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細胞膜ナノディスクを自発形成する高分子のデザインとナノキャリア応用

研究課題

研究課題/領域番号 21K19007
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
審査区分 中区分35:高分子、有機材料およびその関連分野
研究機関奈良先端科学技術大学院大学

研究代表者

安原 主馬  奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 准教授 (90545716)

研究期間 (年度) 2021-07-09 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2023年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
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: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
キーワードナノディスク / 両親媒性ポリマー / 脂質二分子膜 / ドラッグデリバリー / 自己組織化
研究開始時の研究の概要

本研究では、デザインされた高分子によって形成された細胞膜ナノディスクを用いて、特定の細胞小器官へ選択的に分子輸送するナノキャリアを構築することを目的とする。本研究では、研究代表者らがこれまでに開発した膜活性ポリマーを用いた細胞膜ナノディスク技術を核として、新たに細胞へのターゲティング機能を付与したポリマーをデザインすることで、特定の小器官に対して選択的かつ高効率に分子輸送する方法を確立する。

研究成果の概要

ナノキャリアを用いた細胞への分子輸送は、遺伝子治療や薬物送達システムなどの分子治療において重要な役割を担う技術である。本研究では、デザインされた高分子によって形成された脂質ナノディスクを用いて、特定の細胞小器官へ選択的に分子輸送するナノキャリアを構築することを目的とした。本研究で作成したナノディスクは、従来広く用いられているキャリアであるリポソームと比較して、高効率に細胞へと分子輸送できることが明らかになった。また、抗がん剤を内包したナノディスクを用いることで、その活性を促進できることが明らかになった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

脂質分子によって構成されるナノキャリアは、カプセル状のリポソームがこれまでその大半を占め、異なる形態を有する脂質分子集合体を用いたキャリア開発は限定的であった。本研究では、リポソームとは異なる形態を有するナノディスクを新たなキャリアとして用いるアプローチによって、リポソームをしのぐ分子輸送特性が実現された。本研究の知見は、年々その重要性を増している分子治療や薬物送達システムの確立において大きく貢献することが期待される。

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

    (37件)

すべて 2024 2023 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (18件) (うち国際共著 5件、 査読あり 17件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 1件、 招待講演 8件) 図書 (2件)

  • [国際共同研究] ミシガン大学(米国)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Michigan(米国)

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [国際共同研究] University of Michigan(米国)

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Lipid cubic phase with an organic?inorganic hybrid structure formed by organoalkoxysilane lipid2024

    • 著者名/発表者名
      Kariya Miki、Omoto Kenichiro、Nomura Kaoru、Yonezawa Kento、Kamikubo Hironari、Nishino Toshio、Inoie Tomomi、Rapenne Gw?na?l、Yasuhara Kazuma
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 60 号: 16 ページ: 2168-2171

    • DOI

      10.1039/d3cc05167f

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Lipid nanodiscs spontaneously formed by an amphiphilic polymethacrylate derivative as an efficient nanocarrier for molecular delivery to intact cells2024

    • 著者名/発表者名
      Hao Jinyu、Ishihara Mika、Rapenne Gwenael、Yasuhara Kazuma
    • 雑誌名

      RSC Advances

      巻: 14 号: 9 ページ: 6127-6134

    • DOI

      10.1039/d3ra07481a

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Curcumin Modulates the Membrane Raft Integrity via Phase Separation and Induces CD44 Shedding in Tumor Cells2024

    • 著者名/発表者名
      Murai, T. et al.
    • 雑誌名

      Biochemistry

      巻: 63 ページ: 441-451

    • DOI

      10.1021/acs.biochem.3c00645

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hydrothermal Preparation of Faceted Vesicles Made of Span 40 and Tween 40 and Their Characterization2023

    • 著者名/発表者名
      Shimanouchi Toshinori、Komori Yui、Toramoto Kazuki、Hayashi Keita、Yasuhara Kazuma、Jung Ho-Sup、Kimura Yukitaka
    • 雑誌名

      Applied Sciences

      巻: 13 号: 12 ページ: 6893-6893

    • DOI

      10.3390/app13126893

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] HER‐2‐Targeted Boron Neutron Capture Therapy with Carborane‐integrated Immunoliposomes Prepared via an Exchanging Reaction2023

