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光増感分子の高効率光熱変換の探求とセラノスティクスへの応用

研究課題

研究課題/領域番号 20H02811
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分35030:有機機能材料関連
研究機関京都大学

研究代表者

三木 康嗣  京都大学, 工学研究科, 准教授 (60422979)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円)
2022年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2021年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2020年度: 8,060千円 (直接経費: 6,200千円、間接経費: 1,860千円)
キーワード光音響 / フタロシアニン / 刺激応答性 / 造影剤 / 腫瘍 / イメージング / 近赤外色素 / 光増感 / 光熱変換 / 光増感剤 / セラノスティクス
研究開始時の研究の概要

光照射を用いるがんの可視化と治療は、患者への負担が小さいことから重要な医学的手法として注目されている。本課題では光照射エネルギーを効率良く熱として放出できる近赤外色素材料の開発を目指す。色素の凝集状態を制御することで、効率良く光熱変換できる材料を創製し、光音響撮像法と光熱療法、光免疫療法を利用した腫瘍の可視化と治療に資する光増感剤を開発する。また、腫瘍近傍の特殊な環境を識別し、腫瘍組織でのみ効率良く光増感能を示す機能性材料の創製も目指す。

研究成果の概要

本課題ではフタロシアニンの集積化による効果的に光音響信号を発する高性能光音響造影剤の創製を目指した。特に、腫瘍特異的に構造変化し、光音響信号を発するような工夫を施すことで高コントラストに腫瘍を可視化できる造影剤開発を目指した。研究期間内を通して、腫瘍近傍で過剰発現しているプロテアーゼに応答し光音響信号強度を増大させる造影剤、腫瘍部位に蓄積した造影剤に外部から低侵襲な光照射を行うことで信号強度を増大させる造影剤の開発に成功した。患者への負担が少なく、また高コントラストに腫瘍部位を可視化できる手段を提唱することに成功した。化合物の毒性を精査することで人体への応用に展開できる成果である。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本課題では、腫瘍近傍で過剰発現する酵素や外部からの光照射など刺激に応答し光音響信号を増大させる造影剤の開発に取り組んだ。これまでに報告されている造影剤は常に光音響信号を発するものが多く、体内を循環している間に血管や正常組織に滞留する造影剤から発せられる信号が問題となっていたが、開発した刺激応答性造影剤は次世代機能性造影剤として機能することが確信される。人体に適応できるかどうか確認し早急に実用化することが次の課題であるが、副作用を大きく軽減できる造影剤開発の一歩となる成果である。

報告書

(5件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果発表報告書
  • 研究成果

    (51件)

すべて 2023 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (10件) (うち国際共著 6件、 査読あり 10件) 学会発表 (38件) (うち招待講演 1件) 図書 (1件) 産業財産権 (2件)

  • [雑誌論文] Photoacoustic Signal Enhancement of Al- and Si-Phthalocyanines Caused by Photoinduced Cleavage of Water-Soluble Axial Ligand2023

    • 著者名/発表者名
      Kohei Nogita, Koji Miki, Naoto Imaizumi, Masahiro Oe, Huiying Mu, and Kouichi Ohe
    • 雑誌名

      Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry

      巻: 438 ページ: 114547-114547

    • DOI

      10.1016/j.jphotochem.2023.114547

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Steric Control in Activator-Induced Nucleophilic Quencher Detachment-Based Probes: High-Contrast Imaging of Aldehyde Dehydrogenase 1A1 in Cancer Stem Cells2022

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Oe, Kanae Suzuki, Koji Miki,* Huiying Mu, and Kouichi Ohe
    • 雑誌名

      ChemPlusChem

      巻: 87 号: 11 ページ: 202200319-202200319

    • DOI

      10.1002/cplu.202200319

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Amphiphilic γ-cyclodextrin?fullerene complexes with photodynamic activity2022

    • 著者名/発表者名
      Miki Koji、Dan Zhang Zi、Kaneko Kaho、Kakiuchi Yui、Kojima Kentaro、Enomoto Akane、Oe Masahiro、Nogita Kohei、Murata Yasujiro、Harada Hiroshi、Ohe Kouichi
    • 雑誌名

      Materials Advances

      巻: 3 号: 1 ページ: 312-317

    • DOI

      10.1039/d1ma00743b

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] An activator-induced quencher-detachment-based turn-on probe with a cationic substrate moiety for acetylcholinesterase2022

    • 著者名/発表者名
      Oe Masahiro、Miki Koji、Masuda Akito、Nogita Kohei、Ohe Kouichi
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 58 号: 10 ページ: 1510-1513

    • DOI

      10.1039/d1cc05132f

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] MMP-2-Activatable Photoacoustic Tumor Imaging Probes Based on Al- and Si-Naphthalocyanines2021

