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ホウ素中性子捕捉療法のための多機能性ナノ薬剤の創製とEPR効果型腫瘍デリバリー

研究課題

研究課題/領域番号 22KF0311
補助金の研究課題番号 21F21407 (2021-2022)
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分基金 (2023)
補助金 (2021-2022)
応募区分外国
審査区分 小区分90120:生体材料学関連
研究機関熊本大学

研究代表者

新留 琢郎  熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 教授 (20264210)

研究分担者 ISLAM WALIUL  熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2023-03-08 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
2023年度: 500千円 (直接経費: 500千円)
2022年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2021年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
キーワードmulti-functional drug / BNCT / glycolysis inhibition / EPR-effect / ER/mitochondrial stress / ホウ素中性子捕捉療法 / ホウ素 / 解糖系 / EPR効果 / 小胞体ストレス / ミトコンドリアストレス
研究開始時の研究の概要

To develop an innovative boron neutron capture therapy (BNCT), we have developed a boron containing nanomicelle (SGB-complex). Firstly, we will determine the chemical structure of this complex. Secondly, we will investigate whether SGB-complex inhibits glucose metabolism, mitochondria damage and ER stress.
Finally, we will examine SGB-complex using several types of tumor-bearing mice. We also want to confirm effect of NO donors on EPR effect and irradiation of neutron on anti-tumor effect. SGB-complex strongly will be a new modality for the successful treatment of BNCT in clinic.

研究実績の概要

We developed a water-soluble polymer drug namely styrene maleic acid (SMA) copolymer conjugated glucosamine and boric acid (SGB-complex). Initially this drug was designed for boron neutron capture therapy, but surprisingly we discovered that this complex can inhibit the cancer cell growth even without neutron irradiation. However, the precise chemical structure of SGB-complex and the detail mechanism of showing cytotoxicity was not clearly understood. During the fellowship period, we have investigated the exact chemical structure of the SGB-complex by means of UV-vis, infra-red, circular dichroism, NMR spectroscopy and liquid chromatography masa spectroscopy. Based on accumulating data, we conclude that the -NH2 group of glucosamine bound to -COOH group of SMA polymer by amide bond, and the boric acid (BA) bound to the glucosamine via cis-diol bond.
We also investigated possible mechanisms of cell killing effect by SGB-complex, and we confirmed that SGB-complex released free BA in tumor tissue pH and liberated BA compete with phosphate in phosphorylation of glucose to glucose 1-phosphate and inhibit the glycolysis of cancer cells. According to Warburg effect, in hypoxic state of cancer cells predominantly depend on energy production by glycolysis instead of TCA cycle. It means suppression of glycolysis of cancer cell will lead it to apoptosis. Moreover, the SGB-complex induced endoplasmic reticulum stress especially in hypoxia state which mimic the tumor tissue environment and turn to apoptosis. Taken together, SGB-complex inhibits the tumor growth with multiple mechanisms.

報告書

(3件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2024 2023 2022 2021 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (4件) 備考 (1件) 産業財産権 (2件) (うち外国 1件)

  • [雑誌論文] Styrene Maleic Acid Polymer-Encapsulated Chlorophyll as a Stable Micellar Nanoprobe for Advanced Anticancer Photodynamic Therapy2023

    • 著者名/発表者名
      Islam Waliul、Tsutsuki Hiroyasu、Rahman Azizur、Harada Ayaka、Zhang Tianli、Ono Katsuhiko、Islam Rayhanul、Hossen Foysal、Niidome Takuro、Sawa Tomohiro、Fang Jun
    • 雑誌名

      ACS Applied Polymer Materials

      巻: 5 号: 12 ページ: 10289-10302

    • DOI

      10.1021/acsapm.3c02042

    • 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] Disulfiram encapsulated in polymer nanoparticles ameliorates thioacetamide-induced liver injury2023

