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光誘起崩壊リポソーム(LiDL)の開発による新奇薬物送達手法の確立

研究課題

研究課題/領域番号 20K21482
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
審査区分 中区分47:薬学およびその関連分野
研究機関岡山大学

研究代表者

須藤 雄気  岡山大学, 医歯薬学域, 教授 (10452202)

研究分担者 山田 勇磨  北海道大学, 薬学研究院, 准教授 (60451431)
研究期間 (年度) 2020-07-30 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022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)
2022年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2021年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2020年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワードロドプシン / 光 / 生物物理 / pH / リポソーム / DDS / 薬物送達 / 物理系薬学
研究開始時の研究の概要

【目的】物理化学(代表者)と薬剤学(分担者・協力者)の融合による光誘起崩壊リポソーム:Light-induced Disruption of Liposomes(LiDL)の開発と、それに基づく新奇薬物送達手法の確立。【背景】狙った時間と場所に薬物を届け・働かせることは、薬学における大きな『夢』である。【計画】光受容タンパク質・ロドプシンとpH感受性ポリマーおよび任意の化合物(薬物)を内封させたリポソームを開発することで、時空間制御性に優れた『光』により、狙った時間・場所で薬物を放出させる新奇手法を確立する。【意義】薬学における『夢』の一つを叶える手法となり、大きな波及効果をもたらす。

研究成果の概要

本研究は、光誘起崩壊リポソーム:Light-induced Disruption of Liposomes(LiDL)の開発による新奇薬物送達手法の確立を目的として行った。具体的には、光駆動 H+ポンプ型ロドプシンとpH 感受性ポリマーを含むリポソームを作成した。その際に蛍光分子を内封させた。これに光を照射すると、リポソーム内の酸性化とそれに伴うpH 感受性ポリマーの形状変化がおこり、続いてリポソームの崩壊と化合物の放出がおこることを確認した。本手法は、時空間分解能に優れた光により薬物を放出させるという、新奇かつ独創性の高い薬物送達(DDS)手法になるものと期待される。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究により、異なる学術領域である物理化学(代表者)と薬剤学(分担者・協力者)の融合による光誘起崩壊リポソーム:Light-induced Disruption of Liposomes(LiDL)の開発と、それに基づく新奇薬物送達手法の確立が達成された。狙った時間と場所に薬物を届け・働かせることは、薬学における大きな『夢』であり、光を用いる本手法は、その『夢』の達成に向けての有用な手法として、薬学のみならず広く自然科学分野に大きな波及効果をもたらすものと期待される。

報告書

(4件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (45件)

すべて 2023 2022 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (30件) (うち国際共著 2件、 査読あり 23件、 オープンアクセス 20件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 2件、 招待講演 8件) 備考 (1件) 産業財産権 (5件) (うち外国 2件)

  • [国際共同研究] The Pennsylvania State University/Montana State University(米国)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] Identification of a Functionally Efficient and Thermally Stable Outward Sodium-Pumping Rhodopsin (<i>Be</i>NaR) from a Thermophilic Bacterium2023

    • 著者名/発表者名
      Kurihara Marie、Thiel Vera、Takahashi Hirona、Kojima Keiichi、Ward David M.、Bryant Donald A.、Sakai Makoto、Yoshizawa Susumu、Sudo Yuki
    • 雑誌名

      CHEMICAL & PHARMACEUTICAL BULLETIN

      巻: 71 号: 2 ページ: 154-164

    • DOI

      10.1248/cpb.c22-00774

    • ISSN
      0009-2363, 1347-5223
    • 年月日
      2023-02-01
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Detection of Membrane Potential-Dependent Rhodopsin Fluorescence Using Low-Intensity Light Emitting Diode for Long-Term Imaging2023

    • 著者名/発表者名
      Kawanishi Shiho、Kojima Keiichi、Shibukawa Atsushi、Sakamoto Masayuki、Sudo Yuki
    • 雑誌名

      ACS Omega

      巻: 8 号: 5 ページ: 4826-4834

    • DOI

      10.1021/acsomega.2c06980

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Structure and mechanism of oxalate transporter OxlT in an oxalate-degrading bacterium in the gut microbiota2023

    • 著者名/発表者名
      Jaunet-Lahary Titouan、Shimamura Tatsuro、Hayashi Masahiro、Nomura Norimichi、Hirasawa Kouta、Shimizu Tetsuya、Yamashita Masao、Tsutsumi Naotaka、Suehiro Yuta、Kojima Keiichi、Sudo Yuki、Tamura Takashi、Iwanari Hiroko、Hamakubo Takao、Iwata So、Okazaki Kei-ichi、Hirai Teruhisa、Yamashita Atsuko
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 14 号: 1 ページ: 1730-1730