    • 著者名/発表者名
      Miki Koji、Imaizumi Naoto、Nogita Kohei、Oe Masahiro、Mu Huiying、Huo Wenting、Harada Hiroshi、Ohe Kouichi
    • 雑誌名

      Bioconjugate Chemistry

      巻: 32 号: 8 ページ: 1773-1781

    • DOI

      10.1021/acs.bioconjchem.1c00266

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Dual-Stimuli-Responsive Probes for Detection of Ovarian Cancer Cells and Quantification of Both pH and Enzyme Activity2021

    • 著者名/発表者名
      Huo Wenting、Miki Koji、Tokunaga Daisuke、Mu Huiying、Oe Masahiro、Harada Hiroshi、Ohe Kouichi
    • 雑誌名

      Bulletin of the Chemical Society of Japan

      巻: 94 号: 8 ページ: 2068-2075

    • DOI

      10.1246/bcsj.20210168

    • NAID

      130008087844

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Deep-Red/Near-Infrared Turn-On Fluorescence Probes for Aldehyde Dehydrogenase 1A1 in Cancer Stem Cells2021

    • 著者名/発表者名
      Oe Masahiro、Miki Koji、Ueda Yoshifumi、Mori Yasuo、Okamoto Aoi、Funakoshi Yohei、Minami Hironobu、Ohe Kouichi
    • 雑誌名

      ACS Sensors

      巻: 6 号: 9 ページ: 3320-3329

    • DOI

      10.1021/acssensors.1c01136

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Aluminum naphthalocyanine conjugate as an MMP-2-activatable photoacoustic probe for in vivo tumor imaging2021

    • 著者名/発表者名
      Miki Koji、Imaizumi Naoto、Nogita Kohei、Oe Masahiro、Mu Huiying、Huo Wenting、Ohe Kouichi
    • 雑誌名

      Methods in enzymology

      巻: 657 ページ: 89-109

    • DOI

      10.1016/bs.mie.2021.07.001

    • ISBN
      9780323855303
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Substituted meso-vinyl-BODIPY as thiol-selective fluorogenic probes for sensing unfolded proteins in the endoplasmic reticulum2021

    • 著者名/発表者名
      Mu Huiying、Miki Koji、Kubo Takuya、Otsuka Koji、Ohe Kouichi
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 57 号: 14 ページ: 1818-1821

    • DOI

      10.1039/d0cc08160d

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] pH-Activatable Cyanine Dyes for Selective Tumor Imaging Using Near-Infrared Fluorescence and Photoacoustic Modalities2020

    • 著者名/発表者名
      Mu Huiying、Miki Koji、Harada Hiroshi、Tanaka Kouki、Nogita Kohei、Ohe Kouichi
    • 雑誌名

      ACS Sensors

      巻: 6 号: 1 ページ: 123-129

    • DOI

      10.1021/acssensors.0c01926

    • NAID

      120007183808

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] アルデヒド脱水素酵素応答性turn-on 型蛍光プローブを用いるがん幹細胞の可視化2022

    • 著者名/発表者名
      三木康嗣、麻植雅裕、鈴木叶瑛、山中大暉、植田誉志史、森泰生、岡本葵、船越洋平、南博信、大江浩一
    • 学会等名
      日本分子イメージング学会 第16回総会・学術集会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 金属フタロシアニンを用いたGSH 応答性turn-on 型PAI/PTT 用セラノスティック剤の開発2022

    • 著者名/発表者名
      菅原嵩弥、野北康平、三木康嗣、大江浩一
    • 学会等名
      日本分子イメージング学会 第16回総会・学術集会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 金属フタロシアニンを母骨格とする光音響プローブの光照射による軸配位子切断2022

    • 著者名/発表者名
      野北康平、三木康嗣、大江浩一
    • 学会等名
      日本分子イメージング学会 第16回総会・学術集会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 求核性ヒドロキシ基をもつALDH1A1 応答性turn-on 型蛍光プローブによるがん幹細胞イメージング2022

    • 著者名/発表者名
      山中大暉、麻植雅裕、鈴木叶瑛、三木康嗣、大江浩一
    • 学会等名
      日本分子イメージング学会 第16回総会・学術集会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] pH- and Esterase-Responsive Photoluminescent Probe for Cell Imaging2022

    • 著者名/発表者名
      Wenting Huo, Ayako Suzuki, Koji Miki, Kouichi Ohe
    • 学会等名
      日本分子イメージング学会 第16回総会・学術集会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Thiol-Selective Fluorogenic Probes Based on Vinyl-BODIPY Scaffold for Sensing Unfolded Proteins in Living Cells2022

    • 著者名/発表者名
      Huiying Mu, Koji Miki, Kouichi Ohe
    • 学会等名
      日本分子イメージング学会 第16回総会・学術集会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 近赤外光による金属フタロシアニンの軸配位子脱離を利用するアクティベータブル光音響造影剤の開発2022

