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核酸医薬密生型キャリアフリーDDSを活用したナノ粒子点眼薬の開発

研究課題

研究課題/領域番号 21K12690
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分90120:生体材料学関連
研究機関東京理科大学

研究代表者

秋山 好嗣  東京理科大学, 教養教育研究院葛飾キャンパス教養部, 准教授 (40640842)

研究分担者 菊池 明彦  東京理科大学, 先進工学部マテリアル創成工学科, 教授 (40266820)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2022年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワードコンビネーション化学療法 / 核酸密生層 / ナノ点眼薬 / 自己崩壊性高分子 / 眼科製剤 / キャリアフリーDDS / DNA密生層 / コンビネーション治療 / ナノ粒子点眼薬
研究開始時の研究の概要

本研究では、キャリア自身の毒性という問題の根本的な解決を目的として、核酸医薬と低分子医薬オリゴマーからなるキャリアフリーDDS製剤の作製と眼腫瘍に対する点眼薬としての応用を推進する。特に、本申請では、従来のDDSで期待される利点に加え、(i)DNA密生層による酵素分解の回避、(ii)薬物100%の投与量、(iii)目的細胞内における異種薬物の同時リリース、(iv)内殻薬物の精密除法制御、といった特徴をもつことから、眼腫瘍点眼薬に求められる①治療薬の眼内移行性の向上、②循環血流への移行阻害による全身性の副作用の克服、③眼科製剤で利用できない新たな抗がん剤の適用範囲の拡張、が期待できる。

研究成果の概要

本研究課題は、安全かつ高い薬効を示すナノ眼科製剤の開発を目指し、核酸医薬密生型ナノ構造体(NCN)の構造設計と機能評価を目的としている。我々は、まず、自己崩壊性ポリ(カルバメート)誘導体を内核としたNCNを作製した。次に、外部刺激として還元剤を加えるとナノ構造体の自己崩壊が進行することを動的光散乱測定により実証した。また、内核を金ナノ粒子としたNCNの表層部に糖突出構造を導入すると、コロイド分散性が著しく向上する知見を得た。この新奇現象により、がん関連酵素の目視アッセイ法の構築に成功した。本成果は、眼科治療薬向け核酸医薬デリバリーおよび眼科腫瘍の診断を可能にする基盤技術として期待できる。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究で明らかにした核酸密生型ナノ構造体からの特異環境下における核酸医薬リリースは、核酸医薬を外殻、低分子医薬オリゴマーを内核としたキャリアフリーナノDDS製剤の開発を可能にする。特筆すべきは、本研究はコンビネーション化学療法向けに、キャリア自身の毒性および薬剤耐性という根本的な問題の解決につながる精密な構造設計に基づいている。したがって、本研究課題の遂行上で得た知見は、眼腫瘍点眼薬に求められる治療薬の眼内移行性の向上や循環血流への移行阻害による全身性の副作用の克服にとどまらない。これまでに眼科製剤として利用が制限された抗がん剤の適用を可能としたナノ医療への幅広い貢献が期待できる。

報告書

(4件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (25件)

すべて 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (22件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] A Simple Colorimetric Assay of Bleomycin‐Mediated DNA Cleavage Utilizing Double‐Stranded DNA‐Modified Gold Nanoparticles2023

    • 著者名/発表者名
      Akiyama Yoshitsugu、Kimura Kazunori、Komatsu Syuuhei、Takarada Tohru、Maeda Mizuo、Kikuchi Akihiko
    • 雑誌名

      ChemBioChem

      巻: 24 号: 1

    • DOI

      10.1002/cbic.202200451

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Preparation of Spherical Nucleic Acid Nanoparticles Containing a Self-immolative Poly(carbamate) Core2021

    • 著者名/発表者名
      Shione Fukumoto, Mami Kawade, Kazunori Kimura, Yoshitsugu Akiyama, Akihiko Kikuchi
    • 雑誌名