    • 著者名/発表者名
      Kawasaki R.、Oshige A.、Yamana K.、Hirano H.、Nishimura K.、Miura Y.、Yorioka R.、Sanada Y.、Bando K.、Tabata A.、Yasuhara K.、Miyazaki Y.、Shinoda W.、Nishimura T.、Azuma H.、Takata T.、Sakurai Y.、Tanaka H.、Suzuki M.、Nagasaki T.、Ikeda A.
    • 雑誌名

      Chemistry - A European Journal

      巻: 29 号: 72

    • DOI

      10.1002/chem.202302486

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 自然にまなぶ抗菌・抗ウィルス高分子2023

    • 著者名/発表者名
      安原主馬
    • 雑誌名

      高分子

      巻: 72 ページ: 327-330

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [雑誌論文] Biomimetic antimicrobial polymers – Design, characterization, antimicrobial and novel applications2023

    • 著者名/発表者名
      Haruko Takahashi, Iva Sovadinova, Kazuma Yasuhara, Satyavani Vemparala, Gregory A. Caputo, Kenichi Kuroda
    • 雑誌名

      WIREs Nanomedicine & Nanobiotechnology

      巻: 15 号: 3

    • DOI

      10.1002/wnan.1866

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Nanofluidic Model Membrane for the Single-Molecule Observation of Membrane Proteins2022

    • 著者名/発表者名
      Komatsu Ryota、Tanimoto Yasushi、Ando Koji、Yasuhara Kazuma、Iwasaki Yasuhiko、Hayashi Fumio、Morigaki Kenichi
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 38 号: 23 ページ: 7234-7243

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.2c00724

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Amyloid-β aggregates induced by β-cholesteryl glucose-embedded liposomes2022

    • 著者名/発表者名
      Shimanouchi Toshinori、Sano Yasuhiro、Yasuhara Kazuma、Kimura Yukitaka
    • 雑誌名

      Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Proteins and Proteomics

      巻: 1870 号: 8 ページ: 140816-140816

    • DOI

      10.1016/j.bbapap.2022.140816

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Peptide modification on the interior surface of red blood cell ghosts for construction of catalytic reactors2022

    • 著者名/発表者名
      Matsumoto Honoka、Okuichi Kentaro、Imamura Hiroshi、Yasuhara Kazuma、Kato Minoru、Koshiyama Tomomi
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 58 号: 87 ページ: 12220-12223

    • DOI

      10.1039/d2cc05013g

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thermally responsive morphological changes of layered coordination polymers induced by disordering/ordering of flexible alkyl chains2022

    • 著者名/発表者名
      Omoto Kenichiro、Aoyama Shota、Galica Tomasz、Nishibori Eiji、Katao Shohei、Yasuhara Kazuma、Rapenne Gwenael
    • 雑誌名

      Dalton Transactions

      巻: 51 号: 47 ページ: 17967-17972

    • DOI

      10.1039/d2dt03142f

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Creation of supramolecular biomembrane by the bottom-up self-assembly: Where material science meets biophysics2022

    • 著者名/発表者名
      Kazuma Yasuhara, Kenichi Morigaki
    • 雑誌名

      Biophysics and Physicobiology

      巻: 19 号: 0 ページ: n/a

    • DOI

      10.2142/biophysico.bppb-v19.0043

    • ISSN
      2189-4779
    • 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] 生体膜に作用する機能性分子のバイオミメティック・デザイン2022

    • 著者名/発表者名
      安原主馬
    • 雑誌名

      Acc. Mater. Surf. Res.

      巻: 7 ページ: 83-91

    • 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] An Antimicrobial Peptide-Mimetic Methacrylate Random Copolymer Induces Domain Formation in a Model Bacterial Membrane2022

    • 著者名/発表者名
      Yasuhara Kazuma、Tsukamoto Manami、Kikuchi Jun-ichi、Kuroda Kenichi
    • 雑誌名

      The Journal of Membrane Biology

      巻: - 号: 4-5 ページ: 513-521

    • DOI

      10.1007/s00232-022-00220-6

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Mechanistic Study of Membrane Disruption by Antimicrobial Methacrylate Random Copolymers by the Single Giant Vesicle Method2021

    • 著者名/発表者名
      Tsukamoto Manami、Zappala Emanuele、Caputo Gregory A.、Kikuchi Jun-ichi、Najarian Kayvan、Kuroda Kenichi、Yasuhara Kazuma
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 37 号: 33 ページ: 9982-9995

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.1c01047

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Microfluidic and hydrothermal preparation of vesicles using sorbitan monolaurate/polyoxyethylene (20) sorbitan monolaurate (Span 20/Tween 20)2021

