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2013 年度 実績報告書

電子移動で活性酸素機構を補完するがん光治療用ポルフィリンの開発

研究課題

研究課題/領域番号 23750186
研究機関静岡大学

研究代表者

平川 和貴  静岡大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60324513)

キーワード光線力学的療法 / ポルフィリン / 光増感剤 / 電子移動 / 一重項酸素 / タンパク質損傷 / アミノ酸分解 / がん治療
研究概要

本研究では、がんの光治療(光線力学的療法)において、治療効果向上のため新規ポルフィリン光増感剤を開発することを目的とした。光線力学的療法は、ポルフィリン光増感剤を用いた低侵襲的な治療法であり、臓器の温存など、QOLを維持できるがん治療法として優れている。しかし、治療効果の向上が課題である。がんを攻撃する従来の機構がポルフィリンの光増感反応による活性酸素生成であるにも関わらず、腫瘍組織内の酸素濃度が低いため、治療効果が制限されていることが主な原因である。
そこで、従来の活性酸素機構を、がん細胞内でターゲットとなるタンパク質やDNAから光増感剤が直接電子を奪う光誘起電子移動機構で補完し、生体分子損傷作用を維持する方法を研究した。特に、電子移動反応に優れるP(V)ポルフィリンに着目した。
既知のP(V)ポルフィリン誘導体を用いた実験でタンパク質のアミノ酸残基が酸化損傷され、従来の活性酸素(一重項酸素)機構の他、電子移動機構が寄与することを明らかにした。
さらに、電子移動機構が寄与する割合を定量的に決定する方法を開発した。ここまでの研究では、アミノ酸残基の酸化損傷の検出であったが、タンパク質損傷の評価法として、カタラーゼをターゲットモデルとして、酵素活性を指標とする方法を開発した。
最終年度は、新しいP(V)ポルフィリン光増感剤を設計・合成した。従来の波長よりも治療に有効な波長域で作用できることを明らかにした。また、ポルフィリン以外のカチオン性色素を用いて、長波長可視光でDNA損傷を指標とした実験により、電子移動機構の寄与を明らかにした。本研究成果は、従来のポルフィリン光増感剤の作用機構である活性酸素機構と電子移動機構を併用することで低酸素状態でも治療効果を維持できる光増感剤を新規に開発したことである。今後、細胞レベル、動物実験レベルの検証を経て、臨床応用を目指していく。

  • 研究成果

    (22件)

すべて 2014 2013

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (15件) (うち招待講演 3件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Nile Blue Can Photosensitize DNA Damage through Electron Transfer2014

    • 著者名/発表者名
      Kazutaka Hirakawa, Kazuhiro Ota, Junya Hirayama, Shinji Oikawa, Shosuke Kawanishi
    • 雑誌名

      Chemical Research in Toxicology

      巻: 27 ページ: 1-7

    • DOI

      10.1021/tx400475c

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Theoretical study of the effects of amino acids on one-electron oxidation of a nucleobase: adenine residue can be a hole-trapping site2014

    • 著者名/発表者名
      Kazutaka Hirakawa and Mami Yoshida
    • 雑誌名

      Pure and Applied Chemical Sciences

      巻: 2 ページ: 41-48

    • DOI

      org/10.12988/pacs.2014.424

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Protein damage and inhibition of enzyme activity photosensitized by alkoxyP(V)porphyrin derivative2014

    • 著者名/発表者名
      Kazutaka Hirakawa, Shigetoshi Okazaki, Jin Matsumoto, Masahide Yasuda
    • 雑誌名

      Photomedicine and Photobiology

      巻: 35 ページ: 45-46

  • [雑誌論文] Examination of protein-damaging activity of phosphorus(V)porphyrin photosensitizer for photodynamic therapy2013

    • 著者名/発表者名
      Kazutaka Hirakawa, Taiki Yamanaka, Jin Matsumoto, Masahide Yasuda
    • 雑誌名

      Journal of Analytical and Bioanalytical Techniques

    • DOI

      10.4172/2155-9872.S1-003

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Photosensitized protein damage by dimethoxyphosphorus(V) tetraphenylporphyrin2013

    • 著者名/発表者名
      Kazutaka Hirakawa, Norihito Fukunaga, Yoshinobu Nishimura, Tatsuo Arai, Shigetoshi Okazaki
    • 雑誌名

      Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters

      巻: Vol.23 ページ: 2704-2707

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Singlet Oxygen Generating Activity of an Electron Donor-Connecting Porphyrin Photosensitizer Can Be Controlled by DNA2013

    • 著者名/発表者名
      Kazutaka Hirakawa, Yoshinobu Nishimura, Tatsuo Arai, Shigetoshi Okazaki
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry B

      巻: 117 ページ: 13490-13496

    • DOI

      org/10.1021/jp4072444

    • 査読あり
  • [学会発表] Photosensitized damage of DNA and protein2014

    • 著者名/発表者名
      Kazutaka Hirakawa
    • 学会等名
      日本化学会第94春季年会 Asian International Symposium -Photochemistry-
    • 発表場所
      名古屋大学、名古屋市
    • 年月日
      20140327-20140330
    • 招待講演
  • [学会発表] ナイルブルーの光増感反応によるグアニン連続配列特異的DNA損傷2014

    • 著者名/発表者名
      平川和貴、大田和洋、平山淳也、及川伸二、川西正祐
    • 学会等名
      日本化学会第94春季年会
    • 発表場所
      名古屋大学、名古屋市
    • 年月日
      20140327-20140330
  • [学会発表] Oxidative damage of amino acid residue of protein photosensitized by P(V)porphyrins through electron transfer and singlet oxygen generation2014

