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2012 年度 実施状況報告書

抗がん剤耐性を示すがん幹細胞へ集積する超音波応答性ナノ粒子を用いたがん根治療法

研究課題

研究課題/領域番号 24650294
研究機関金沢大学

研究代表者

清水 宣明  金沢大学, 環日本海域環境研究センター, 教授 (50019634)

研究分担者 仁宮 一章  金沢大学, 環日本海域環境研究センター, 助教 (10379125)
研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2014-03-31
キーワード超音波 / 二酸化チタン / ナノ粒子 / OHラジカル / がん幹細胞
研究概要

腫瘍組織の中には“がん幹細胞”とよばれる少数の細胞が存在し、大多数の”分化”したがん細胞を殺傷しても、このがん幹細胞が生き残っている限り、がんは再発すると言われている。がん幹細胞は無限の増殖を示し、また薬剤排出能も高いため抗がん剤に対する抵抗性が高い。よって、がん幹細胞をいかに死滅させるかが、がんを根治するための鍵といえる。本研究では、がん幹細胞に特異的に集積する「標的化二酸化チタンナノ粒子」と後述する「超音波触媒法」とを融合した、非侵襲的かつ臓器機能温存型の新規がん治療法を構築する。研究代表者らは光触媒として知られている“二酸化チタン”に超音波を照射すると活性酸素種(ラジカル分子)が生成する現象を明らかにした(二酸化チタン・超音波触媒法)。このような報告は国内・国外を通じて皆無であり、この現象を新規がん根治療法として応用展開する。
(1)がん幹細胞へ特異的に集積する標的化二酸化チタンナノ粒子の作製
(H24年度:清水(1-aならびに1-c担当)、仁宮(1-bならびに1-d担当)、大学院生A(1-b担当))
(1-b)がん幹細胞を特異的に認識するDNAアプタマーの探索:乳がん幹細胞と特異的に結合する一本鎖DNAアプタマーをCell-SELEX法により選抜した。
(1-c)がん幹細胞認識アプタマーの二酸化チタンナノ粒子表面への固定化:(1-a)で作製した二酸化チタンナノ粒子表面に(1-b)により選抜した乳がん幹細胞認識DNAアプタマーを固定化した。
(1-d)標的化ニ酸化チタンナノ粒子のがん幹細胞に対する結合能の評価:作製した標的化二酸化チタンナノ粒子が、乳がん幹細胞と特異的に結合するかを評価した。

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

予定通り、がん幹細胞を特異的に認識するDNAアプタマーの探索、がん幹細胞認識アプタマーの二酸化チタンナノ粒子表面への固定化、そして、標的化ニ酸化チタンナノ粒子のがん幹細胞に対する結合能の評価を行うことができたから。

今後の研究の推進方策

(2)標的化ニ酸化チタンナノ粒子と超音波照射を用いたin vitroがん幹細胞傷害の評価(H25年度:仁宮ならびに大学院生Aで2-a, 2-bを担当)
H25年度は、(2-a)がん幹細胞に対する傷害効果の評価:上記(1)にて作製した標的化二酸化チタンナノ粒子を乳がん細胞MDA-MB-231に結合・取り込ませ、様々な周波数(低:40 kHz, 中:300 kHz, 高:1 MHz)の超音波を照射し、その後、乳がん細胞MDA-MB-231の生細胞数をメチレンブルー染色法にて測定し、ならびに、細胞集団内のがん幹細胞形質(CD24(+), CD44(-))の割合について蛍光免疫染色フローサイトメトリーにて測定する。発生するラジカル量についてはサリチル酸の酸化を指標に評価する。これらにより、がん幹細胞の殺傷に最も適した超音波周波数、強度などの照射条件を策定する。
(2-b)がん幹細胞に対する傷害メカニズムの解析:本手法によるがん幹細胞の膜損傷(ネクローシス)を評価するため、膜酸化をDPPP試薬を用いて評価し、膜損傷を電子顕微鏡観察により評価する。さらに、アポトーシス発現を評価するため、DNA断片化(DAPI染色)、フォスファチジルセリンの膜反転(AnnexinV 染色)、ミトコンドリア膜電位の消失 (JC-1染色)などを指標に評価する。

次年度の研究費の使用計画

該当なし

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Image analyzing method to evaluate in situ bioluminescence from an obligate anaerobe cultivated under various dissolved oxygen concentrations2013

    • 著者名/発表者名
      Kazuaki Ninomiya, Ryuji Yamada, Masami Matsumoto, Satoru Fukiya, Takane Katayama, Chiaki Ogino, and Nobuaki Shimizu
    • 雑誌名

      J. Biosci. Bioeng

      巻: 115(2) ページ: 196-199

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Inactivation of Escherichia coli by sonoelectrocatalytic disinfection using TiO2 as electrode2013

    • 著者名/発表者名
      Kazuaki Ninomiya, Masayuki Arakawa, Chiaki Ogino, and Nobuaki Shimizu
    • 雑誌名

      Ultrason. Sonochem.

      巻: 20(2) ページ: 762-767

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cell-SELEX based selection and characterization of DNA aptamer recognizing human hepatocarcinoma2013

    • 著者名/発表者名
      Kazuaki Ninomiya, Kazuhiko Kaneda, Satoshi Kawashima, Yusuke Miyachi, Chiaki Ogino, Nobuaki Shimizu
    • 雑誌名

      Bioorg. Med. Chem. Lett.

      巻: 23(6) ページ: 1797-1802

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Targeted sonodynamic therapy using protein-modified TiO2 nanoparticles2012

    • 著者名/発表者名
      Kazuaki Ninomiya, Chiaki Ogino, Shuhei Oshima, Shiro Sonoke, Shun’ichi Kuroda and Nobuaki Shimizu
    • 雑誌名

      Ultrason. Sonochem.

      巻: 19(3) ページ: 607-614

    • 査読あり
  • [学会発表] 超音波刺激応答性リポソームによる抗がん剤投与システム2012

    • 著者名/発表者名
      清水宣明、山下貴広、仁宮一章
    • 学会等名
      日本ソノケミストリー学会 第21回討論会
    • 発表場所
      川崎, 明治大学理工学キャンパス
    • 年月日
      20121109-20121110
  • [学会発表] Cell SELEX法により選抜したヒト肝臓由来がん細胞に対するDNAアプタマーの評価2012

    • 著者名/発表者名
      川嶋聡、仁宮一章、荻野千秋、清水宣明
    • 学会等名
      日本生物工学会 第64回大会
    • 発表場所
      神戸, 神戸国際会議場
    • 年月日
      20121026-20121028
  • [学会発表] NK4発現ビフィズス菌の構築とその特性評価2012

    • 著者名/発表者名
      山田龍治、松本真実、仁宮一章、松本邦夫、清水宣明
    • 学会等名
      日本生物工学会 第64回大会
    • 発表場所
      神戸, 神戸国際会議場
    • 年月日
      20121026-20121028
  • [備考] 金沢大学大学院自然科学研究科 自然システム学専攻 バイオ工学コース

    • URL

      http://biotech.w3.kanazawa-u.ac.jp/?page_id=22

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公開日: 2014-07-24  

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