    • DOI

      10.1038/s41467-023-36883-5

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Convergent evolution of animal and microbial rhodopsins2023

    • 著者名/発表者名
      Kojima Keiichi、Sudo Yuki
    • 雑誌名

      RSC Advances

      巻: 13 号: 8 ページ: 5367-5381

    • DOI

      10.1039/d2ra07073a

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Editorial: Forewords to the special issue “Recent advances in retinal protein research”2023

    • 著者名/発表者名
      Sudo Yuki、Terakita Akihisa、Kandori Hideki
    • 雑誌名

      Biophysics and Physicobiology

      巻: 20 号: Supplemental ページ: n/a

    • DOI

      10.2142/biophysico.bppb-v20.s001

    • ISSN
      2189-4779
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Introduction of Session 1, “Photochemistry of retinal proteins”2023

    • 著者名/発表者名
      Sudo Yuki
    • 雑誌名

      Biophysics and Physicobiology

      巻: 20 号: Supplemental ページ: n/a

    • DOI

      10.2142/biophysico.bppb-v20.s021

    • ISSN
      2189-4779
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      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 膜蛋白質の可溶化(抽出)(3)2023

    • 著者名/発表者名
      小島慧一、須藤雄気
    • 雑誌名

      蛋白質科学会アーカイブ

      巻: 16

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      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Mutations conferring SO42- pumping ability on the cyanobacterial anion pump rhodopsin and the resultant unique features of the mutant2022

    • 著者名/発表者名
      Yuhei Doi, Jo Watanabe, Rytota Nii, Takashi Tsukamoto, Makoto Demura, Yuki Sudo, Takashi Kikukawa
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 12 号: 1 ページ: 16422-16422

    • DOI

      10.1038/s41598-022-20784-6

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      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 光をくすりに~光でがん細胞を自滅させる新しいがん治療法への期待2022

    • 著者名/発表者名
      須藤雄気、小島慧一
    • 雑誌名

      MDB技術予測レポート

      巻: na

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      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] 0.0000000003%の奇跡2022

    • 著者名/発表者名
      須藤雄気
    • 雑誌名

      生物物理

      巻: 62 号: 1 ページ: 1-1

    • DOI

      10.2142/biophys.62.1

    • ISSN
      0582-4052, 1347-4219
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] 支部だより2022

    • 著者名/発表者名
      須藤 雄気
    • 雑誌名

      生物物理

      巻: 62 号: 5 ページ: 312-313

    • DOI

      10.2142/biophys.62.312

    • ISSN
      0582-4052, 1347-4219
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Expression of microbial rhodopsins in Escherichia coli and their extraction and purification using styrene-maleic acid copolymers2022

    • 著者名/発表者名
      Kojima Keiichi、Sudo Yuki
    • 雑誌名

      STAR Protocols

      巻: 3 号: 1 ページ: 101046-101046

    • DOI

      10.1016/j.xpro.2021.101046

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of an Outward Proton Pumping Rhodopsin with a New Record in Thermostability by Means of Amino Acid Mutations2022

    • 著者名/発表者名
      Yasuda Satoshi、Akiyama Tomoki、Kojima Keiichi、Ueta Tetsuya、Hayashi Tomohiko、Ogasawara Satoshi、Nagatoishi Satoru、Tsumoto Kouhei、Kunishima Naoki、Sudo Yuki、Kinoshita Masahiro、Murata Takeshi
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry B

      巻: 126 号: 5 ページ: 1004-1015

    • DOI

      10.1021/acs.jpcb.1c08684

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Phototriggered Apoptotic Cell Death (PTA) Using the Light-Driven Outward Proton Pump Rhodopsin Archaerhodopsin-32022

    • 著者名/発表者名
      Nakao Shin、Kojima Keiichi、Sudo Yuki
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 144 号: 9 ページ: 3771-3775

    • DOI

      10.1021/jacs.1c12608

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 光がくすりになる!?―ロドプシンによる生命機能の光操作2022

    • 著者名/発表者名
      須藤雄気、小島慧一
    • 雑誌名

      月刊「化学」

      巻: 77 ページ: 64-65

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [雑誌論文] 光+ロドプシン=くすり2022

    • 著者名/発表者名
      須藤雄気、小島慧一、川西志歩
    • 雑誌名

      フォトニクスニュース

      巻: 7 ページ: 153-158

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [雑誌論文] バイオマスを2倍にする新技術:ロドプシンを用いた緑藻クラミドモナスの生育制御2022

