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2017 年度 実績報告書

酸化ストレスに対する防御機能を有する人工赤血球製剤の創製と体内評価

研究課題

研究課題/領域番号 17H02087
研究機関奈良県立医科大学

研究代表者

酒井 宏水  奈良県立医科大学, 医学部, 教授 (70318830)

研究分担者 松平 崇  奈良県立医科大学, 医学部, 助教 (20570998)
山本 惠三  奈良県立医科大学, 医学部, 准教授 (90254490)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワード人工赤血球 / 解糖系酵素 / NADH / メチレンブルー / 一酸化炭素 / リポソーム / 酸素輸送
研究実績の概要

① NADHによるmetHb生成抑制の機序に関する検討: NADHを人工赤血球(ヘモグロビンベシクル, Hb-V)粒子内に濃度高く内包させるとメト化(metHb生成)を抑制するin vivo結果を得た。NADHはHbO2と共存すると擬似カタラーゼ活性および擬似SOD活性を呈することがその機序と考えられた。また、H2O2, NO, NO2-などのメト化促進剤に対しても、NADHの共存によりメト化を抑制した。NADPHも同様の抗酸化的効果を示したが、NADHに比較して安定性に乏しく、長時間にわたるメト化抑制効果ではNADHの方が優れていた。擬似酵素活性について、HbO2に結合するIHPやDPGが拮抗阻害することから、IHP, DPGの既知結合サイトにNAD(P)Hが比較的弱く結合すると推定された。ドッキングシュミレーションから、NAD(P)Hが、α鎖Arg141やLys99に約3A以下で結合し、その近辺のへムとNAD(P)Hのニコチンアミドが電子授受の可能な約10A以下の距離にあると推定された。

② 赤血球解糖系の電子エネルギーの活用によるmetHbの間接的な酵素的還元: 赤血球が産生する電子エネルギーをメチレンブルー(MB)により細胞外に引き出し、Hb-V粒子内のmetHbを還元することをin vivo試験から既に明らかにしている。これを受けて、MBと類似の色素を選定し、ラットへの単回投与試験によりmetHb還元効果を検討したところ、一連のPhenothiazine系の電子伝達物質が有効であり、特にAzure Bの効果が優れていた。

③ CO中毒モデルの作成と脳神経系への影響の評価法確立: 3000ppmのCOガスに暴露されたWistar系ラットの循環動態、血液ガス組成、脳組織病理の変動について結果を得た。

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

人工赤血球のメト化を抑制する方法の探索については、NADHを共存させる方法、また電子伝達物質を使って赤血球の解糖系が産生する電子エネルギーを利用する方法のそれぞれについて進展し、また機序も明らかになり、学会発表ならびに論文印刷するに至った。CO中毒モデルの作成についても、順調に進んでいる。

今後の研究の推進方策

メト化抑制の機序については、更に詳細を検討する。また、CO中毒モデルの脳神経系に与える影響について様相を明らかにするとともに、CO-HbV投与との比較をみる試験を進める。また、脊髄虚血性モデルを作成し、CO-HbVの投与効果についても明らかにしたい。

  • 研究成果

    (16件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 3件、 招待講演 2件) 産業財産権 (1件) (うち外国 1件)

  • [国際共同研究] Lund University(Sweden)

    • 国名
      スウェーデン
    • 外国機関名
      Lund University
  • [国際共同研究] Prince of Songkla University(Thailand)

    • 国名
      タイ
    • 外国機関名
      Prince of Songkla University
  • [雑誌論文] In vivo evaluation of electron mediators for the reduction of methemoglobin encapsulated in liposomes using electron energies produced by red blood cell glycolysis.2018

    • 著者名/発表者名
      Ghirmai S, Bulow L, Sakai H
    • 雑誌名

      Artif Cells Nanomed Biotechnol.

