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2015 年度 実績報告書

難水溶化という従来の逆の分子設計に基づく新規薬剤ナノ粒子の創製とその薬効評価

研究課題

研究課題/領域番号 25248044
研究機関東北大学

研究代表者

笠井 均  東北大学, 多元物質科学研究所, 准教授 (30312680)

研究分担者 中澤 徹  東北大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (30361075)
村上 達也  京都大学, 物質-細胞統合システム拠点, 准教授 (90410737)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2017-03-31
キーワードナノ薬剤 / 再沈法 / 抗がん薬 / 点眼薬
研究実績の概要

本年度も引き続き、対象化合物としては、抗癌性化合物がSN-38とポドフィロトキシンを、緑内障用点眼薬に使用する化合物がブリンゾラミドを取り上げた。多種の化合物をナノ粒子化できる置換基として、ヒノキチオール基、コレステロール基、トリメチルロック基を選択した。その結果として、薬効化合物に難水溶化が施され、再沈法により、100nm以下にサイズ制御された薬剤ナノ粒子が得られた。さらに、同薬剤ナノ粒子の水分散液は、1週間以上の安定な分散性を有することが明らかとなった。
ブリンゾラミドに関しては、コレステロール基を修飾した場合、ナノ粒子が眼内で加水分解が進行しないことは昨年度報告したが、トリメチルロック基を付けた場合、ナノ粒子内の構成化合物が加水分解可能となり、ラットを用いて、眼内の前房水を採取した結果、加水分解のブリンゾラミドが検出されることが判明した。また、市販薬に比して、薬剤の眼内移行性や眼圧下降効果が約5倍以上向上することが明らかとなった。
抗癌性化合物にコレステロール基を修飾した化合物のナノ粒子においては、マウスにおける薬剤の血中滞留性を評価した結果、市販薬であるイリノテカンに比べて、数倍以上長く滞留することが明らかになっており、担癌マウスを用いた抗腫瘍性の実験を行った。その結果、市販薬のイリノテカンに比べて、抗腫瘍性が約10倍向上することが明らかとなった。現在、薬剤の最適化を目指して、ヒノキチオール基やコレステロール基に類似した置換基を就職した抗癌性化合物のナノ粒子を作製し、担癌マウスを用いた実験において、それらの抗腫瘍性と毒性評価を遂行している。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

抗癌性化合物も点眼化合物においても、研究題目の通り、従来とは逆転の発想と言える薬化合物への難水溶化を施し、100nm以下のナノ薬剤が得られ、同薬剤のin vitro実験に関して、高い薬理活性を有することが既に判明している。ここまでは、当初の計画の想定内といえるが、マウスやラットを用いたin vivo実験において、市販薬の薬効と比べて、十分に凌駕するような薬効を有するナノ薬剤であることが示されたことは非常に興味深いといえ、当初の計画以上に進展しているとした。

今後の研究の推進方策

本研究における構想は基本的に正しいことがわかってきたが、ナノ薬剤の毒性評価などは今後の課題である。毒性評価において、問題がなければ、今後ナノ薬剤の研究分野に大きな貢献を示すことができると考えられる。同時に、数ある難水溶性置換基の中でも、最適な置換基を選出するための条件を見出すことが重要であると考える。

  • 研究成果

    (20件)

すべて 2016 2015

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 8件、 招待講演 3件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Novel Development for Fabrication of Size- and Morphology-Controlled Titanylphtalocyanine Nanocrystals2015

    • 著者名/発表者名
      T. Kikuchi, K. Kogure, T. Onodera, H. Oikawa, H. Kasai
    • 雑誌名

      Chem. Lett.

      巻: 44 ページ: CL-150365 1-2

    • DOI

      10.1246/cl.150365

    • 査読あり
  • [雑誌論文] The effect of molecular structure on the anticancer drug release rate from prodrug nanoparticles2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Ikuta, Y. Koseki, T. Onodera, H. Oikawa, H. Kasai
    • 雑誌名

      Chem. Comm.

