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

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23750186
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 生体関連化学
• 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)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• キーワード: 光線力学的療法 / 光増感剤 / ポルフィリン / 電子移動 / 一重項酸素 / タンパク質損傷 / トリプトファン / 酸化反応

研究概要

がん光治療は、QOLの維持に有利であり、がんを攻撃する原理は光増感反応による活性酸素生成である。しかし、腫瘍内の酸素濃度は低く、治療効果が制限されている。そこで、従来機構を、光増感剤が生体分子から直接電子を奪う電子移動で補完する方法を研究した。特に、電子移動に優れるP(V)ポルフィリンを利用し、これを実現した。本研究のため、タンパク質損傷における電子移動の寄与の定量法、酵素活性を指標としたタンパク質損傷評価法を開発した。さらに、新しいポルフィリン光増感剤を合成し、治療に有効な波長域で作用できることを明らかにした。主な成果は、低酸素でも治療効果を維持できる新規光増感剤を開発したことである。

研究成果

• [雑誌論文] Nile blue can photosensitize DNA damage through electron transfer (2014)
  • 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: Vol.27 ページ: 649-655
  • 査読あり
• [雑誌論文] Singlet oxygen generating activity of an electron donor-connecting porphyrin photosensitizer can be controlled by DNA (2013)
  • 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: Vol.117 ページ: 13490-13496
  • 査読あり
• [雑誌論文] Examination of protein-damaging activity of phosphorus(V)porphyrin photosensitizer for photodynamic therapy (2013)
  • 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) tetraphenylporphyrin (2013)
  • 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] Photosensitized damage of protein by fluorinated diethoxyphosphorus(V)porphyrin (2013)
  • 著者名/発表者名: Kazutaka Hirakawa, Keito Azumi, Yoshinobu Nishimura, Tatsuo Arai, Yoshio Nosaka, Shigetoshi Okazaki
  • 雑誌名: Journal of Porphyrins and Phthalocyanines 巻: Vol.17 ページ: 56-62
  • 査読あり
• [雑誌論文] Controlled generation of singlet oxygen by water-soluble meso-pyrenylporphyrin photosensitizer under interaction with DNA (2012)
  • 著者名/発表者名: Kazutaka Hirakawa, Mari Harada, Shigetoshi Okazaki, Yoshio Nosaka
  • 雑誌名: Chemical Communications 巻: Vol.48 ページ: 4770-4772
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamics of singlet oxygen generation by DNA-binding photosensitizers (2012)
  • 著者名/発表者名: Kazutaka Hirakawa, Toru Hirano, Yoshinobu Nishimura, Tatsuo Arai, Yoshio Nosaka
  • 雑誌名: The Journal of Physical Chemistry B 巻: Vol.116 ページ: 3037-3044
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analysis of protein damage based on the fluorometry of tryptophan residue (2012)
  • 著者名/発表者名: Kazutaka Hirakawa, Shiori Inoue
  • 雑誌名: Current Topics in Analytical Chemistry 巻: Vol.9 ページ: 57-62
  • 査読あり
• [雑誌論文] Oxygen-independent DNA damage photosensitized by rhodamine-6G (2011)
  • 著者名/発表者名: Kazutaka Hirakawa, Satoru Ochiai, Shinji Oikawa, Shosuke Kawanishi
  • 雑誌名: Trends in Photochemistry and Photobiology 巻: Vol.13 ページ: 29-35
  • 査読あり
• [雑誌論文] Control of singlet oxygen generation photosensitized by meso-anthrylporphyrin through interaction with DNA (2011)
  • 著者名/発表者名: Kazutaka Hirakawa, Toru Hirano, Yoshinobu Nishimura, Tatsuo Arai, Yoshio Nosaka
  • 雑誌名: Photochemistry and Photobiology 巻: Vol.87 ページ: 833-839
  • 査読あり
• [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
  • 年月日: 2014-03-30
• [学会発表] Photosensitized damage of DNA and protein (2014)
  • 著者名/発表者名: Kazutaka Hirakawa
  • 学会等名: 日本化学会第94春季年会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2014-03-29
• [学会発表] Oxidative damage of amino acid residue of protein photosensitized by P(V)porphyrins through electron transfer and singlet oxygen generation (2014)