    • 著者名/発表者名
      小島慧一、長瀬友里恵、田村丞、須藤雄気
    • 雑誌名

      クリーンエネルギー

      巻: 31 ページ: 49-57

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      2021 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Microbial Rhodopsins as Multi-functional Photoreactive Membrane Proteins for Optogenetics2021

    • 著者名/発表者名
      Nakao Shin、Kojima Keiichi、Sudo Yuki
    • 雑誌名

      Biological & Pharmaceutical Bulletin

      巻: 44 号: 10 ページ: 1357-1363

    • DOI

      10.1248/bpb.b21-00544

    • NAID

      130008095840

    • ISSN
      0918-6158, 1347-5215
    • 年月日
      2021-10-01
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] An optogenetic assay method for electrogenic transporters using Escherichia coli co‐expressing light‐driven proton pump2021

    • 著者名/発表者名
      Hayashi Masahiro、Kojima Keiichi、Sudo Yuki、Yamashita Atsuko
    • 雑誌名

      Protein Science

      巻: 30 号: 10 ページ: 2161-2169

    • DOI

      10.1002/pro.4154

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Functional expression of the eukaryotic proton pump rhodopsin OmR2 in Escherichia coli and its photochemical characterization2021

    • 著者名/発表者名
      Kikuchi Masuzu、Kojima Keiichi、Nakao Shin、Yoshizawa Susumu、Kawanishi Shiho、Shibukawa Atsushi、Kikukawa Takashi、Sudo Yuki
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 11 号: 1 ページ: 14765-14765

    • DOI

      10.1038/s41598-021-94181-w

    • NAID

      120007147387

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Structure of a retinal chromophore of dark-adapted middle rhodopsin as studied by solid-state nuclear magnetic resonance spectroscopy2021

    • 著者名/発表者名
      Kawamura Izuru、Seki Hayato、Tajima Seiya、Makino Yoshiteru、Shigeta Arisu、Okitsu Takashi、Wada Akimori、Naito Akira、Sudo Yuki
    • 雑誌名

      Biophysics and Physicobiology

      巻: advpub 号: 0 ページ: 177-185

    • DOI

      10.2142/biophysico.bppb-v18.019

    • NAID

      130008072373

    • ISSN
      2189-4779
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Proton transfer pathway in anion channelrhodopsin-12021

    • 著者名/発表者名
      Tsujimura Masaki、Kojima Keiichi、Kawanishi Shiho、Sudo Yuki、Ishikita Hiroshi
    • 雑誌名

      eLife

      巻: 10

    • DOI

      10.7554/elife.72264

    • NAID

      120007183236

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Exploring the Retinal Binding Cavity of Archaerhodopsin-3 by Replacing the Retinal Chromophore With a Dimethyl Phenylated Derivative2021

    • 著者名/発表者名
      Tsuneishi Taichi、Takahashi Masataka、Tsujimura Masaki、Kojima Keiichi、Ishikita Hiroshi、Takeuchi Yasuo、Sudo Yuki
    • 雑誌名

      Frontiers in Molecular Biosciences

      巻: 8 ページ: 794948-794948

    • DOI

      10.3389/fmolb.2021.794948

    • NAID

      120007183231

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Further thermo‐stabilization of thermophilic rhodopsin from Thermus thermophilus JL ‐18 through engineering in extramembrane regions2021

    • 著者名/発表者名
      Akiyama Tomoki、Kunishima Naoki、Nemoto Sayaka、Kazama Kazuki、Hirose Masako、Sudo Yuki、Matsuura Yoshinori、Naitow Hisashi、Murata Takeshi
    • 雑誌名

      Proteins: Structure, Function, and Bioinformatics

      巻: 89 号: 3 ページ: 301-310

    • DOI

      10.1002/prot.26015

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Mechanism of absorption wavelength shifts in anion channelrhodopsin-1 mutants2021

    • 著者名/発表者名
      Tsujimura Masaki、Noji Tomoyasu、Saito Keisuke、Kojima Keiichi、Sudo Yuki、Ishikita Hiroshi
    • 雑誌名

      Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Bioenergetics

      巻: 1862 号: 2 ページ: 148349-148349

    • DOI

      10.1016/j.bbabio.2020.148349

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] マルチタレント光受容タンパク質「ロドプシン」2021

    • 著者名/発表者名
      須藤雄気、小島慧一
    • 雑誌名

      現代化学

      巻: 5 ページ: 50-53

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Lokiarchaeota archaeon schizorhodopsin-2 (LaSzR2) is an inward proton pump displaying a characteristic feature of acid-induced spectral blue-shift2020

