深部がんのイメージングおよび標的治療を可能にする高分子ナノデバイスの創製

2017 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16F16058
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 西山 伸宏 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (10372385)
• 研究分担者: XU WEN 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 外国人特別研究員
• 研究期間 (年度): 2016-10-07 – 2019-03-31
• キーワード: ドラッグデリバリーシステム / 能動的ターゲティング / イメージング / フォトサーマル治療

研究実績の概要

本研究では、がんの根治に向けて、がん細胞だけでなく、がん組織を制御する新たなアプローチを創出することを目指している。本年度は、ポリアミノ酸の側鎖に低分子化合物Aを導入したポリマー型リガンド分子を開発し、その機能を確認した。具体的には、ポリアミノ酸の側鎖に化合物Aと類似の化学構造を有するBを導入することによって、ポリマー型リガンド分子AおよびBを構築した。その結果、ポリマー型リガンド分子Aのみが種々のがん細胞と強く相互作用することが明らかになった。また、競合阻害実験によりポリマー型リガンド分子Aが受容体特異的ながん細胞との相互作用を示すことも確認された。さらに予備実験でポリマー型リガンド分子Aはin vivo環境においてもがん組織と選択的な相互作用を示すことが確認された。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

当初計画に従って、がん組織を標的化するための新規アプローチの創出を目指して、新規ポリマー型リガンド分子の開発を進めた。フォトサーマル治療(PTT)への展開に関しては、当初計画よりも遅れているが、新規リガンド分子の開発に成功しており、今後は効率的に進めることができるものと考えている。

今後の研究の推進方策

がん細胞の標的化のための新規ポリマー型リガンド分子の開発に成功し、そのin vivoでの機能も明らかになりつつある。そこで今後の計画としては、このポリマー型リガンド分子のin vivo応用を目指して、膀胱がんの化学発がんモデルにおけるがん組織との選択的相互作用を検討する。さらに、ポリマー型リガンド分子に光増感剤を導入し、膀胱がんのPTTへと展開する。