  • 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
  • 年月日: 2014-03-28
• [学会発表] Evaluation of photosensitized protein damage by phosphorus(V)porphyrin (2013)
  • 著者名/発表者名: Kazutaka Hirakawa, Yoshinobu Nishimura, Tatsuo Arai, Shigetoshi Okazaki
  • 学会等名: The 9th Korea-Japan Symposium on Frontier Photoscience-2013
  • 発表場所: ソウル
  • 年月日: 2013-11-27
• [学会発表] Photosensitized singlet oxygen generation can be controlled by DNA microenvironment (2013)
  • 著者名/発表者名: Kazutaka Hirakawa, Mari Harada, Yoshinobu Nishimura, Tatsuo Arai, Yoshio Nosaka, Shigetoshi Okazaki, Toru Hirano
  • 学会等名: The 6th Asia & Oceania Conference on Photobiology
  • 発表場所: シドニー
  • 年月日: 2013-11-13
• [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: 浜松
  • 年月日: 2013-11-02
• [学会発表] Activity control of singlet oxygen generation by porphyrin photosensitizers for photodynamic therapy through interaction with DNA (2013)
  • 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
  • 年月日: 2013-11-01
• [学会発表] Fundamental study of photodynamic therapy : Synthesis of P(V)tetranaphthylporphyrin derivatives and their activity as photosensitizer (2013)
  • 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
  • 年月日: 2013-11-01
• [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
  • 年月日: 2013-09-11
• [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
  • 年月日: 2013-09-11
• [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
  • 年月日: 2013-09-11
• [学会発表] Photosensitized protein damage by using three kinds of porphyrin complexes with different redox potential (2013)
  • 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
  • 年月日: 2013-09-11
• [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
  • 年月日: 2013-07-13
• [学会発表] DNA認識で発現する水溶性meso-アントリルポルフィリンの光化学的一重項酸素生成活性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 平川和貴,岡崎茂俊
  • 学会等名: 日本化学会第93春季年会
  • 発表場所: 草津
  • 年月日: 2013-03-23
• [学会発表] メソ-フェナントリルポルフィリンの合成と光化学的物性評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 井藤裕輔,平川和貴
  • 学会等名: 日本化学会第93春季年会
  • 発表場所: 草津
  • 年月日: 2013-03-22
• [学会発表] Control of singlet oxygen generating activity of meso-pyrenylporphyrin through interaction with DNA (2012)
  • 著者名/発表者名: Kazutaka Hirakawa, Mari Harada, Shigetoshi Okazaki, Yoshinobu Nishimura, Tatsuo. Arai, Yoshio Nosaka
  • 学会等名: 7th Asian Photochemistry Conference 2012 (APC2012)
  • 発表場所: 吹田
  • 年月日: 2012-11-13
• [学会発表] Protein Photodamage by the S_2 Excited State of Porphyrin Zinc Complex (2012)
  • 著者名/発表者名: Shiori Inoue, Kazutaka Hirakawa
  • 学会等名: 7th Asian Photochemistry Conference 2012 (APC2012)
  • 発表場所: 吹田
  • 年月日: 2012-11-13
• [学会発表] 電子ドナー直結ポルフィリンの電子遷移とDNA認識による一重項酸素生成制御 (2012)
  • 著者名/発表者名: 平川和貴,原田万理,岡崎茂俊,野坂芳雄
  • 学会等名: 2012年光化学討論会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2012-09-14
• [学会発表] ジメトキシP(V)テトラフェニルポルフィリンの光増感作用とタンパク質損傷 (2012)
  • 著者名/発表者名: 平川和貴,福永法仁,岡崎茂俊
  • 学会等名: 2012年光化学討論会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2012-09-14
• [学会発表] 医学応用を指向した光増感反応の研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 平川和貴
  • 学会等名: 第17回日本光生物学協会年会
  • 発表場所: 吹田
  • 年月日: 2012-08-18
• [学会発表] DNA認識で発現する水溶性ポルフィリン光増感剤の一重項酸素生成活性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 平川和貴,原田万理,岡崎茂俊
  • 学会等名: 第34回日本光医学・光生物学会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2012-07-28
