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2020 年度 実績報告書

動的エキシトンを利用した細胞膜機能の光制御

計画研究

研究領域動的エキシトンの学理構築と機能開拓
研究課題/領域番号 20H05842
研究機関富山県立大学

研究代表者

村上 達也  富山県立大学, 工学部, 教授 (90410737)

研究分担者 沼田 朋大  福岡大学, 医学部, 講師 (20455223)
研究期間 (年度) 2020-11-19 – 2025-03-31
キーワード膜融合 / 脂質ナノ粒子 / ドラッグデリバリー
研究実績の概要

ドナー-アクセプター連結分子(D―A分子)による視神経細胞活動の光操作に向けて,D-A分子の異方的細胞膜内輸送に注力した.キーコンセプトは以下の通りである.(1)細胞膜内において,D-A分子をそのD部分は細胞内側,A部分は細胞外側となるよう配置する.(2)光照射によってD-A分子内で電荷分離を誘導し,細胞外側にアニオン,細胞内側にラジカルカチオンを生じさせる.(3)この分子内電荷分離状態により細胞膜電位が打ち消され,神経発火が生じる.この実現のためには,細胞膜内環境で凝集せず,かつ上記配向を取るD-A分子の合成,生細胞の細胞膜内へこのD-A分子を輸送するキャリアの開発,が必須である.
本年度はD-A分子のキャリア開発に注力した.既報で用いた第1世代のキャリアは細胞膜に接着するが,細胞膜内輸送に必要な脂質膜融合活性は不明であった.そこで膜融合活性を示すことが知られている脂質を用いて,第2世代のキャリアを作製した.具体的には,フォスファチジルエタノールアミン,ジオレオイルフォスファチジルコリン,コレステロールヘミスクシナートの3者の脂質を用い,その組成比を種々変更したキャリアを作製した.評価系としてモデル細胞のリポソームを用い,キャリアとリポソームとの間の膜融合活性を調べた.第1世代のキャリアでは膜融合活性は検出されなかったが,第2世代キャリアの中から有意な膜融合活性を示すものを見出した.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

本研究のキーコンセプトであるD-A分子の細胞膜内異方的配置の実現には,膜融合性キャリアの開発が必要であり,そのキャリア開発の指針を得ることができた.

今後の研究の推進方策

十分量のD-A分子を入手するまでは,カチオン化フラーレンをモデルD-A分子として用い,生細胞のモデルとしてリポソームを用いる.具体的には以下の3点について調べる.
(1)リポソームにおけるカチオン化フラーレンの局在
(2)フラーレンとπ―π相互作用できるアンカー分子による上記局在の改善
(3)第2世代キャリアの生細胞に対する膜融合活性

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2020

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Elucidation of the mechanisms for the underlying depolarization and reversibility by photoactive molecule2020

    • 著者名/発表者名
      Numata, T.; Fukuda, R.; Hirano, M.; Yamaguchi, K.; Sato-Numata, H.; Imahori, H.; Murakami, T.
    • 雑誌名

      Cell. Physiol. Biochem.

      巻: 54 ページ: 899-916

    • DOI

      10.33594/000000277

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Potential of lipoprotein-based nanoparticulate formulations for the treatment of eye diseases2020

    • 著者名/発表者名
      Fukuda, R.; Murakami, T.
    • 雑誌名

      Biol. Pharm. Bull.

      巻: 43 ページ: 718-725

    • DOI

      10.1248/bpb.b19-00858

    • 査読あり
  • [学会発表] リポタンパク質の変異体化による生物活性の増強とそのメカニズムの検討2020

    • 著者名/発表者名
      福田 亮介、河上 亮、河西 文武、小倉 正恒、村上 達也
    • 学会等名
      第15回トランスポーター研究会年会Web
  • [学会発表] One-Step Preparation and Freeze-Drying of Drug-loaded Protein/Lipid Nanocomposites2020

    • 著者名/発表者名
      Ryosuke FUKUDA, Mio SAITO, Rumina SHIMA, Shiori SHIBUKAWA, Ayumi SUMINO, Minoru NAKANO, and Tatsuya MURAKAMI
    • 学会等名
      CRS2020 Virtual Annual Meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] Doubly modified lipoprotein mutant for the eye drop treatment of age-related macular degeneration2020

    • 著者名/発表者名
      Sawangrat KASIRAWAT, Ryosuke FUKUDA, Kenji SUDA, Eri NAKANO, Akitaka TSUJIKAWA, Tatsuya MURAKAMI
    • 学会等名
      日本薬学会第140年会Web
  • [産業財産権] 薬物デリバリーキャリアおよびこれを用いる医薬組成物2020

    • 発明者名
      村上 達也、サウェンラット カシラワット、福田 亮介、他4名
    • 権利者名
      富山県立大学,京都大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2020-036022

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公開日: 2022-12-28  

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