研究成果

• [雑誌論文] An ethylenediamine-based switch to control the polyzwitterion charge at tumorous pH for effective tumor accumulation of coated nanomaterials (2018)
  • 著者名/発表者名: A.-H. Ranneh, H. Takemoto, S. Sakuma, A. Awaad, T. Nomoto, Y. Mochida, M. Matsui, K. Tomoda, M. Naito, N. Nishiyama
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed. 巻: 57 ページ: 5057-5061
  • DOI: 10.1002/anie.201801641
  • 査読あり
• [雑誌論文] Engineering tumour cell-binding synthetic polymers with sensing dense transporters associated with aberrant glutamine metabolism (2018)
  • 著者名/発表者名: N. Yamada, Y. Honda, H. Takemoto, T. Nomoto, M. Matsui, K. Tomoda, M. Konno, H. Ishii, M. Mori, N. Nishiyama
  • 雑誌名: Sci. Rep. 巻: 7 ページ: 6077
  • DOI: 10.1038/s41598-017-06438-y
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Glycaemic control boosts glucosylated nanocarrier crossing the BBB into the brain (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Anraku, H. Kuwahara, Y. Fukusato, A. Mizoguchi, T. Ishii, K. Nitta, Y. Matsumoto, K. Toh, K. Miyata, S. Uchida, K. Nishina, K. Osada, K. Itaka, N. Nishiyama, H. Mizusawa, T. Yamasoba, T. Yokota, K. Kataoka
  • 雑誌名: Nature Commun. 巻: 8 ページ: 1001
  • DOI: 10.1038/s41467-017-00952-3
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Sonodynamic therapy based on combined use of low dose administration of epirubicin-incorporating drug delivery system and focused ultrasound (2017)
  • 著者名/発表者名: M. Maeda, Y. Muragaki, J. Okamoto, S. Yoshizawa, N. Abe, H. Nakamoto, H. Ishii, K. Kawabata, S. Umemura, N. Nishiyama, K. Kataoka, H. Iseki
  • 雑誌名: Ultrasound Med. Biol. 巻: 43 ページ: 2295-2301
  • DOI: 10.1016/j.ultrasmedbio.2017.06.003
  • 査読あり
• [雑誌論文] cRGD peptide installation on cisplatin-loaded nanomedicines enhances efficacy against locally advanced head and neck squamous cell carcinoma bearing cancer stem-like cells (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Miyano, H. Cabral, Y. Miura, Y. Matsumoto, Y. Mochida, H. Kinoh, K. Iwata, O. Nagato, H. Saya, N. Nishiyama, K. Kataoka, T. Yamasoba
  • 雑誌名: J. Control. Release 巻: 261 ページ: 275-286
  • DOI: 10.1016/j.jconrel.2017.06.021
  • 査読あり
• [雑誌論文] cRGD peptide-installed epirubicin-loaded polymeric micelles for effective targeted therapy against brain tumors (2017)
  • 著者名/発表者名: S. Quader, X. Liu, Y. Chen, P. Mi, T. Chida, T. Ishii, Y. Miura, N. Nishiyama, H. Cabral, K. Kataoka
  • 雑誌名: J. Control. Release 巻: 258 ページ: 56-66
  • DOI: 10.1016/j.jconrel.2017.04.033
  • 査読あり
• [雑誌論文] Silencing PRDM14 expression by an innovative RNAi therapy inhibits stemness, tumorigenicity, and metastasis of breast cancer (2017)
  • 著者名/発表者名: H. Taniguchi, D. Hoshino, C. Moriya, H. Zembutsu, N. Nishiyama, H. Yamamoto, K. Kataoka, K. Imai
  • 雑誌名: Oncotarget 巻: 8 ページ: 46856-46874
  • DOI: 10.18632/oncotarget.16776
  • 査読あり
• [雑誌論文] Block copolymer-boron cluster conjugate for effective boron neutron capture therapy of solid tumors (2017)
  • 著者名/発表者名: P. Mi, H. Yanagie, N. Dewi, H.-C. Yen, X. Liu, M. Suzuki, Y. Sakurai, K. Ono, H. Takahashi, H. Cabral, K. Kataoka, N. Nishiyama
  • 雑誌名: J. Control. Release 巻: 254 ページ: 1-9
  • DOI: 10.1016/j.jconrel.2017.03.036
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multilayered polyion complexes with dissolvable silica layer covered by controlling densities of cRGD-conjugated PEG chains for cancer-targeted siRNA delivery (2017)
  • 著者名/発表者名: M. Naito, R, Azuma, H. Takemoto, M. Hori, N. Yoshinaga, S. Osawa, R. Kamegawa, H.J. Kim, T. Ishii, N. Nishiyama, K. Miyata, K. Kataoka
