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2014 年度 実績報告書

光増感剤修飾分子を用いたPCI の分子科学

公募研究

研究領域ナノメディシン分子科学
研究課題/領域番号 26107711
研究機関岡山大学

研究代表者

大槻 高史  岡山大学, 自然科学研究科, 教授 (80321735)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2016-03-31
キーワード核酸 / RNA / エンドソーム / 光増感剤 / アポトーシス
研究実績の概要

細胞に投与した際エンドソームに集積する生体分子について、光と光増感剤を用いてエンドソームから脱出させる方法(photochemical internalization; PCI)が知られている。本研究は、PCI法における光照射後のエンドソーム脱出のメカニズムを探ることを目的とする。これまでに光増感剤の性質として光照射時の一重項酸素(1O2)の生成が重要であることが分かってきた。本年度は、このように1O2の寄与が大きいことを更に裏付ける結果を得た。また、光照射後の細胞観察により、エンドソームの膜にプロトンが通り抜けるような小さな隙間が生じた後に膜の破裂が起こるような現象を確認した。エンドソーム膜破壊へのコレステロールの関与が示唆された。また、光照射後の細胞観察により、エンドソームの膜にプロトンが通り抜けるような小さな隙間が生じた後に膜の破裂が起こるような現象を確認した。十数マイクロ秒の1O2の寿命と比べると、かなり長い時間(数秒から百数十秒)かけてエンドソーム破壊が起こることから、1O2が最初に起こす反応は膜破壊を即座に起こしうるものではないと推察される。1O2と最初に反応した何らかの物質はじわじわ時間をかけて膜を不安定化させるか、または別の物質との反応を経由して膜不安定化に関わるのだと考えられる。

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

当初の計画では光増感剤修飾分子のエンドソーム脱出効率に関係の深い(光増感剤部分の)光応答パラメータを探ることを本年度の目標としていた。その光応答パラメータに関しては、1O2生成量子収率の関係が深いことが明らかになってきた。そのうえで、1O2生成以降のエンドソーム破壊メカニズムの解明に着手しはじめ、コレステロールの関与の可能性などが分かってきた。このことから、当初の計画以上に進展していると判断した。

今後の研究の推進方策

1O2生成以降のエンドソーム破壊メカニズムの解明をさらに続ける。すなわち、エンドソーム破壊時にエンドソーム膜のどの分子が関与しているのかを阻害剤を用いた実験等により調べ、エンドソーム破壊時に膜で起きる現象をその動画から詳細解明する。また、ペプチドや蛋白質の末端に光増感剤を付加する際の設計指針の確立に取り組む。また、少し視点を変えてエンドソーム以外に局在する光応答分子を作製してそれにより光照射後細胞内で何が起こるかも調べる。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (9件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Intracellular delivery of a peptide cargo by a cell-penetrating peptide via leucine-zippers does not affect the function of cargo2015

    • 著者名/発表者名
      Hakata, Y. Tsuchiya, S., Michiue, H., Ohtsuki, T., Matsui, H., Miyazawa M. and Kitamatsu, M.
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 51 ページ: 413-416

    • DOI

      10.1039/c4cc07459a

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Photo-dependent protein biosynthesis using a caged aminoacyl-tRNA.2014

    • 著者名/発表者名
      Akahoshi, A., Doi, Y., Sisido, M., Watanabe, K., Ohtsuki, T.
    • 雑誌名

      Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters

      巻: 24 ページ: 5369–5372

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Losing the stem-loop structure from metazoan mitochondrial tRNAs and co-evolution of interacting factors.2014

    • 著者名/発表者名
      Watanabe, Y., Suematsu, T. and Ohtsuki T.
    • 雑誌名

      Frontiers in Genetics

      巻: 5 ページ: 109

    • DOI

      10.3389/fgene.2014.00109

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Design of photosensitizing peptide molecules for photochemical internalization2015

    • 著者名/発表者名
      Takashi Ohtsuki, Hayato Fujiwara, Yuri Hatachi, Mizuki Kitamatsu, Kazunori Watanabe
    • 学会等名
      The 6th Taiwan-Japan Symposium on Nanomedicine
    • 発表場所
      Taipei
    • 年月日
      2015-01-08 – 2015-01-09
  • [学会発表] PCI法におけるエンドソーム脱出機構の解明2014

    • 著者名/発表者名
      三木 駿也, 澄田 憲祐, 渡邉 和則, 平川 和貴, 岡崎 茂俊, 大槻 高史
    • 学会等名
      第 37 回日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2014-11-27 – 2014-11-27
  • [学会発表] CLIP-RNAi法で高効率にRNAiを起こす多環状RNAの開発2014

    • 著者名/発表者名
      村上 真一, 渡邉 和則, 大槻 高史
    • 学会等名
      第 37 回日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2014-11-27 – 2014-11-27
  • [学会発表] 光増感剤と高分子ミセルを用いたRNAデリバリーキャリアの設計2014

    • 著者名/発表者名
      井野川翔一、渡邊和則、小関英一、松浦栄次、大槻高史
    • 学会等名
      第36回バイオマテリアル学会大会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2014-11-17 – 2014-11-18
  • [学会発表] 光化学的に細胞質内に侵入するペプチド分子の設計2014

    • 著者名/発表者名
      大槻 高史・藤原 隼人・畑地 祐里・北松 瑞生・渡邉 和則
    • 学会等名
      光化学討論会
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      2014-10-11 – 2014-10-13
  • [学会発表] 細胞内で蛍光を発する低分子RNA追跡ツールの設計2014

    • 著者名/発表者名
      渡邊和則・三好 祐一・佐藤 奈央子・森本 一弘・樫田 啓・浅沼 浩之・大槻 高史
    • 学会等名
      第8回バイオ関連化学シンポジウム
    • 発表場所
      岡山
    • 年月日
      2014-09-11 – 2014-09-13
  • [学会発表] CLIP-RNAi法における多環状RNAの設計と開発2014

    • 著者名/発表者名
      村上真一・渡邉 和則・大槻 高史
    • 学会等名
      第8回バイオ関連化学シンポジウム
    • 発表場所
      岡山
    • 年月日
      2014-09-11 – 2014-09-13
  • [学会発表] 光増感反応によるエンドソーム脱出機構の解明2014

    • 著者名/発表者名
      三木駿也・澄田 憲祐・渡邉 和則・平川 和貴・岡崎 茂俊・大槻 高史
    • 学会等名
      第8回バイオ関連化学シンポジウム
    • 発表場所
      岡山
    • 年月日
      2014-09-11 – 2014-09-13
  • [学会発表] 光誘導RNAi法 (CLIP-RNAi) の3次元細胞集合体への応用2014

    • 著者名/発表者名
      岩崎慎也、渡邉和則、中澤浩二、大槻高史
    • 学会等名
      第2回バイオ関連化学シンポジウム若手フォーラム
    • 発表場所
      岡山
    • 年月日
      2014-09-10 – 2014-09-10
  • [図書] Fundamental Biomedical Technology (Chapter 19を担当)2014

    • 著者名/発表者名
      Watanabe K. and Ohtsuki T.
    • 総ページ数
      479
    • 出版者
      Springer

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公開日: 2016-06-01  

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