原虫への増殖抑制効果を高めるアミノ酸被膜金属ナノ粒子の開発

• 研究課題/領域番号: 19K22940
• 研究種目: 挑戦的研究(萌芽)
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 中区分90:人間医工学およびその関連分野
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 加藤 健太郎 東北大学, 農学研究科, 教授 (30401178)
• 研究期間 (年度): 2019-06-28 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円); 2020年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円); 2019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: 金属ナノ粒子 / アミノ酸被膜 / 原虫 / 増殖抑制効果 / アミノ酸被膜金属ナノ粒子 / トキソプラズマ

研究開始時の研究の概要

本研究ではトキソプラズマを寄生虫のモデルとして使用する。金属ナノ粒子としては、白金、金、銀の2種の合金、アミノ酸被膜した金属ナノ粒子を使用する。具体的には以下の項目について研究を行う。
(i)原虫感染細胞におけるアミノ酸被膜金属ナノ粒子の原虫増殖阻害効果の解析
(ii)金属ナノ粒子の哺乳類細胞（宿主細胞）への細胞毒性の解析
(iii)原虫のシスト（休眠型虫体）に対するナノ粒子の効果の解析
(iv)金属ナノ粒子の原虫増殖抑制メカニズムの解析

研究成果の概要

トキソプラズマ症は、妊婦の感染により流産や胎児の脳症等の先天性感染症を、エイズ患者等には重篤な症状をもたらすことがある人獣共通感染症である。現状、治療のための薬剤は限られており、薬価の高騰もあり、代替薬が求められている。これまでに研究代表者は、金属ナノ粒子が特異的にトキソプラズマの増殖阻止に働くことを明らかとしてきた。今回、金属ナノ粒子の表面にアミノ酸を被膜することで、トキソプラズマへの増殖阻止作用が増大することを明らかとした。トリプトファン被膜金属ナノ粒子の抗原虫作用には、酸化ストレスや低酸素誘導因子の調節によるキヌレニン経路の活性化等のトリプトファン代謝経路が関わっていることがわかった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

トキソプラズマ症には全世界人口の約3割が潜伏感染状態と推定され、世界で広く分布しているが、現状のトキソプラズマ治療のための薬剤は限られていることから、代替薬が求められている。一方で、ナノテクノロジーの発展により同技術の医療への利用の可能性が期待され、様々な疾患に対する将来的な治療方法の１つとして研究が進められている。本研究の成果は、金属ナノ粒子を基にした新規の抗トキソプラズマ薬としての可能性だけでなく、抗原虫作用の分子メカニズムの解明に向けた新たな知見を提供する。粒子の大きさ、他の特性を変化させることで医学応用が図られ、特に活性酸素種の生成を促進することで病原体の殺傷に効果がある可能性がある。