    • 著者名/発表者名
      Shimanouchi Toshinori、Hayashi Tetsuya、Toramoto Kazuki、Fukuma Saki、Hayashi Keita、Yasuhara Kazuma、Kimura Yukitaka
    • 雑誌名

      Colloids and Surfaces B: Biointerfaces

      巻: 205 ページ: 111836-111836

    • DOI

      10.1016/j.colsurfb.2021.111836

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] アミロイドタンパク質解析のための脂質ナノディスク2021

    • 著者名/発表者名
      安原主馬
    • 雑誌名

      膜(MEMBRANE)

      巻: 46(1) ページ: 32-37

    • NAID

      130007977605

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 脂質膜のナノディスク化技術と熱測定への応用2021

    • 著者名/発表者名
      安原主馬
    • 雑誌名

      熱測定

      巻: 48(3) ページ: 108-113

    • NAID

      40022660262

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 細胞膜の構造・機能を制御するバイオミメティック高分子の探索2024

    • 著者名/発表者名
      安原主馬
    • 学会等名
      最先端研究装置とデータの共用が創出するマテリアル研究
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Cellular uptake of spontaneously formed lipid nanodiscs and its size effect2023

    • 著者名/発表者名
      Jinyu Hao, Gwenael Rapenne, Kazuma Yasuhara
    • 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] 脂質ナノディスクのドラッグキャリア応用2023

    • 著者名/発表者名
      安原主馬, Jinyu Hao, Rapenne Gwenael
    • 学会等名
      第33回バイオ・高分子シンポジウム
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 両親媒性高分子が形成する脂質ナノディスクによる分子デリバリー2023

    • 著者名/発表者名
      安原主馬, Jinyu Hao, Rapenne Gwenael
    • 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] 両親媒性ポリマーによるジャイアントベシクル曲率の認識2023

    • 著者名/発表者名
      安原主馬, 山中諒, 菊池純一, 黒田賢一
    • 学会等名
      第74回コロイドおよび界面化学討論会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Protein-mimetic design of membrane-active polymers2023

    • 著者名/発表者名
      Kazuma Yasuhara
    • 学会等名
      India-International Science Forum
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 両親媒性高分子による膜活性ペプチドのミメティクス2023

    • 著者名/発表者名
      安原主馬
    • 学会等名
      分子サイバネティクス・超越分子システム合同シンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 合成高分子で膜タンパク質をつくる2022

    • 著者名/発表者名
      安原主馬
    • 学会等名
      第2回 発動分子科学サロン 「発動分子と分子集合体」
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 両親媒性高分子による脂質ナノディスク形成とナノキャリア応用2022

    • 著者名/発表者名
      安原主馬, Jinyu Hao, 光好佑麿, Rapenne Gwenael
    • 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] Lipid nanodisc as a minimal model membrane formed with synthetic polymers2022

    • 著者名/発表者名
      安原主馬
    • 学会等名
      第60回日本生物物理学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 細胞膜をあやつるポリマーをつくる -膜タンパク質をヒントにした人工分子のデザイン-2021

    • 著者名/発表者名
      安原主馬
    • 学会等名
      第177回 東海高分子研究会 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] 細胞膜の構造・機能制御を目指した両親媒性分子のバイオミメティック・デザイン2021

    • 著者名/発表者名
      安原主馬
    • 学会等名
      第35回 九州コロイドコロキウム
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 合成両親媒性分子による脂質膜プラットフォーム2021

    • 著者名/発表者名
      安原主馬
    • 学会等名
      分子サイバネティクス 第6回領域セミナー
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 両親媒性ポリマーによる脂質二分子膜のナノディスク化と膜物性2021

    • 著者名/発表者名
      安原 主馬 岸本 直子, 光好 佑麿, 荒木田 臣, ラッペン ゲナエル
    • 学会等名
      第72回コロイドおよび界面化学討論会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [図書] Concepts and design of materials nanoarchitectonics2022

    • 著者名/発表者名
      K. Yasuhara, K. Omoto, T. Nishino, G. Rapenne (Ed. O. Azzaroni, K. Ariga)
    • 総ページ数
      589
    • 出版者
      Royal Society of Chemistry
    • ISBN
      9781788018029
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [図書] Plasma Membrane Shaping2022

    • 著者名/発表者名
      K. Yasuhara (Ed. S. Suetsugu)
    • 出版者
      Elsevier
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書

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公開日: 2021-07-13   更新日: 2025-01-30  

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