    • 著者名/発表者名
      野北康平、三木康嗣、大江浩一
    • 学会等名
      第16回バイオ関連化学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] GSH応答性 turn-on型 PAI/PTT用セラノスティック剤の開発2022

    • 著者名/発表者名
      菅原嵩弥、野北康平、三木康嗣、大江浩一
    • 学会等名
      第16回バイオ関連化学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] がん細胞可視化のための刺激応答性分子プローブの開発と応用2022

    • 著者名/発表者名
      大江浩一・麻植雅裕・HUO Wenting・三木康嗣・MU Huiying
    • 学会等名
      有機合成化学研究所第37回講演会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 酵素活性と活性酸素種の検出を指向したデュアル応答性発光プローブの開発2022

    • 著者名/発表者名
      髙山公平 ・ 鈴木絢子 ・ Wenting Huo・ 森本崇 ・ Huiying Mu・ 三木康嗣 ・大江浩一
    • 学会等名
      日本化学会第103春季年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] アニオン性置換基を有する水溶性pH 応答型シアニン色素の開発2022

    • 著者名/発表者名
      Shuai Shao・ Huiying Mu・ 三木康嗣 ・ 大江浩一
    • 学会等名
      日本化学会第103春季年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] ニッケルフタロシアニンを用いたGSH応答性 turn-on型セラノスティック剤の開発2022

    • 著者名/発表者名
      菅原 嵩弥 ・ 野北 康平 ・ 三木 康嗣 ・ 大江 浩一
    • 学会等名
      日本化学会第103春季年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] アルデヒド脱水素酵素のisoform識別を指向したシアニン色素の開発2022

    • 著者名/発表者名
      三木 康輝・山中 大輝・Huiying Mu・三木 康嗣・大江 浩一
    • 学会等名
      日本化学会第103春季年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 求核性ヒドロキシ基をもつALDH1A1応答性 turn-on型蛍光プローブの開発2022

    • 著者名/発表者名
      山中 大暉、麻植 雅裕、鈴木 叶瑛、三木 康嗣、大江 浩一
    • 学会等名
      日本化学会第102春季年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 活性酸素種と pH変化の検出を指向したデュアル応答性発光プローブの開発2022

    • 著者名/発表者名
      森本 崇、Wenting Huo、三木 康嗣、大江浩一
    • 学会等名
      日本化学会第102春季年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] がん幹細胞の可視化を指向した二種類の酵素に応答する turn-on型蛍光イメージングプローブの開発2022

    • 著者名/発表者名
      鈴木叶瑛、麻植雅裕、三木康嗣、大江浩一
    • 学会等名
      日本化学会第102春季年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 酸化型ニッケルフタロシアニンを用いたGSH応答性 PAI/PTTセラノスティック剤の開発2022

    • 著者名/発表者名
      菅原 嵩弥、野北 康平、三木 康嗣、大江 浩一
    • 学会等名
      日本化学会第102春季年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Substituted meso-Vinyl-BODIPY as Thiol-Selective Fluorogenic Probes for Sensing Unfolded Proteins in Living Cells2022

    • 著者名/発表者名
      HUIYING MU, Koji Miki, Kouichi Ohe
    • 学会等名
      日本化学会第102春季年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] がん幹細胞蛍光イメージングのためのアルデヒド脱水素酵素応答性turn-on 型近赤外蛍光プローブの開発2021

    • 著者名/発表者名
      麻植雅裕、三木康嗣、植田誉志史、森泰生、大江浩一
    • 学会等名
      第15回日本分子イメージング学会総会・学術集会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 高コントラストにがん幹細胞を可視化するALDH1A1応答性turn-on型蛍光プローブの開発2021

    • 著者名/発表者名
      鈴木叶瑛、麻植雅裕、三木康嗣、大江浩一
    • 学会等名
      第15回日本分子イメージング学会総会・学術集会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 金属フタロシアニン類の軸配位子修飾による刺激応答性光音響プローブの開発2021

    • 著者名/発表者名
      野北康平、今泉直人、三木康嗣、大江浩一
    • 学会等名
      第15回日本分子イメージング学会総会・学術集会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] pH-Activatable Cyanine Dyes for Selective Tumor Imaging Using Near-Infrared Fluorescence and Photoacoustic Modalities2021

    • 著者名/発表者名
      Huiying Mu, Koji Miki, and Kouichi Ohe
    • 学会等名
      第15回日本分子イメージング学会総会・学術集会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Dual Stimuli-Responsive Small Molecular Probe for Simultaneous Measurement of pH and Enzyme Activity2021