      Analytical Sciences

      巻: 37 号: 5 ページ: 781-784

    • DOI

      10.2116/analsci.20SCN06

    • NAID

      130008036602

    • ISSN
      0910-6340, 1348-2246
    • 年月日
      2021-05-10
    • 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
  • [学会発表] Construction of reduction-responsive DNA-based nanostructures from DNA-poly(carbamate) conjugates with self-immolative fragmentation ability2023

    • 著者名/発表者名
      Ren Ishiyama, Syuuhei Komatsu, Akihiko Kikuchi, Yoshitsugu Akiyama
    • 学会等名
      第72回高分子学会年次大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 二重鎖DNA修飾金ナノ粒子の表層部に導入したアルキル鎖長がコロイド分散性に与える影響2023

    • 著者名/発表者名
      福森泰地, 高橋雄大, 石山蓮, 小松周平, 宝田徹, 前田瑞夫, 池田舞香, 荻野聖, 安藤格士, 菊池明彦, 秋山好嗣 (11) 代表発表者名 (登壇者名)
    • 学会等名
      第72回高分子学会年次大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 細胞内還元環境での自己崩壊を可能にする短鎖DNA密生型ナノ構造体の作製2023

    • 著者名/発表者名
      石山蓮, 小松周平, 菊池明彦, 秋山好嗣
    • 学会等名
      第39回日本DDS学会学術集会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 腫瘍マーカーの簡易分析を指向した糖突出型DNA修飾金ナノ粒子の作製2023

    • 著者名/発表者名
      福森泰地, 高橋雄大, 石山蓮, 小松周平, 宝田徹, 前田瑞夫, 菊池明彦, 秋山好嗣
    • 学会等名
      第39回日本DDS学会学術集会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 還元応答性 DNA密生型ナノ構造体の自己崩壊挙動2023

    • 著者名/発表者名
      石山 蓮, 小松 周平, 菊池 明彦, 秋山 好嗣
    • 学会等名
      第72回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 糖突出型DNA修飾金ナノ粒子による腫瘍マーカーの目視酵素活性評価2023

    • 著者名/発表者名
      福森泰地, 高橋雄大, 石山蓮, 小松周平, 宝田徹, 前田瑞夫, 菊池明彦, 秋山好嗣
    • 学会等名
      第45回日本バイオマテリアル学会大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 還元応答性DNA密生型ナノ構造体の作製と自己崩壊挙動の特性評価2023

    • 著者名/発表者名
      石山蓮, 福森泰地, 小松周平, 菊池明彦, 秋山好嗣
    • 学会等名
      第45回日本バイオマテリアル学会大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Reduction-responsive DNA-based nanostructures with self-immolative poly(carbamate) derivatives as a core material2023

    • 著者名/発表者名
      Ren Ishiyama, Taichi Fukumori, Syuuhei Komatsu, Akihiko Kikuchi, Yoshitsugu Akiyama
    • 学会等名
      6th G'L'owing Polymer Symposium in Kanto (GPS-K 2023)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Colorimetric assay of b-galactosidase activity using sugar-protruding double-stranded DNA-functionalized gold nanoparticles2023

    • 著者名/発表者名
      Taichi Fukumori, Yudai Takahashi, Ren Ishiyama, Syuuhei Komatsu, Tohru Takarada, Mizuo Maeda, Akihiko Kikuchi, Yoshitsugu Akiyama
    • 学会等名
      6th G'L'owing Polymer Symposium in Kanto (GPS-K 2023)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 鎖長の異なるアルキルアミンの突出構造を有する二重鎖DNA修飾金ナノ粒子の分散制御2023

    • 著者名/発表者名
      福森泰地, 高橋雄大, 石山蓮, 小松周平, 宝田徹, 前田瑞夫, 安藤格士, 菊池明彦, 秋山好嗣
    • 学会等名
      日本化学会第103春季年会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 刺激応答機能を有する自己崩壊性ポリ(カルバメート)誘導体の末端活性化2022