研究成果

• [国際共同研究] Landmark University(ナイジェリア)
• [国際共同研究] LANDMARK UNIVERSITY(ナイジェリア)
• [国際共同研究] 内モンゴル民族大学(中国)
• [国際共同研究] LANDMARK UNIVERSITY(ナイジェリア)
• [雑誌論文] The anti-parasite action of imidazole derivatives likely involves oxidative stress but not HIF-1α signaling (2021)
  • 著者名/発表者名: Adeyemi Oluyomi Stephen、Eseola Abiodun Omokehinde、Plass Winfried、Kato Kentaro、Otuechere Chiagoziem A.、Awakan Oluwakemi Josephine、Atolani Olubunmi、Otohinoyi David Adeiza、Elebiyo Tobiloba Christiana、Evbuomwan Ikponmwosa Owen
  • 雑誌名: Chemico-Biological Interactions 巻: 349 ページ: 109676-109676
  • DOI: 10.1016/j.cbi.2021.109676
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] New Series of Imidazoles Showed Promising Growth Inhibitory and Curative Potential Against Trypanosoma Infection. (2021)
  • 著者名/発表者名: 2)Adeyemi OS, Molefe-Nyembe NI, Eseola AO, Plass W, Shittu OK, Yunusa IO, Atolani O, Evbuomwan IO, Awakan OJ, Suganuma K, Kato K
  • 雑誌名: Yale J Biol Med. 巻: 94 ページ: 199-207
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Screening of compound libraries for inhibitors of Toxoplasma growth and invasion (2020)
  • 著者名/発表者名: Han Yongmei、Adeyemi Oluyomi Stephen、Kabir Mohammad Hazzaz Bin、Kato Kentaro
  • 雑誌名: Parasitology Research 巻: 119 号: 5 ページ: 1675-1681
  • DOI: 10.1007/s00436-020-06673-9
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Imidazole derivatives as antiparasitic agents and use of molecular modeling to investigate the structure?activity relationship (2020)
  • 著者名/発表者名: Adeyemi Oluyomi Stephen、Eseola Abiodun Omokehinde、Plass Winfried、Atolani Olubunmi、Sugi Tatsuki、Han Yongmei、Batiha Gaber El-saber、Kato Kentaro、Awakan Oluwakemi Josephine、Olaolu Tomilola Debby、Nwonuma Charles Obiora、Alejolowo Omokolade、Owolabi Akinyomade、Rotimi Damilare、Kayode Omowumi Titilola
  • 雑誌名: Parasitology Research 巻: 119 号: 6 ページ: 1925-1941
  • DOI: 10.1007/s00436-020-06668-6
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Nullscript inhibits Cryptosporidium and Toxoplasma growth (2020)
  • 著者名/発表者名: Murakoshi Fumi、Bando Hironori、Sugi Tatsuki、Adeyemi Oluyomi Stephen、Nonaka Motohiro、Nakaya Takaaki、Kato Kentaro
  • 雑誌名: International Journal for Parasitology: Drugs and Drug Resistance 巻: 14 ページ: 159-166
  • DOI: 10.1016/j.ijpddr.2020.10.004
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 運動能の系統樹 : 生命の系統樹における運動システム進化についての提案 (2020)
  • 著者名/発表者名: M Miyata, R C Robinson, T QP Uyeda, Y Fukumori, S Fukushima, S Haruta, M Homma, K Inaba, M Ito, C Kaito, K Kato, TKenri, Y Kinosita, S Kojima, T Minamino, H Mori, S Nakamura, D Nakane, K Nakayama, M Nishiyama, S Shibata, K Shimabukuro, M Tamakoshi, A Taoka, Y Tashiro, ITulum, HiWada, K Wakabayashi
  • 雑誌名: Genes to Cells 巻: 25 号: 1 ページ: 6-21
  • DOI: 10.1111/gtc.12737
  • NAID: 130007881664
  • URL: https://ocu-omu.repo.nii.ac.jp/records/2019864
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Nanoparticles show potential to retard bradyzoites in vitro formation of Toxoplasma gondii (2019)
  • 著者名/発表者名: Adeyemi Oluyomi Stephen、Murata Yuho、Sugi Tatsuki、Han Yongmei、Kato Kentaro
  • 雑誌名: Folia Parasitologica 巻: 66
  • DOI: 10.14411/fp.2019.001
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] The pathogenesis and clinical manifestations of and anti-parasitic drug development for malaria and toxoplasmosis. (2021)
  • 著者名/発表者名: Kentaro Kato
  • 学会等名: The symposium of the Korean society for parasitology 2021
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ヒトの脳神経細胞内におけるトキソプラズマのステージ変換メカニズムの解明 (2020)
  • 著者名/発表者名: 伴戸寛徳、福田康弘、加藤健太郎
  • 学会等名: 第89回日本寄生虫学会大会
• [学会発表] ヒトの脳細胞における宿主-トキソプラズマ間相互作用の解明 (2020)
  • 著者名/発表者名: 伴戸寛徳、福田康弘、山本雅裕、加藤健太郎
  • 学会等名: 第163回日本獣医学会
  • 招待講演
• [図書] 「JVPA DIGEST」 原虫の感染・増殖メカニズムと抗原虫薬の開発について (2020)
  • 著者名/発表者名: 加藤健太郎
  • 総ページ数: 43
  • 出版者: 公益社団法人 日本動物用医薬品協会
  • ISBN: 4820494171
• [図書] 金属ナノ粒子の抗原虫効果とアミノ酸被膜による向上「BIO INDUSTRY」 (2019)
  • 著者名/発表者名: 加藤健太郎
  • 総ページ数: 90
  • 出版者: シーエムシー出版
• [備考] 東北大学大学院農学研究科動物環境管理学分野のホームページ
  • URL: https://www.agri.tohoku.ac.jp/health/index.html
• [備考] 東北大学大学院農学研究科動物環境システム学分野のホームページ
  • URL: https://www.agri.tohoku.ac.jp/health/index.html
• [備考] https://www.agri.tohoku.ac.jp/health/index.html