    • 著者名/発表者名
      Wenting Huo, Koji Miki, Kouichi Ohe
    • 学会等名
      第15回日本分子イメージング学会総会・学術集会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] がん幹細胞を高コントラストに可視化するALDH1A1応答性turn-on型蛍光プローブの開発2021

    • 著者名/発表者名
      鈴木叶瑛、麻植雅裕、三木康嗣、大江浩一
    • 学会等名
      第41回有機合成若手セミナー 明日の有機合成を担う人のために
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 光または酵素による軸配位子の切断を利用するアクティベータブル光音響造影剤の開発2021

    • 著者名/発表者名
      野北康平、今泉直人、三木康嗣、大江浩一
    • 学会等名
      第41回有機合成若手セミナー 明日の有機合成を担う人のために
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 刺激応答性発光色素元素ブロックの合成と酵素活性およびチオール類の検出2021

    • 著者名/発表者名
      三木 康嗣、 穆 慧瑩、麻植 雅裕、大江 浩一
    • 学会等名
      第70回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 高コントラストながん幹細胞イメージングを指向した ALDH1A1応答性 turn-on型蛍光プローブの開発2021

    • 著者名/発表者名
      鈴木叶瑛、麻植雅裕、三木康嗣、大江浩一
    • 学会等名
      第15回バイオ関連化学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 金属フタロシアニン類の凝集を利用したアクティベータブル光音響造影剤の開発2021

    • 著者名/発表者名
      野北康平、今泉直人、三木康嗣、大江浩一
    • 学会等名
      第15回バイオ関連化学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] ALDH1A1応答性turn-on型蛍光プローブによる高コントラストながん幹細胞イメージング2021

    • 著者名/発表者名
      鈴木叶瑛、麻植雅裕、三木康嗣、大江浩一
    • 学会等名
      第11回CSJ化学フェスタ
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 金属フタロシアニン類を母骨格とするアクティベータブル光音響造影剤の開発2021

    • 著者名/発表者名
      野北康平、今泉直人、三木康嗣、大江浩一
    • 学会等名
      第11回CSJ化学フェスタ
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Dual-Stimuli-Responsive Probes for Simultaneous Detection of pH and Enzyme Activity2021

    • 著者名/発表者名
      Wenting Huo, Koji Miki, and Kouichi Ohe
    • 学会等名
      PacifiChem2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Detection, Isolation, and In Vivo Visualization of Cancer Stem Cell Utilizing Aldehyde Dehydrogenase-Responsive Turn-On Fluorescent Probes2021

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Oe, Koji Miki, Yoshifumi Ueda, Yasuo Mori, and Kouichi Ohe
    • 学会等名
      PacifiChem2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Development of Turn-on Fluorescent Probe for Cancer Stem Cell Imaging2021

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Oe, Kanae, Suzuki, Koji Miki, Kouichi Ohe
    • 学会等名
      PacifiChem2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Metallo-naphthalocyanines with hydrophilic axial ligand as enzyme-activatable photoacoustic contrast agents2021

    • 著者名/発表者名
      Kohei Nogita, Naoto Imaizumi, Koji Miki, Kouichi Ohe
    • 学会等名
      PacifiChem2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Development of Aldehyde Dehydrogenase-Responsive Turn-on Fluorescent Probe for Cancer Stem Cell Imaging2021

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Oe, Koji Miki, Kouichi Ohe
    • 学会等名
      PacifiChem2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 近赤外色素を用いるがんの可視化2021

    • 著者名/発表者名
      三木康嗣
    • 学会等名
      近畿化学協会機能性色素部会第103回例会講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 酵素応答性光増感中分子プローブを用いる酵素活性評価2020

    • 著者名/発表者名
      三木康嗣
    • 学会等名
      新学術領域「中分子戦略」取りまとめシンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 刺激に応答し発光する元素ブロック2020

    • 著者名/発表者名
      三木康嗣
    • 学会等名
      第2回EnChem会講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [図書] 未来を拓く多彩な色素材料2021

    • 著者名/発表者名
      三木康嗣、大江浩一(分担執筆)
    • 総ページ数
      212
    • 出版者
      化学同人
    • ISBN
      9784759814002
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [産業財産権] 新規化合物、細胞膜透過促進剤及び化合物の細胞膜内部への導入方法2023

    • 発明者名
      三木 康嗣、他12名
    • 権利者名
      京都大学、他3機関
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2023-146159
    • 出願年月日
      2023
    • 関連する報告書
      研究成果発表報告書
  • [産業財産権] 1.特定条件下で発光する化合物、および、該化合物を用いたがん幹細胞の検出方法2022

    • 発明者名
      三木康嗣,麻植雅裕,鈴木叶瑛,フゥイイン ムー,大江浩一,他3名
    • 権利者名
      国立大学法人京都大学、国立大学法人東海国立大学機構
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2022-211614
    • 出願年月日
      2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2025-03-27  

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