• [学会発表] Type I光増感剤ジメトキシP(V)テトラフェニルポルフィリン (2012)
  • 著者名/発表者名: 平川和貴,福永法仁,岡崎茂俊
  • 学会等名: 第22回日本光線力学学会学術講演会
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 2012-07-07
• [学会発表] DNA-damaging activity of cationic porphyrinoid photosensitizers and 5-ALA-derived protoporphyrin IX (2012)
  • 著者名/発表者名: Kazutaka Hirakawa
  • 学会等名: Seventh International Conference on Porphyrins and Phthalocyanines (ICPP-7)
  • 発表場所: 済州島
  • 年月日: 2012-07-03
• [学会発表] ポルフィリン光増感剤によるタンパク質損傷 : Type IおよびType II機構の寄与 (2012)
  • 著者名/発表者名: 平川和貴,岡崎茂俊
  • 学会等名: 日本化学会第92春季年会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2012-03-26
• [学会発表] Determination of type I and type II mechanisms for photosensitized protein damage by porphyrin phosphorus(V) complex (2011)
  • 著者名/発表者名: Kazutaka Hirakawa, Shigetoshi Okazaki, Yoshinobu Nishimura, Tatsuo Arai, Hiroshi Segawa
  • 学会等名: The 8th Korea-Japan Symposium on Frontier Photoscience-2011
  • 発表場所: ソウル
  • 年月日: 2011-10-30
• [学会発表] Photooxidative damage of tryptophan by porphyrin P(V) complex (2011)
  • 著者名/発表者名: Hiroki Yamaguchi, Kazutaka Hirakawa
  • 学会等名: The 4th International Conference on Health and Longevity Sciences (ICHALS)
  • 発表場所: 静岡
  • 年月日: 2011-10-21
• [学会発表] Photosensitized damage of biomolecules by water-soluble porphyrin (2011)
  • 著者名/発表者名: Shiori Inoue, Kazutaka Hirakawa
  • 学会等名: The 4th International Conference on Health and Longevity Sciences (ICHALS)
  • 発表場所: 静岡
  • 年月日: 2011-10-21
• [学会発表] 水溶性ポルフィリンによる生体分子の光酸化損傷 (2011)
  • 著者名/発表者名: 井上思織,平川和貴
  • 学会等名: 第5回バイオ関連化学シンポジウム
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 2011-09-12
• [学会発表] 長鎖アルキル基をもつ水溶性ポルフィリンP(V)錯体によるタンパク質の光損傷 (2011)
  • 著者名/発表者名: 山中泰樹,松本仁,保田昌秀,岡崎茂俊,平川和貴
  • 学会等名: 第5回バイオ関連化学シンポジウム
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 2011-09-12
• [学会発表] Photo-oxidation of human serum albumin by the singlet excited state of water-soluble P(V)porphyrin (2011)
  • 著者名/発表者名: Kazutaka Hirakawa, Hiroki Yamaguchi, Hironubu Umemoto, Shigetoshi Okazaki, Yoshinobu Nishimura, Tatsuo Arai, Hiroshi Segawa
  • 学会等名: 2011年光化学討論会
  • 発表場所: 宮崎
  • 年月日: 2011-09-06
• [図書] Photo-energy and electron donating ability of pyrene, in Pyrene : Chemical Properties, Biochemistry Applications and Toxic Effects (2013)
  • 著者名/発表者名: Kazutaka Hirakawa
  • 総ページ数: 209 (141-166)
  • 出版者: Nova Science Publishers
• [図書] Phosphorus(V)porphyrin : Its Potential Application for Photomedicine, in Handbook of Porphyrins : Chemistry, Properties and Applications (2012)
  • 著者名/発表者名: Kazutaka Hirakawa
  • 総ページ数: 438 (393-408)
  • 出版者: Nova Science Publishers
• [図書] Protein oxidation through oxygen-independent mechanism by P(V)porphyrin photosensitizer, in In hope of going over the present Clinical PD and PDT (2011)
  • 著者名/発表者名: Kazutaka Hirakawa, Hiroshi Segawa, Toru Hirano, Shigetoshi Okazaki, Yoshio Nosaka
  • 総ページ数: 248 (40-50)
  • 出版者: 三惠社
• [図書] Development of DNA selective porphyrinoid photosensitizer, in In hope of going over the present Clinical PD and PDT (2011)
  • 著者名/発表者名: Kazutaka Hirakawa, and Toru Hirano
  • 総ページ数: 248 (51-52)
  • 出版者: 三惠社
• [図書] Deuterium effect on the photosensitized biomolecules damage via singlet oxygen generation, in Advances in chemistry research. Vol. 10 (2011)
  • 著者名/発表者名: Kazutaka Hirakawa
  • 総ページ数: 510 (429-437)
  • 出版者: Nova Science Publishers
• [備考]
  • URL: http://www.ipc.shizuoka.ac.jp/~tkhirak/