: 61 号: 2 ページ: 95-98
  • DOI: 10.1016/j.job.2019.02.002
  • 査読あり
• [雑誌論文] Parathyroid Hormone Shifts Cell Fate of a Leptin Receptor-Marked Stromal Population from Adipogenic to Osteoblastic Lineage. (2019)
  • 著者名/発表者名: Yang M, Arai A, Udagawa N, Zhao L, Nishida D, Murakami K, Hiraga T, Takao-Kawabata R, Matsuo K, Komori T, Kobayashi Y, Takahashi N, Isogai Y, Ishizuya T, Yamaguchi A, Mizoguchi T
  • 雑誌名: J Bone Miner Res 巻: 34 号: 10 ページ: 1952-1963
  • DOI: 10.1002/jbmr.3811
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Stromal fibroblasts induce metastatic tumor cell clusters via epithelial-mesenchymal plasticity. (2019)
  • 著者名/発表者名: Matsumura Y, Ito Y, Mezawa Y, Sulidan K, Daigo Y, Hiraga T, Mogushi K, Wali N, Suzuki H, Itoh T, Miyagi Y, Yokose T, Shimizu S, Takano A, Terao Y, Saeki H, Ozawa M, Abe M, Takeda S, Okumura K, Habu S, Hino O, Takeda K, Hamada M, Orimo A.
  • 雑誌名: Life Sci Alliance 巻: 2(4):e201900425. 号: 4 ページ: 1-24
  • DOI: 10.26508/lsa.201900425
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Immobilization of polyphosphoesters on poly(ether ether ketone) (PEEK) for facilitating mineral coating (2019)
  • 著者名/発表者名: Shun Kunomura, Yasuhiko Iwasaki
  • 雑誌名: J. Biomater. Sci., Polym. Edn. 巻: in press 号: 10 ページ: 861-876
  • DOI: 10.1080/09205063.2019.1595305
  • 査読あり
• [雑誌論文] Surface grafting polyphosphoesters on cellulose nanocrystals to improve the emulsification efficacy. (2019)
  • 著者名/発表者名: Hiranphinyophat S, Asaumi Y, Fujii S, Iwasaki Y
  • 雑誌名: Langmuir 巻: 35 号: 35 ページ: 11443-11451
  • DOI: 10.1021/acs.langmuir.9b01584
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thermally assisted generation of protein-poly(ethylene sodium phosphate) conjugates with high mineral affinity (2019)
  • 著者名/発表者名: Suita Norte, Yasuhiko Iwasaki
  • 雑誌名: ACS Omega 巻: 4 号: 2 ページ: 3398-3404
  • DOI: 10.1021/acsomega.8b03585
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Label-free specific detection and collection of c-reactive protein using zwitterionic phosphorylcholine-polymer-protected magnetic nanoparticles. (2019)
  • 著者名/発表者名: Iwasaki S, Kawasaki H, Iwasaki Y
  • 雑誌名: Langmuir 巻: 35 号: 5 ページ: 1749-1755
  • DOI: 10.1021/acs.langmuir.8b01007
  • 査読あり
• [雑誌論文] Real-time monitoring of skin ethanol gas by a high-sensitivity gas phase biosensor (bio-sniffer) for the non-invasive evaluation of volatile blood compounds. (2019)
  • 著者名/発表者名: Arakawa T, Suzuki T, Tsujii M, Iitani K, Chien PJ, Ye M, Toma K, Iwasaki Y, Mitsubayashi K
  • 雑誌名: Biosens Bioelectron 巻: 129 ページ: 245-253
  • DOI: 10.1016/j.bios.2018.09.070
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Zwitterionic interfaces: concepts and emerging applications special issue. (2019)
  • 著者名/発表者名: Jiang S, Ishihara K, Iwasaki Y, Vancso J
  • 雑誌名: Langmuir 巻: 35 号: 5 ページ: 1055-1055
  • DOI: 10.1021/acs.langmuir.8b04183
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Surface modification of macrophages with nucleic acid aptamers for enhancing the immune response against tumor cells. (2019)
  • 著者名/発表者名: Sugimoto S, Iwasaki Y
  • 雑誌名: Bioconjug Chem 巻: 印刷中 号: 12 ページ: 4160-4167
  • DOI: 10.1021/acs.bioconjchem.8b00793
  • 査読あり
• [雑誌論文] Decreased sensory nerve excitation and bone pain associated with mouse Lewis lung cancer in TRPV1-deficient mice. (2018)
  • 著者名/発表者名: Wakabayashi H, Wakisaka S, Hiraga T, Hata K, Nishimura R, Tominaga M, Yoneda T.