      巻: 51 (64) ページ: 12835-12838

    • DOI

      10.1039/C5CC04164C

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Organic crystal-binding peptides: Morphology control and one-pot formation of protein-displaying organic crystals2015

    • 著者名/発表者名
      T. Niide, K. Ozawa, H. Nakazawa, D. Oliveira, H. Kasai, M. Onodera, R. Asano, I. Kumagai, M. Umetsu
    • 雑誌名

      Nanoscale

      巻: 7 ページ: 20155-20163

    • DOI

      10.1039/C5NR06471F

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nanocrystallization of insoluble copper(I) complex and formation mechanism2015

    • 著者名/発表者名
      R. Suzuki, T. Onodera, H. Kasai, H. Oikawa
    • 雑誌名

      Mol. Cryst. Liq. Cryst.

      巻: 621 ページ: 150-155

    • DOI

      10.1080/15421406.2015.1096450

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cytotoxicity of pure nanodrugs of SN-38 and podophyllotoxin dimers in human cancer HepG2, KPL-4, and MCF-7 cells2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Koseki, Y. Ikuta, T. Murakami, T. Onodera, H. Oikawa, L. Cong, H. Tada, K. Gonda, N. Ohuchi, H. Kasai
    • 雑誌名

      Mol. Cryst. Liq. Cryst.

      巻: 622 ページ: 1-5

    • DOI

      10.1080/15421406.2015.1096483

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 抗がん活性物質SN-38の脂肪酸エステル誘導体の合成、ナノ粒子化、および加水分解性2016

    • 著者名/発表者名
      小関良卓、幾田良和、神島尭明、小野寺恒信、及川英俊、笠井均
    • 学会等名
      日本化学会第96春季年会
    • 発表場所
      同志社大
    • 年月日
      2016-03-24 – 2016-03-27
  • [学会発表] 蛍光性親水ポリマーを修飾した薬剤ナノ粒子の創製とその評価2016

    • 著者名/発表者名
      玉田真倫、笠井均、及川英俊
    • 学会等名
      2015年度PHyM若手フォーラム
    • 発表場所
      東北大学多元研
    • 年月日
      2016-03-04
  • [学会発表] Anticancer Properties of the Nanoparticles of Dimer Compounds Created by the Reprecipition Method2016

    • 著者名/発表者名
      Hitoshi KASAI
    • 学会等名
      A3 Foresight 6th Meeting ”Nanoscale Imaging and Tracking of Key Molecure Events in Cancer Biology Using Nanobiomaterials”
    • 発表場所
      Akiu, Sendai
    • 年月日
      2016-01-26 – 2016-01-29
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Creation of Nano-Prodrugs and Their Cytotoxic Activities2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Koseki, Y. Ikuta, T. Onodera, H. Oikawa, H. Kasai
    • 学会等名
      Pacifichem2015
    • 発表場所
      Hawaii, USA
    • 年月日
      2015-12-16
    • 国際学会
  • [学会発表] Controlled Release of Anti-Cancer Agents from Nanoparticle Surface by Optimizing the Prodrug Designs2015

    • 著者名/発表者名
      Yoshikazu Ikuta, Yoshitaka Koseki, Tsunenobu Onodera, Hidetoshi Oikawa, Hitoshi Kasai
    • 学会等名
      SPIE Security + Defence 2015,
    • 発表場所
      Toulouse, France
    • 年月日
      2015-09-21 – 2015-09-24
    • 国際学会
  • [学会発表] コレステロール修飾されたSN-38ナノ粒子のin vivo薬効評価2015

    • 著者名/発表者名
      小関良卓, 幾田良和, 小野寺恒信, 及川英俊, 笠井均
    • 学会等名
      第64回高分子討論会
    • 発表場所
      東北大学川内キャンパス
    • 年月日
      2015-09-15 – 2015-09-17
  • [学会発表] 大分子化がもたらす難水溶性薬剤ナノ粒子の創製と薬理活性2015

