含ホウ素ナノ粒子による薬物送達と中性子捕捉療法を組み合わせたがん治療法の開発

2019 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17H02738
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 小松 直樹 京都大学, 人間・環境学研究科, 教授 (30253008)
• 研究分担者: 鈴木 実 京都大学, 複合原子力科学研究所, 教授 (00319724) ; 石川 善恵 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (20509129) ; 天野 創 滋賀医科大学, 医学部, 助教 (20613467)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: がん / ホウ素 / 中性子 / 治療 / ナノ粒子

研究実績の概要

ホウ素中性子捕捉療法（BNCT）によるがん治療では、腫瘍への効率的かつ選択的なホウ素製剤送達システムを開発する必要がある。先行研究では、ホウ素製剤の生体環境下における分散性や腫瘍組織への選択性に問題があり、BNCT による治療効果はさほど高くなかった。
そして今回、まず、ホウ素を高濃度で含む含ホウ素ナノ粒子（B-NP）を親水性ポリマーであるポリグリセロール（PG）で被覆することにより B-NP-PG を合成し、その構造を確認するとともに、その高い水分散性を確認した。
次に、これを担がんマウスに導入し、中性子線を照射した後、マウスの腫瘍サイズを約１カ月間モニターしたところ、顕著な腫瘍成長抑制効果が見られた。特に、健康な状態を保ちながら、腫瘍が完全に消失したマウスも何匹か認められ、優れたがん治療効果が確認された。一方、コントロールでは腫瘍サイズが加速度的に大きくなっていった。
さらに、マウスの体重変化について見てみると、全てのマウスが約１ヶ月間、体重の緩やかな増加とともに健全な状態を維持した。一方、コントロールでは腫瘍サイズの増大に伴う体重の顕著な増加が見られた。
最後に、生存率においては、コントロールで何頭かのマウスが亡くなっているのに対し、B-NP-PG を注入し、さらに中性子線を照射した全てのマウスが約１ヶ月間、生存しており、中性子線照射下での B-NP-PG によるがん治療効果の優位性が、生存率の比較においても明らかとなった。

