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2017 年度 実施状況報告書

超音波によって活性が変化する光がん治療薬の創出

研究課題

研究課題/領域番号 16K05741
研究機関群馬大学

研究代表者

堀内 宏明  群馬大学, 大学院理工学府, 准教授 (00334136)

研究分担者 奥津 哲夫  群馬大学, 大学院理工学府, 教授 (20261860)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード光線力学療法 / 光増感剤 / 活性制御 / 超音波 / 会合体 / 自己消光
研究実績の概要

ガンの光線力学療法における光副作用を低減するために、超音波照射による光増感剤の活性制御を目指している。
まず光増感剤の会合平衡定数を超音波により制御する系の研究を行った。まず疎水性のポルフィリン(光増感剤)を水中で会合させ、自己消光により光活性の無いOFF状態を作り出す。次に超音波照射により会合体を単量体に変換し、自己消光の無いON状態に変化させる。昨年度に、ポルフィリンの両親媒性を変化させることにより、会合体の作りやすさ、および超音波照射による会合体の解離のしやすさを制御することを目指し、4種類の両親媒性ポルフィリンを合成した。今年度はこのポルフィリンを用いた評価を行った。疎水性を向上させると、会合体が形成しやすくなり、OFF状態として優れる。しかしながら超音波照射による単量体への変換率は低下した。一つのカルボキシ基を有するポルフィリンが最もバランスが良いことを明らかとなった。
次に、超音波化学反応により、疎水性光増感剤を親水性光増感剤に変化させることにより、自己消光が生じる会合体(OFF状態)から自己消光の無い単量体(ON状態)に制御する系の研究を行った。高分子に導入した疎水性のテトラヒドロピラニルカルボン酸エステル基は超音波照射により、親水性のカルボキシ基に変換できることが知られている。本課題では低分子光増感剤でも超音波化学反応による親水性の変化を引き起こせるかどうかを明らかにすることを目指した。テトラヒドロピラニルカルボン酸エステル基を低分子であるベンゼンに導入した化合物を合成した。これに超音波照射を行うことにより、テトラヒドロピラニル基が脱離し、親水性の安息香酸が生成した。これにより、テトラヒドロピラニルカルボン酸エステル基の超音波化学反応が高分子だけでなく、低分子であっても活用できることが明らかとなり、これが光増感剤に応用可能であることが期待される。

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

大きく分けて2つの計画を同時進行しているが、どちらも当初計画していた内容をほぼ完遂できたため。

今後の研究の推進方策

H30年度は、H29年度に得られた知見である、「低分子でも疎水性のテトラヒドロピラニルカルボン酸エステル基が超音波照射により親水性のカルボキシル基に変換できる」ことを利用し、光増感剤であるポルフィリンにこの超音波反応性のユニットを導入する。次に、合成したポルフィリンを用いて、水中での会合体の形成を行う。また形成された会合体が自己消光により光活性の無いOFF状態となっていることを明らかにした上で、超音波照射により親水性の化合物に変換できることを明らかにする。最後に超音波照射によって生成する親水性ポルフィリンが単量体となり、光活性の高いON状態であることを明らかにする。

次年度使用額が生じた理由

今年度に計画していた研究内容が予定よりも順調に進み、必要とされる物品が計画よりも少なくて済んだ。この余剰予算は平成30年度の研究を加速させるために使用した方が効果的であると見込まれたため、繰り越した。

  • 研究成果

    (20件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 6件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Synthesis and Unique Optical Properties of Selenophenyl BODIPYs and Their Linear Oligomers2018

    • 著者名/発表者名
      Taguchi Daisuke、Nakamura Takashi、Horiuchi Hiroaki、Saikawa Makoto、Nabeshima Tatsuya
    • 雑誌名

      The Journal of Organic Chemistry

      巻: in press ページ: in press

    • DOI

      10.1021/acs.joc.8b00782

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Extension of π-system of silylated porphyrin derivative for photodynamic therapy2017

    • 著者名/発表者名
      Horiuchi Hiroaki、Sakai Asumi、Akiyama Shingo、Ikeda Remi、Ito Satoshi、Furuya Masaru、Gomibuchi Yuta、Ichikawa Muneki、Yoshihara Toshitada、Tobita Seiji、Okutsu Tetsuo
    • 雑誌名

      Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry

      巻: 339 ページ: 19~24

    • DOI

      10.1016/j.jphotochem.2017.02.015

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Photo sensitization reaction-induced crystallization of lysozyme2017

    • 著者名/発表者名
      Utsumi Maiko、Horiuchi Hiroaki、Okutsu Tetsuo
    • 雑誌名

      Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry

      巻: 344 ページ: 223~227

    • DOI

      10.1016/j.jphotochem.2017.05.027

    • 査読あり
  • [学会発表] Development of Water Soluble pH-Activatable Photosensitizing Drug for Photodynamic Therapy of Cancer2018