    • 著者名/発表者名
      Wei Xu, Yuta Kadoya, Waliul Islam, Fumika Akizuki, Hisaaki Hirose, Shiroh Futaki, Yukio Fujiwara, Yoshihiro Komohara, Takuro Niidome
    • 雑誌名

      Journal of Drug Delivery Science and Technology

      巻: 88 ページ: 104981-104981

    • DOI

      10.1016/j.jddst.2023.104981

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structural Determination of the Nanocomplex of Borate with Styrene?Maleic Acid Copolymer-Conjugated Glucosamine Used as a Multifunctional Anticancer Drug2022

    • 著者名/発表者名
      Islam Waliul、Tsutsuki Hiroyasu、Ono Katsuhiko、Harada Ayaka、Shinozaki Kozo、Niidome Takuro、Fang Jun、Sawa Tomohiro
    • 雑誌名

      ACS Applied Bio Materials

      巻: 5 号: 12 ページ: 5953-5964

    • DOI

      10.1021/acsabm.2c00883

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Enhanced Permeability and Retention Effect as a Ubiquitous and Epoch-Making Phenomenon for the Selective Drug Targeting of Solid Tumors2022

    • 著者名/発表者名
      Islam Waliul、Niidome Takuro、Sawa Tomohiro
    • 雑誌名

      Journal of Personalized Medicine

      巻: 12 号: 12 ページ: 1964-1964

    • DOI

      10.3390/jpm12121964

    • 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] Development of potent antipseudomonal β‐lactams by means of polycarboxylation of aminopenicillins2021

    • 著者名/発表者名
      Akter Shahinur、Migiyama Yohei、Tsutsuki Hiroyasu、Ono Katsuhiko、Hamasaki Chika、Zhang Tianli、Miyao Kenki、Toyomoto Touya、Yamamoto Keiichi、Islam Waliul、Sakagami Takuro、Matsui Hirotaka、Yamaguchi Yoshihiro、Sawa Tomohiro
    • 雑誌名

      Microbiology and Immunology

      巻: 65 号: 10 ページ: 449-461

    • DOI

      10.1111/1348-0421.12930

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] A stable micelle of SMA-polymer encapsulated chlorophyll shows a potent anticancer effect as a photodynamic therapy2022

    • 著者名/発表者名
      Waliul Islam, Ayaka Harada, Hiroyasu Tsutsuki, Jun Fang, Takuro Niidome, Tomohiro Sawa
    • 学会等名
      The 38th annual meeting of the Japan Society of Drug Delivery System
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] A promising strategy for cancer treatment by using SMA-polymer encapsulated chlorophyll as a photodynamic therapy2022

    • 著者名/発表者名
      Waliul Islam, Jun Fang
    • 学会等名
      The 81th annual meeting of Japanese Cancer association, Yokohama
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Enhancement of tumor drug delivery using nitric oxide donors in advanced cancer2022

    • 著者名/発表者名
      Waliul Islam, Jun Fang, Hiroyasu Tsutsuki, Takuro Niidome, Tomohiro Sawa
    • 学会等名
      Redox week : The 12th International NO Conference & The 22nd NOSJ
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] A stable micelle of SMA copolymer encapsulated chlorophyll shows potent photodynamic effect for cancer treatment2021

    • 著者名/発表者名
      Waliul Islam, Rayhanul Islam, Jun Fang, Hiroshi Maeda
    • 学会等名
      The 80th Annual Meeting of the Japanese Cancer Association
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [備考] 研究室ホームページ

    • URL

      http://www.chem.kumamoto-u.ac.jp/~niidome/

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [産業財産権] BNCT: Novel anticancer agent: polymer conjugate carbohydrate complex2024

    • 発明者名
      Hiroshi Maeda, Waliul Islam
    • 権利者名
      Hiroshi Maeda, Waliul Islam
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2024
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [産業財産権] Polymer drug2022

    • 発明者名
      Hiroshi Maeda, Waliul Islam
    • 権利者名
      Hiroshi Maeda, Waliul Islam
    • 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

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公開日: 2022-02-08   更新日: 2024-12-25  

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