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] 蘇州大学(中国)
  • 国名: 中国
  • 外国機関名: 蘇州大学
• [雑誌論文] Extraction of carbon nanotubes with porphyrin- and pyrene-based nanotweezers and nanocalipers: Insight from the association constants (2020)
  • 著者名/発表者名: Alejandro Lopez-Moreno , Yujing Jiang , Guoqing Cheng and Naoki Komatsu
  • 雑誌名: Journal of Porphyrins and Phthalocyanines 巻: 24 ページ: 314-319
  • DOI: 10.1142/S1088424619501086
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Quantitative investigation of the interaction between proteins and charged functional groups on the polyglycerol-grafted nanodiamond surface (2020)
  • 著者名/発表者名: Yajuan Zou and Naoki Komatsu
  • 雑誌名: Carbon 巻: 163 ページ: 395-401
  • DOI: 10.1016/j.carbon.2020.02.089
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetic Mixed Micelles Composed of a Non-Ionic Surfactant and Nitroxide Radicals Containing a d-Glucosamine Unit: Preparation, Stability, and Biomedical Application (2019)
  • 著者名/発表者名: Kota Nagura, Yusa Takemoto, Fumi Yoshino, Alexey Bogdanov, Natalia Chumakova, Andrey Kh. Vorobiev, Hirohiko Imai, Tetsuya Matsuda, Satoshi Shimono, Tatsuhisa Kato, Naoki Komatsu,* and Rui Tamura*
  • 雑誌名: Pharmaceutics 巻: 11 ページ: 42 (1-9)
  • DOI: 10.3390/pharmaceutics11010042
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Size-tunable MRI-visible nitroxide-based magnetic mixed micelles: preparation, stability, and theranostic application (2019)
  • 著者名/発表者名: Kota Nagura, Alexey Bogdanov, Natalia Chumakova, Andrey Kh Vorobiev, Satori Moronaga, Hirohiko Imai, Tetsuya Matsuda, Yohei Noda, Tomoki Maeda, Satoshi Koizumi, Koichi Sakamoto, Tsukuru Amano, Fumi Yoshino, Tatsuhisa Kato, Naoki Komatsu, and Rui Tamura
  • 雑誌名: Nanotechnology 巻: 30 ページ: 224002 (1-8)
  • DOI: 10.1088/1361-6528/ab0627
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Preferential Tumor Accumulation of Polyglycerol Functionalized Nanodiamond Conjugated with Cyanine Dye Leading to Near-Infrared Fluorescence In Vivo Tumor Imaging (2019)
  • 著者名/発表者名: Fumi Yoshino, Tsukuru Amano, Yajuan Zou, Jian Xu, Fuminori Kimura, Yoshio Furusho, Tokuhiro Chano, Takashi Murakami, Li Zhao,* and Naoki Komatsu*
  • 雑誌名: Small 巻: 15 ページ: 1901930 (1-7)
  • DOI: 10.1002/smll.201901930
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Chemical Functionalization of Nanodiamonds: Opportunities and Challenges Ahead (2019)
  • 著者名/発表者名: Giacomo Reina, Li Zhao,Alberto Bianco,* and Naoki Komatsu*
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed. 巻: 58 ページ: 17918-17929
  • DOI: 10.1002/anie.201905997
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Photosensitizer and anticancer drug-loaded 2D nanosheet: Preparation, stability and anticancer property (2019)
  • 著者名/発表者名: Gang Liu, Ping Zhao, Neng Liu, Fumi Yoshino, Hongmei Qin, Yajuan Zou, Shengwei Shi, Tsukuru Amano, Jose R Aguilar Cosme, Yasunobu Nagano, Hitoshi Tamiaki and Naoki Komatsu
  • 雑誌名: 2D Materials 巻: 6 ページ: 045035 (1-13)
  • DOI: 10.1088/2053-1583/ab377b
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Nanotechnology Paper Size-controlled MoS2 nanosheet through ball milling exfoliation: parameter optimization, structural characterization and electrocatalytic application (2019)
  • 著者名/発表者名: Ahmad Tayyebi, Naoko Ogino, Takuya Hayashi and Naoki Komatsu
  • 雑誌名: Nanotechnology 巻: 31 ページ: 075704 (1-13)
  • DOI: 10.1088/1361-6528/ab5077
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Diamond and Micelle: Hard and Soft Materials for Nanomedicine (2019)
  • 著者名/発表者名: Naoki Komatsu
  • 学会等名: EMRS Fall Meeting
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Polyglycerol grafted nanoparticles improve stealth effect by resisting protein corona formation: A comparison study to PEG (2019)
  • 著者名/発表者名: Yajuan Zou, Naoki Komatsu
  • 学会等名: EMRS Fall Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Preparation and Characterization of Nitroxide-Based Magnetic Nanoemulsions Directed toward MRI-Visible Targeted Delivery System (2019)
  • 著者名/発表者名: Kota Nagura, Naoki Komatsu, Rui Tamura
  • 学会等名: EMRS Fall Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] An efficient and scalable production of 2D material dispersions using hexahydroxytriphenylene as a versatile exfoliant (2019)
  • 著者名/発表者名: Gang Liu, Naoki Komatsu
  • 学会等名: EMRS Fall Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Readily Available Stock Solid of MoS2 and WS2 Nanosheets through Solid-Phase Exfoliation by Ball Milling (2019)
  • 著者名/発表者名: Gang Liu, Naoki Komatsu
  • 学会等名: EMRS Fall Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] A Case Study for Nanoparticles on Nanodiamond: Facile Preparation of Nanodiamond-iron oxide Nanohybrid (2019)
  • 著者名/発表者名: Ahmad Tayyebi, Naoki Komatsu
  • 学会等名: EMRS Fall Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Quantitative evaluation of polymer density and net charge effects on nanodiamond surface toward protein affinity (2019)
  • 著者名/発表者名: Yajuan Zou, Naoki Komatsu
  • 学会等名: EMRS Fall Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Polyglycerol-grafted nanoparticles confer stealth effect by resisting protein corona formation: A comparison study to PEG (2019)
  • 著者名/発表者名: Yajuan Zou, Naoki Komatsu
  • 学会等名: FNTG バイオシンポ
• [学会発表] Supramolecular nanoscience of 1D and 2D nanomaterials with porphyrinoids (2019)
  • 著者名/発表者名: Naoki Komatsu
  • 学会等名: International Workshop on Supramolecular Nanoscience of Chemically Programmed Pigments
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] MRI-Visible Supramolecular Nanomicelles Containing Nitroxide Radicals: Preparation, Stability and Structural Elucidation (2019)
  • 著者名/発表者名: Kota Nagura, Rui Tamura and Naoki Komatsu
  • 学会等名: International Workshop on Supramolecular Nanoscience of Chemically Programmed Pigments
  • 国際学会
• [学会発表] Platinum on diamond: A promising prodrug conjugated with polyglycerol, targeting peptide and anticancer drug (2019)
  • 著者名/発表者名: Naoki Komatsu
  • 学会等名: EMRS Spring Meeting
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Quantitative evaluation of polymer density and net charge effects on nanodiamond surface toward protein affinity (2019)
  • 著者名/発表者名: Yajuan Zou, Naoki Komatsu
  • 学会等名: EMRS Spring Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Polyglycerol grafted nanoparticles improve stealth effect by resisting protein corona formation: A comparison study to polyethylene glycol (2019)
  • 著者名/発表者名: Yajuan Zou, Naoki Komatsu
  • 学会等名: EMRS Spring Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Preparation and Characterization of Nitroxide-Based Magnetic Nanoemulsions Directed toward MRI-Visible Targeted Delivery System (2019)
  • 著者名/発表者名: Kota Nagura, Satoshi Shimono, Tsukuru Amano, Fumi Yoshino, Tatsuhisa Kato, Naoki Komatsu, Rui Tamura
  • 学会等名: EMRS Spring Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] A One-Pot Fabrication of Chlorin e6-loaded MoS2 Nanosheet and Its Application to Cancer Phototherapy (2019)
  • 著者名/発表者名: Gang Liu, Qin Hongmei, Tsukuru Amano, Fumi Yoshino, Naoki Komatsu
  • 学会等名: EMRS Spring Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] An efficient and scalable production of 2D material dispersions using hexahydroxytriphenylene as a versatile exfoliant (2019)
  • 著者名/発表者名: Gang Liu, Naoki Komatsu
  • 学会等名: EMRS Spring Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Readily Available Stock Solid of MoS2 and WS2 Nanosheets through Solid-Phase Exfoliation by Ball Milling (2019)
  • 著者名/発表者名: Gang Liu, Naoki Komatsu
  • 学会等名: EMRS Spring Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Covalent and Noncovalent Chemistry for Nanocarbons: Biomedical Application and Structural Separation (2019)
  • 著者名/発表者名: Naoki Komatsu
  • 学会等名: WILEY-Yellow Crane Tower Summit on Advanced Nanomaterials
  • 国際学会 / 招待講演
• [備考] 京都大学大学院人間・環境学研究科小松研究室
  • URL: http://www.komatsu.h.kyoto-u.ac.jp/index.html
• [備考] Komatsu Laboratory, Kyoto University
  • URL: http://www.komatsu.h.kyoto-u.ac.jp/en/