      巻: 46 ページ: 1364-1372

    • DOI

      10.1080/21691401.2017.1397003

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Hidden Antioxidative Functions of Reduced Nicotinamide Adenine Dinucleotide Coexisting with Hemoglobin.2017

    • 著者名/発表者名
      Yamada M, Sakai H
    • 雑誌名

      ACS Chemical Biology

      巻: 12(7) ページ: 1820-1829

    • DOI

      10.1021/acschembio.7b00174

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Artificial Red Blood Cells as Potential Photosensitizers in Dye Laser Treatment Against Port-Wine Stains (Review).2017

    • 著者名/発表者名
      Rikihisa N, Watanabe S, Saito Y, Sakai H
    • 雑誌名

      Journal of Functional Biomaterials

      巻: 8(2) ページ: E14

    • DOI

      10.3390/jfb8020014

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The Use of Hemoglobin Vesicles for Delivering Medicinal Gas for the Treatment of Intractable Disorders2017

    • 著者名/発表者名
      Taguchi K, Yamasaki K, Sakai H, Maruyama T, Otagiri M
    • 雑誌名

      Journal of Pharmaceutical Sciences

      巻: 106(9) ページ: 2392-2400

    • DOI

      10.1016/j.xphs.2017.04.006

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Potential New Non-Invasive Therapy Using Artificial Oxygen Carriers for Pre-Eclampsia (Review)2017

    • 著者名/発表者名
      Ohta H, Kaga M, Li H, Sakai H, Okamura K, Yaegashi N
    • 雑誌名

      Journal of Functional Biomaterials

      巻: 8(3) ページ: E32

    • DOI

      10.3390/jfb8030032

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 備蓄・緊急投与が可能な人工赤血球製剤の実用化を目指す研究2018

    • 著者名/発表者名
      酒井宏水
    • 学会等名
      日本赤十字社 第30回学術講演会
    • 招待講演
  • [学会発表] ヘモグロビンとNAD(P)Hとの共存により生じる抗酸化作用の機序2018

    • 著者名/発表者名
      山田孫平、松平崇、山本恵三、酒井宏水
    • 学会等名
      日本化学会第98春季年会
  • [学会発表] 備蓄・緊急投与が可能な人工赤血球製剤の開発2017

    • 著者名/発表者名
      酒井宏水
    • 学会等名
      第1回 日本集中治療医学会関東甲信越支部学術集会
  • [学会発表] Hidden antioxidative functions of NADH coexisting with hemoglobin2017

    • 著者名/発表者名
      Hiromi Sakai, Magohei Yamada
    • 学会等名
      The 254th ACS National Meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] Translational Research of Artificial Red Cells (Hemoglobin-Vesicles) for Oxygen and Carbon Monoxide Therapeutics2017

    • 著者名/発表者名
      Hiromi Sakai
    • 学会等名
      The 17th IUPAC International Symposium on MacroMolecular Complexes
    • 国際学会
  • [学会発表] 備蓄・緊急投与が可能な人工赤血球製剤2017

    • 著者名/発表者名
      酒井宏水
    • 学会等名
      第25回小児ITP研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] Translational Research of Hb-vesicles (Artificial Red Cells) for a Transfusion Alternative and O2/CO Therapeutics2017

    • 著者名/発表者名
      Hiromi Sakai
    • 学会等名
      XVI-International Symposium on Blood Substitutes and Oxygen Therapeutics
    • 国際学会
  • [学会発表] 備蓄・緊急投与が可能な人工赤血球製剤の実用化を目指す研究2017

    • 著者名/発表者名
      酒井宏水、小田切優樹、東寛、木下学、高瀬凡平、河野光智、岩本美智子、堀之内宏久、高折益彦、小林紘一
    • 学会等名
      第25回日本血液代替物学会 年次大会
  • [産業財産権] ヘモグロビンのメト化抑制能を有する人工赤血球2017

    • 発明者名
      酒井宏水、山田孫平
    • 権利者名
      奈良県立医科大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      PCT/JP2017/008187
    • 外国

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公開日: 2018-12-17  

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