    • 著者名/発表者名
      欧陽東彦、平川和貴
    • 学会等名
      日本化学会第94春季年会
    • 発表場所
      名古屋大学、名古屋市
    • 年月日
      20140327-20140330
  • [学会発表] Evaluation of Photosensitized Protein Damage by Phosphorus(V)Porphyrin2013

    • 著者名/発表者名
      Kazutaka Hirakawa
    • 学会等名
      The 9th Korea-Japan Symposium on Frontier Photoscience-2013
    • 発表場所
      ソウル大学、大韓民国
    • 年月日
      20131124-20131127
    • 招待講演
  • [学会発表] Photosensitized Singlet Oxygen Generating Activity of Porphyrin Can be Controlled by DNA2013

    • 著者名/発表者名
      Kazutaka Hirakawa, Yoshinobu Nishimura, Tatsuo Arai, Shigetoshi Okazaki
    • 学会等名
      Directions of Interdisciplinary Domain Research in Japan-Europe Partnership
    • 発表場所
      静岡市
    • 年月日
      20131118-20131119
  • [学会発表] Photosensitized singlet oxygen generation can be controlled by DNA microenvironment2013

    • 著者名/発表者名
      Kazutaka Hirakawa
    • 学会等名
      The 6th Asia & Oceania Conference on Photobiology
    • 発表場所
      シドニー, オーストラリア
    • 年月日
      20131110-20131114
    • 招待講演
  • [学会発表] DNA認識で一重項酸素生成活性を制御可能なポルフィリン光増感剤2013

    • 著者名/発表者名
      平川和貴、西村賢宣、新井達郎、岡崎茂俊
    • 学会等名
      第44回中部化学関係学協会支部連合秋季大会
    • 発表場所
      静岡大学、浜松市
    • 年月日
      20131102-20131103
  • [学会発表] Activity control of singlet oxygen generation by porphyrin photosensitizers for photodynamic therapy through interaction with DNA2013

    • 著者名/発表者名
      Kazutaka Hirakawa, Mari Harada, Yoshinobu Nishimura, Tatsuo Arai, Yoshio Nosaka, Shigetoshi Okazaki
    • 学会等名
      The 6th International Conference on Health and Longevity Sciences
    • 発表場所
      静岡市
    • 年月日
      20131101-20131101
  • [学会発表] Fundamental study of photodynamic therapy: Synthesis of P(V)tetranaphthylporphyrin derivatives and their activity as photosensitizer2013

    • 著者名/発表者名
      Shunsuke Aoki, Norihito Fukunaga, Hiroyuki Ueda, Shigetoshi Okazaki, Kazutaka Hirakawa
    • 学会等名
      The 6th International Conference on Health and Longevity Sciences
    • 発表場所
      静岡市
    • 年月日
      20131101-20131101
  • [学会発表] Fundamental study of photodynamic therapy: photosensitized protein damage by water soluble porphyrins with different redox potentials2013

    • 著者名/発表者名
      Dongyan Ouyang, Shiori Inoue, Shigetoshi Okazaki, Kazutaka Hirakawa
    • 学会等名
      The 6th International Conference on Health and Longevity Sciences
    • 発表場所
      静岡市
    • 年月日
      20131101-20131101
  • [学会発表] 水溶性長鎖アルコキシP(V)ポルフィリンによるタンパク質損傷とカタラーゼ活性の阻害2013

    • 著者名/発表者名
      平川和貴、山中泰樹、松本仁、保田昌秀
    • 学会等名
      2013年光化学討論会
    • 発表場所
      愛媛大学、松山市
    • 年月日
      20130913-20130913
  • [学会発表] P(V)テトラナフチルポルフィリンの合成とタンパク質光損傷活性の評価2013

    • 著者名/発表者名
      青木俊輔、植田裕之、岡崎茂俊、平川和貴
    • 学会等名
      2013年光化学討論会
    • 発表場所
      愛媛大学、松山市
    • 年月日
      20130913-20130913
  • [学会発表] DNA認識で制御されるアントラセン直結ポルフィリン光増感剤の一重項酸素生成活性2013

    • 著者名/発表者名
      平川和貴、西村賢宣、新井達郎、岡崎茂俊
    • 学会等名
      2013年光化学討論会
    • 発表場所
      愛媛大学、松山市
    • 年月日
      20130911-20130913
  • [学会発表] Photosensitized protein damage by using three kinds of porphyrin complexes with different redox potential2013

    • 著者名/発表者名
      欧陽東彦、井上思織、岡崎茂俊、平川和貴
    • 学会等名
      2013年光化学討論会
    • 発表場所
      愛媛大学、松山市
    • 年月日
      20130911-20130913
  • [学会発表] 長鎖アルコキシ基をもつ水溶性P(V)ポルフィリンによるタンパク質損傷:酵素活性阻害効果2013

    • 著者名/発表者名
      平川和貴、山中泰樹、岡崎茂俊、松本仁、保田昌秀
    • 学会等名
      第35回日本光医学・光生物学会
    • 発表場所
      浜松市
    • 年月日
      20130712-20130713
  • [図書] Photo-energy and electron donating ability of pyrene, in Pyrene: Chemical Properties, Biochemistry Applications and Toxic Effects2013

    • 著者名/発表者名
      Kazutaka Hirakawa
    • 総ページ数
      209
    • 出版者
      Nova Science Publishers

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公開日: 2015-05-28  

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