  • 雑誌名: J Bone Miner Metab 巻: 36(3) 号: 3 ページ: 274-285
  • DOI: 10.1007/s00774-017-0842-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] Expression and localization of CRAMP in rat tooth germ and during reparative dentin formation (2018)
  • 著者名/発表者名: Horibe K, Hosoya A, Hiraga T, Nakamura H
  • 雑誌名: Clin Oral Invest 巻: － 号: 7 ページ: 2559-2566
  • DOI: 10.1007/s00784-018-2353-x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hypoxic microenvironment and metastatic bone disease. (2018)
  • 著者名/発表者名: Hiraga T
  • 雑誌名: Int J Mol Sci 巻: 19 号: 11 ページ: 3523-3523
  • DOI: 10.3390/ijms19113523
  • NAID: 120006771435
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Fiber-Optic Bio-sniffer (Biochemical Gas Sensor) Using Reverse Reaction of Alcohol Dehydrogenase for Exhaled Acetaldehyde (2018)
  • 著者名/発表者名: Iitani Kenta、Chien Po-Jen、Suzuki Takuma、Toma Koji、Arakawa Takahiro、Iwasaki Yasuhiko、Mitsubayashi Kohji
  • 雑誌名: ACS Sensors 巻: 3 号: 2 ページ: 425-431
  • DOI: 10.1021/acssensors.7b00865
  • 査読あり
• [雑誌論文] Establishment and characterization of a C57BL/6 mouse model of bone metastasis of breast cancer. (2018)
  • 著者名/発表者名: Hiraga T, Ninomiya T
  • 雑誌名: J Bone Miner Metab 巻: － 号: 2 ページ: 235-242
  • DOI: 10.1007/s00774-018-0927-y
  • 査読あり
• [学会発表] Bone targeting phospholipid polymers to solubilize lipophilic anticancer drugs. (2020)
  • 著者名/発表者名: Otaka A, Yamaguchi T, Saisho R, Hiraga T, Iwasaki Y
  • 学会等名: 11th World Biomaterials Congress
  • 国際学会
• [学会発表] 修復象牙質形成過程における古典的Wnt シグナルの組織学的検討 (2019)
  • 著者名/発表者名: 原 弥革力、堀部寛治、平賀 徹、中村浩彰
  • 学会等名: 第88回松本歯科大学学会総会
• [学会発表] 古典的Wnt シグナルによるデンティンブリッジ形成機構の解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 原 弥革力、堀部寛治、平賀 徹、中村浩彰
  • 学会等名: 第61回歯科基礎医学会学術大会
• [学会発表] C57BL/6マウスを用いた新規乳がん骨転移モデルの開発 (2019)
  • 著者名/発表者名: 平賀 徹、二宮 禎
  • 学会等名: 第37回日本骨代謝学会学術集会
• [学会発表] Analysis of PTH-induced osteoblastic differentiation from BM-MCSs. (2018)
  • 著者名/発表者名: 楊 孟雨、荒井 敦、宇田川信之、平賀 徹、小林泰浩、髙橋直之、溝口利英
  • 学会等名: 第4回日本骨免疫学会
• [学会発表] デンティンブリッジ形成過程における古典的Wnt シグナルの役割 (2018)
  • 著者名/発表者名: 原 弥革力、堀部寛治、平賀 徹、中村浩彰
  • 学会等名: 第60回歯科基礎医学会学術大会
• [学会発表] C57BL/6マウスを用いた新規乳がん骨転移モデルの開発と病態解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 平賀 徹
  • 学会等名: 第77回日本癌学会学術総会