    • 著者名/発表者名
      笠井均
    • 学会等名
      第64回高分子討論会
    • 発表場所
      東北大学川内キャンパス
    • 年月日
      2015-09-15 – 2015-09-17
    • 招待講演
  • [学会発表] 薬剤ナノ粒子の作製、抗がん活性評価と加水分解挙動2015

    • 著者名/発表者名
      幾田良和, 小関良卓, 小野寺恒信, 及川英俊, 笠井均
    • 学会等名
      第64回高分子討論会
    • 発表場所
      東北大学川内キャンパス
    • 年月日
      2015-09-15 – 2015-09-17
  • [学会発表] 高い抗がん活性を有する薬剤ナノ粒子の作製と加水分解挙動2015

    • 著者名/発表者名
      幾田良和, 小関良卓, 小野寺恒信, 及川英俊, 笠井均
    • 学会等名
      平成27年度化学系学協会東北大会
    • 発表場所
      弘前大学
    • 年月日
      2015-09-12 – 2015-09-13
  • [学会発表] Elucidation of Relationship between Anti-Cancer Activity and Hydrolysis Behavior of Drug Nanoparticles2015

    • 著者名/発表者名
      Yoshitaka Koseki, Yoshikazu Ikuta, Tsunenobu Onodera, Hidetoshi Oikawa, Hitoshi Kasai
    • 学会等名
      KJF-ICOMEP 2015
    • 発表場所
      Cheju, Korea
    • 年月日
      2015-09-06 – 2015-09-09
    • 国際学会
  • [学会発表] Fabrication of Nano-Prodrugs of cholesterol-modified SN-38 and their Anticancer Activities2015

    • 著者名/発表者名
      Yoshitaka Koseki, Yoshikazu Ikuta, Tsunenobu Onodera, Hidetoshi Oikawa, Hitoshi Kasai
    • 学会等名
      Tohoku University's Chemistry Summer School 2015
    • 発表場所
      Sendai, Japan
    • 年月日
      2015-08-27 – 2015-08-28
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Controlled Release of Anti-Cancer Drug from Nanoparticles and Their in Vitro Assay2015

    • 著者名/発表者名
      Yoshikazu Ikuta, Yoshitaka Koseki, Tsunenobu Onodera, Hidetoshi Oikawa, Hitoshi Kasai
    • 学会等名
      15th Conference of the International Association of Colloid and Interface Scientists (IACIS2015),
    • 発表場所
      Mainz, Germany
    • 年月日
      2015-05-24 – 2015-05-29
    • 国際学会
  • [学会発表] Fabrication of Nano-Prodrugs and Their Cytotoxic Activities2015

    • 著者名/発表者名
      Yoshitaka Koseki, Yoshikazu Ikuta, Tsunenobu Onodera, Hidetoshi Oikawa, Hitoshi Kasai
    • 学会等名
      15th Conference of the International Association of Colloid and Interface Scientists (IACIS2015),
    • 発表場所
      Mainz, Germany
    • 年月日
      2015-05-24 – 2015-05-29
    • 国際学会
  • [学会発表] Novel Fabrication Technique of Size- and Morphology-Controlled Titanylphtalocyanine2015

    • 著者名/発表者名
      H. Kasai, K. Kogure,T. Kikuchi1, T. Onodera, H. Oikawa
    • 学会等名
      15th Conference of the International Association of Colloid and Interface Scientists (IACIS2015),
    • 発表場所
      Mainz, Germany
    • 年月日
      2015-05-24 – 2015-05-29
    • 国際学会
  • [産業財産権] ナノ薬剤化用置換基の開発2016

    • 発明者名
      笠井均, 小関良卓
    • 権利者名
      東北大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2016-063031
    • 出願年月日
      2016-03-28

URL: 

公開日: 2017-01-06  

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