  • 雑誌名: J. Biomater. Sci. Polym. Ed. 巻: 28 ページ: 1109-1123
  • DOI: 10.1080/09205063.2017.1301775
  • 査読あり
• [雑誌論文] Inhibition of PRDM14 expression in pancreatic cancer suppresses cancer stem-like properties and liver metastasis in mice (2017)
  • 著者名/発表者名: C. Moriya, H. Taniguchi, K. Miyata, N. Nishiyama, K. Kataoka, K. Imai
  • 雑誌名: Carcinogenesis 巻: 38 ページ: 638-648
  • DOI: 10.1093/carcin/bgx040
  • 査読あり
• [雑誌論文] Functional polymer-based siRNA delivery carrier that recognizes site- specific biosignals (2017)
  • 著者名/発表者名: H. Takemoto, N. Nishiyama
  • 雑誌名: J. Control. Release 巻: 267 ページ: 90-99
  • DOI: 10.1016/j.jconrel.2017.09.005
  • 査読あり
• [学会発表] Development of Smart Nanodiagnostics for Targeted Cancer Therapy (2018)
  • 著者名/発表者名: Nobuhiro Nishiyama
  • 学会等名: 第2回MRIアライアンス国際シンポジウム2018
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Novel design of glutamine-derived polymer with a high affinity to cancer cells based on aberrant glutamine metabolism (2017)
  • 著者名/発表者名: Yuto Honda, Naoki Yamada, Hiroyasu Takemoto, Takahiro Nomoto, Makoto Matsui, Keishiro Tomoda, Nobuhiro Nishiyama
  • 学会等名: 253rd American Chemical Society National Meeting & Exposition
  • 国際学会
• [学会発表] がん特異的代謝に着想した外殻にグルタミンを有する高分子ミセルの開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 真貝太規、山田直生、武元宏泰、野本貴大、松井誠、友田敬士郎、西山伸宏
  • 学会等名: 第66回高分子年次大会
• [学会発表] 腫瘍内pHに応答する双性イオン型ポリマーの設計とDDS応用-ベタイン内アニオン性基の影響- (2017)
  • 著者名/発表者名: 左久間隼矢、Abdul-Hackam RANNEH, 武元宏泰、野本貴大、松井誠、友田敬士郎、西山伸宏
  • 学会等名: 第66回高分子年次大会
• [学会発表] Design of synthetic polymer toward achieving a selective high affinity to tumor cells by interacting with dense glutaminolysis-related transporters (2017)
  • 著者名/発表者名: Naoki Yamada, Yuto Honda, Hiroyasu Takemoto, Takahiro Nomoto, Makoto Matsui, Keishiro Tomoda, Nobuhiro Nishiyamam
  • 学会等名: 第66回高分子年次大会
• [学会発表] 革新的オリゴ核酸送達システムの実現に向けた材料設計 (2017)
  • 著者名/発表者名: 西山伸宏
  • 学会等名: 第33回日本DDS学会学術集会
• [学会発表] Design of functional polymers for cancer diagnosis and therapy (2017)
  • 著者名/発表者名: 西山伸宏
  • 学会等名: 化学系学協会東北大会 高分子コロキウム
  • 招待講演
• [学会発表] がん代謝に着想した表層にグルタミンを有する高分子ミセル型薬物送達システムの開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 真貝 太規、山田直生, 武元宏泰, 野本貴大, 松井誠, 友田敬士郎, 西山伸宏
  • 学会等名: 第66回高分子討論会
• [学会発表] 腫瘍指向性ステルス高分子の開発とDDS への応用-ベタイン構造内アニオン性基の影響- (2017)
  • 著者名/発表者名: 左久間隼矢、Abdul-Hackam RANNEH, 武元宏泰、野本貴大、松井誠、友田敬士郎、西山伸宏
  • 学会等名: 第66回高分子討論会
• [学会発表] 光増感剤結合型高分子における多岐環状ＲＧＤペプチドの腫瘍集積性と腫瘍内分布への効果の検討 (2017)
  • 著者名/発表者名: Dou Xuebo、野本貴大、武元宏泰、松井 誠、友田敬士郎、西山伸宏
  • 学会等名: 第66回高分子討論会
• [学会発表] 機能性高分子を利用した核酸医薬送達システムの開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 西山伸宏
  • 学会等名: 創薬薬理フォーラム 第25回シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] Design of functional polymers for smart nanomedicine (2017)
  • 著者名/発表者名: 西山伸宏
  • 学会等名: 5th International Symposium on Smart Biomaterials
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] スマート機能型DDSのための機能性高分子設計 (2017)
  • 著者名/発表者名: 西山伸宏
  • 学会等名: 高分子学会関東支部 バイオと科学の融合領域
  • 招待講演
• [学会発表] がん選択的に相互作用するグルタミン担持高分子の創製と機能評価 (2017)
  • 著者名/発表者名: 山田直生, 本田雄士，武元宏泰，野本貴大，松井 誠，友田敬士郎，西山伸宏
  • 学会等名: 第39回日本バイオマテリアル学会大会
• [学会発表] Glutamine-functionalized polymer for tumor-selective high affinity by sensing dense glutamine transporters associated with aberrant metabolism (2017)
  • 著者名/発表者名: Naoki Yamada, Naoki Yamada, Yuto Honda, Hiroyasu Takemoto, Takahiro Nomoto, Makoto Matsui, Keishiro Tomoda, Nobuhiro Nishiyama
  • 学会等名: 14th US-JAPAN Symposium on Drug Delivery Systems
  • 国際学会
• [備考] 東京工業大学 化学生命科学研究所 西山研究室
  • URL: http://www.bmw.res.titech.ac.jp