    • 著者名/発表者名
      H. Horiuchi, M. Isogai, K. Hirakawa, T. Okutsu
    • 学会等名
      Gunma International Symposium 2018
    • 国際学会
  • [学会発表] The effect of intramolecular orthogonality of acid-responsive photosensitizer on ON/OFF switching of singlet oxygen generation2018

    • 著者名/発表者名
      M. Hamano, H. Horiuchi, A. Hirabara, R. Kuribara, T. Okutsu
    • 学会等名
      Gunma International Symposium 2018
    • 国際学会
  • [学会発表] Delelopment of the glycosylated photosensitiser for the application to photoimmunotherapy2018

    • 著者名/発表者名
      R. Kubota, H. Horiuchi, N. Ishii, K. Sano, I. Matsuo, T. Okutsu
    • 学会等名
      Gunma International Symposium 2018
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of Nanodrop as oxygen carrier for photodynamic therapy2018

    • 著者名/発表者名
      R. Hoshino, H. Horiuchi, T. Okutsu
    • 学会等名
      Gunma International Symposium 2018
    • 国際学会
  • [学会発表] Protein Crystalization using alignment by electric field and molecule adsorption on gold nanoparticles2018

    • 著者名/発表者名
      T. Yasue, H. Horiuch, T. Okutsu
    • 学会等名
      Protein Crystalization using alignment by electric field and molecule adsorption on gold nanoparticles
    • 国際学会
  • [学会発表] pH応答性リン(V)ポルフィリン誘導体の光増感特性2018

    • 著者名/発表者名
      堀内 宏明, 磯貝 将孝, 平川 和貴, 奥津 哲夫
    • 学会等名
      日本化学会第98回春季年会
  • [学会発表] 金薄膜により誘起される有機化合物の結晶化2018

    • 著者名/発表者名
      山越美季・堀内宏明・奥津哲夫
    • 学会等名
      日本化学会第98回春季年会
  • [学会発表] タンパク質結晶化における金ナノ粒子と銀ナノ粒子の表面プラズモン共鳴の効果の比較2018

    • 著者名/発表者名
      伊藤 明日香・堀内 宏明・奥津 哲夫
    • 学会等名
      日本化学会第98回春季年会
  • [学会発表] 増強電場による分子の整列とダイマー形成反応を併用したタンパク質の結晶化の試み2018

    • 著者名/発表者名
      大塚玲美奈・堀内宏明・奥津哲夫
    • 学会等名
      日本化学会第98回春季年会
  • [学会発表] 光線力学療法への応用を志向したpH応答性光増感剤の開発2017

    • 著者名/発表者名
      堀内 宏明・磯貝 将孝・平原阿槻・平川和貴・奥津哲夫
    • 学会等名
      2017光化学討論会
  • [学会発表] PDTにおける光副作用の抑制を目指したpH応答性リン(Ⅴ)ポルフィリンの研究2017

    • 著者名/発表者名
      磯貝 将孝・堀内宏明・平川和貴・奥津哲夫
    • 学会等名
      2017光化学討論会
  • [学会発表] タンパク質のアミノ酸の組成および立体構造の特徴と励起状態の性質の関連2017

    • 著者名/発表者名
      横山大・堀内宏明・奥津哲夫
    • 学会等名
      2017光化学討論会
  • [学会発表] pH応答性光増感剤の分子内直交性が一重項酸素生成のON/OFFスイッチングに及ぼす影響2017

    • 著者名/発表者名
      浜野美咲・堀内宏明・平原阿槻・栗原亮太・奥津哲夫
    • 学会等名
      2017光化学討論会
  • [学会発表] 超音波を用いた光増感剤会合体の活性制御に及ぼす分子間相互作用の影響2017

    • 著者名/発表者名
      星野涼・堀内宏明・樋口みなみ・狩野貴行・奥津哲夫
    • 学会等名
      2017光化学討論会
  • [学会発表] Development of water soluble pH-Activatable Photosensitizing Drug for Photodynamic Therapy2017

    • 著者名/発表者名
      H. Horiuchi, M. Isogai, K. Hirakawa, S. Torii, T. Okutsu
    • 学会等名
      GUMI 2017
    • 国際学会
  • [学会発表] 光免疫療法への応用を目指した糖鎖連結光増感剤の開発2017

    • 著者名/発表者名
      久保田諒・石井希実・佐野加苗・奥津哲夫・松尾一郎・堀内宏明
    • 学会等名
      東北糖鎖研究会・東京糖鎖研究会合同シンポジウム
  • [図書] Spectroscopic Tools for the Diagnosis and Treatment of Cancer ーA Symposium Bookin PACIFICHEM 20152017

    • 著者名/発表者名
      Editor Norio Miyoshi, Kazutaka Hirakawa, Sukalyan Kumar Kundu (分担:Chapter 7: Hiroaki Horiuchi)
    • 総ページ数
      174ページ (分担分:p.64-73)
    • 出版者
      Sankeisha
    • ISBN
      9784864877039

URL: 

公開日: 2018-12-17  

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