    • 著者名/発表者名
      Kojima Keiichi、Yoshizawa Susumu、Hasegawa Masumi、Nakama Masaki、Kurihara Marie、Kikukawa Takashi、Sudo Yuki
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 10 号: 1 ページ: 20857-20857

    • DOI

      10.1038/s41598-020-77936-9

    • NAID

      120006955824

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Applicability of Styrene-Maleic Acid Copolymer for Two Microbial Rhodopsins, RxR and HsSRI.2020

    • 著者名/発表者名
      Tetsuya Ueta, Keiichi Kojima, Tomoya Hino, Mikihiro Shibata, Shingo Nagano, Yuki Sudo*
    • 雑誌名

      Biophysical journal

      巻: 119 号: 9 ページ: 1760-1770

    • DOI

      10.1016/j.bpj.2020.09.026

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Comparative Studies of the Fluorescence Properties of Microbial Rhodopsins: Spontaneous Emission Versus Photointermediate Fluorescence2020

    • 著者名/発表者名
      Kojima Keiichi、Kurihara Rika、Sakamoto Masayuki、Takanashi Tsukasa、Kuramochi Hikaru、Zhang Xiao Min、Bito Haruhiko、Tahara Tahei、Sudo Yuki
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry B

      巻: 124 号: 34 ページ: 7361-7367

    • DOI

      10.1021/acs.jpcb.0c06560

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A unique clade of light-driven proton-pumping rhodopsins evolved in the cyanobacterial lineage2020

    • 著者名/発表者名
      Hasegawa Masumi、Hosaka Toshiaki、Kojima Keiichi、Nishimura Yosuke、Nakajima Yu、Kimura-Someya Tomomi、Shirouzu Mikako、Sudo Yuki、Yoshizawa Susumu
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 10 号: 1 ページ: 16752-16752

    • DOI

      10.1038/s41598-020-73606-y

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Diversity and possibility of microbial rhodopsins2022

    • 著者名/発表者名
      Sudo Y.
    • 学会等名
      The 19th International Conference on Retinal Proteins
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ロドプシンの生物物理化学研究からの挑戦:『光をくすりへ』2022

    • 著者名/発表者名
      須藤雄気
    • 学会等名
      超異分野学会 東京大会2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ロドプシンエンジニアリングによる生命機能の光制御・操作2022

    • 著者名/発表者名
      須藤雄気
    • 学会等名
      第22回・日本蛋白質科学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Optical control of biological functions by microbial rhodopsins2021

    • 著者名/発表者名
      Sudo Y.
    • 学会等名
      Pacifichem2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 光をくすりにする!?―ロドプシンによる生命機能の光操作2021

    • 著者名/発表者名
      須藤雄気
    • 学会等名
      日本薬学会北海道支部講演会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Optical control of biological activities with multi-functional photoreactive membrane protein rhodopsin2021

    • 著者名/発表者名
      Sudo Y.
    • 学会等名
      第59回・日本生物物理学会シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 『光がくすりになる!?』2021

    • 著者名/発表者名
      須藤雄気
    • 学会等名
      第42回・生体膜と薬物の相互作用シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 『光 が くすりになる!?』2020

    • 著者名/発表者名
      須藤雄気
    • 学会等名
      第8回青陵サイエンストーク
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [備考] 研究室ホームページ

    • URL

      http://www.pharm.okayama-u.ac.jp/lab/bukka/

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実施状況報告書 2020 実施状況報告書
  • [産業財産権] 光合成生物の形質転換体およびその用途2022

    • 発明者名
      須藤雄気、小島慧一
    • 権利者名
      須藤雄気、小島慧一
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 外国
  • [産業財産権] 光合成生物の形質転換体およびその用途2021

    • 発明者名
      須藤雄気、小島慧一
    • 権利者名
      須藤雄気、小島慧一
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2021-089800
    • 出願年月日
      2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [産業財産権] 光変調装置及び集光装置2021

    • 発明者名
      渋川敦史、須藤雄気、ムサクジャング
    • 権利者名
      渋川敦史、須藤雄気、ムサクジャング
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2021-153788
    • 出願年月日
      2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [産業財産権] 光により細胞死を制御する方法2021

    • 発明者名
      須藤雄気、小島慧一、中尾新
    • 権利者名
      須藤雄気、小島慧一、中尾新
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 外国
  • [産業財産権] 光により細胞死を制御する方法2020

    • 発明者名
      須藤雄気、小島慧一、中尾新
    • 権利者名
      須藤雄気、小島慧一、中尾新
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2020-196718
    • 出願年月日
      2020
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書

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公開日: 2020-08-03   更新日: 2024-01-30  

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