    • 著者名/発表者名
      石山蓮, 高橋雄大, 福本汐音, 小松周平, 菊池明彦, 秋山好嗣
    • 学会等名
      第71回高分子学会年次大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 短鎖DNAで創り込むナノバイオ材料の精密分子設計2022

    • 著者名/発表者名
      秋山好嗣
    • 学会等名
      第17回ナノ・バイオメディカル学会大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 分子ビーコン-金ナノ粒子モノコンジュゲートの作製と腫瘍マーカーの蛍光特性評価2022

    • 著者名/発表者名
      小松 彩香, 秋山 好嗣, 上村 真生
    • 学会等名
      第71回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 刺激崩壊性バイオコンジュゲートを可能にするポリ(カルバメート)誘導体の選択合成2022

    • 著者名/発表者名
      石山蓮, 福本汐音, 小松周平, 菊池明彦, 秋山好嗣
    • 学会等名
      第44回日本バイオマテリアル学会大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 分子ビーコンを1分子鎖固定した金ナノ粒子複合体の作製と腫瘍マーカーの蛍光検出2022

    • 著者名/発表者名
      小松 彩香,秋山 好嗣,上村 真生
    • 学会等名
      第44回日本バイオマテリアル学会大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Rational design of environment-responsive spherical nucleic acids containing poly(carbamate) derivatives with self-immolation ability2022

    • 著者名/発表者名
      Ren Ishiyama, Syuuhei Komatsu, Akihiko Kikuchi, Yoshitsugu Akiyama
    • 学会等名
      5th G'L'owing Polymer Symposium in Kanto
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] β-ガラクトシダーゼの目視活性評価を指向した糖修飾剤の合成と金ナノ粒子の界面設計2021

    • 著者名/発表者名
      高橋雄大、福本汐音、秋山好嗣、宝田徹、前田瑞夫、菊池明彦
    • 学会等名
      第37回日本DDS学会学術集会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 自己崩壊性ポリ(カルバメート)誘導体を内核とした球状核酸の構造設計と特性評価2021

    • 著者名/発表者名
      秋山好嗣、福本汐音、岡島宏季、川出茉実、菊池明彦
    • 学会等名
      第37回日本DDS学会学術集会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Design of Spherical Nucleic Acid Nanoparticles Containing Self-immolative Poly(carbamate) Core2021

    • 著者名/発表者名
      Yoshitsugu Akiyama, Shione Fukumoto, Hiroki Okajima, Akihiko Kikuchi
    • 学会等名
      4th GLowing Polymer Symposium in KANTO, 2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Preparation of Spherical Nucleic Acid Nanoparticles Containing Self-immolative Poly(carbamate) Core for Carrier-free DDS2021

    • 著者名/発表者名
      Yoshitsugu Akiyama, Shione Fukumoto, Hiroki Okajima, Akihiko Kikuchi
    • 学会等名
      第70回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] カルボニルイミダゾール基を有するガラクトース誘導体の合成:DNA密生型金ナノ粒子によるβ-ガラクトシダーゼの目視活性評価への展開2021

    • 著者名/発表者名
      高橋 雄大 秋山 好嗣 宝田 徹 前田 瑞夫 菊池 明彦
    • 学会等名
      第31回日本MRS年次大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 自己崩壊性ポリ(カルバメート)誘導体を内核とした DNA密生型ナノ粒子の作製2021

    • 著者名/発表者名
      秋山好嗣 福本汐音 岡島宏季 菊池明彦
    • 学会等名
      第43回日本バイオマテリアル学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [図書] 新規モダリティ医薬品のための新しいDDS技術と製剤化2023

    • 著者名/発表者名
      秋山好嗣,菊池明彦, 他108名
    • 総ページ数
      580
    • 出版者
      技術情報協会
    • ISBN
      9784861049361
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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