Development of Phototherapeutic Drugs and Elucidation of Single Molecule Dynamics Using Highly Bright Stable Quantum Dots and Innovative 3D cell system

使用高亮稳定量子点和创新的 3D 细胞系统开发光治疗药物并阐明单分子动力学

基本信息

批准号：
21H01753
负责人：
高野勇太
金额：
$ 11.23万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本年度は、当初計画通り「(I):3D培養系で高い浸透性・発光性・安定性をもつ機能化量子ドットの合成と培養組織内動態の解明（１～2年目計画）」と「(II):マイクロ組織内の分子動態解明を利用した高効果光がん治療薬の開発（2～3年目計画）」を遂行した。(I)について、量子ドットの化学修飾法について確立するとともに、表面修飾に応じた3次元培養細胞における動態を解明した。端的には、化合物の拡散において2次元培養細胞系に比べて3次元培養細胞では概ね10倍～20倍の時間を要することをタイムラプス顕微鏡観察で明らかにした。現在は、この知見を利用した光殺がん効果の検証を行っている。また量子ドットの機能化に関して、従来のように単体の量子ドットを利用した発光ラベルの他に、量子ドット凝集体を利用することでより長時間露光や環境変化に対しても安定に発光をつづける発光ラベルが得られることを見出した（論文準備中）。この知見は、長時間観察が必要になることの多い3次元培養細胞系において、有用な発光ラベル調製法となりえる。また言い換えると、3次元細胞系を基軸にした展開を行っていた本研究ゆえに見いだせた知見である。また(II)に関して、各種光増感剤の改良・新規開発を行った。我々がこれまでも用いているπ拡張型ポルフィリン分子(rTPA)を利用した系（成果論文1報）の他、一重項酸素の検知を同時に行える光増感剤の開発に成功した（成果論文2報）。前者では、DDSキャリアと複合化したrTPAにおいて、DDSキャリアとrTPAの至適混合比の効果を見出した。π拡張型ポルフィリンなどの分子では、分子凝集により光増感作用が減弱される。この減弱を混合比の最適化によって最小化できることを見出した。今後は、本研究による開発分子をもとに、量子ドット発光ラベルとの複合化により、高効果光がん治療薬向け化合物を開発する。

今年，按照原计划，“(I)：在 3D 培养系统中合成具有高渗透性、发光性和稳定性的功能化量子点，并阐明培养组织中的动力学（第一年和第二年计划）”和“ (II)：利用阐明微组织内的分子动力学开发高效的光癌疗法（第二至第三年计划）。关于 (I)，我们建立了量子点的化学修饰方法，并阐明了 3D 培养细胞中取决于表面修饰的动力学。简而言之，延时显微镜显示，3D 培养细胞中的化合物扩散时间比 2D 培养细胞中的化合物扩散时间长约 10 至 20 倍。目前，我们正在利用这些知识来验证光的杀癌效果。关于量子点的功能化，除了使用单个量子点的传统发光标签之外，使用量子点聚集体即使在较长的曝光时间和环境变化下也可以获得稳定的发光（论文中）。准备）。这些知识可能是在通常需要长期观察的三维培养细胞系统中制备发光标记的有用方法。换句话说，这些知识之所以成为可能，是因为这项研究是基于三维细胞系统。关于（II），我们改进并开发了新型光敏剂。除了我们一直使用的使用π-扩展卟啉分子（rTPA）的系统（结果论文1）之外，我们还成功开发了一种可以同时检测单线态氧的光敏剂（结果论文2（信息））。在前者中，我们发现了DDS载体和rTPA的最佳混合比例对rTPA与DDS载体结合的影响。在π-延伸卟啉等分子中，光敏效应因分子聚集而减弱。我们发现可以通过优化混合比来最小化这种衰减。未来，基于本研究中开发的分子，我们将通过将它们与量子点发光标记相结合来开发用于高效光癌治疗的化合物。

项目成果

期刊论文数量（43）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Photofunctional Molecular/Quantum-dot system for 3D-Cancer Phototherapy

用于 3D 癌症光疗的光功能分子/量子点系统

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
介川裕章;シャイケトーマス;温振超;葛西伸哉;三谷誠司;Yuta Takano
通讯作者：
Yuta Takano

Near-Infrared Light Absorbing Dye Molecules for Photothermal Cancer Therapy

用于光热癌症治疗的近红外光吸收染料分子

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
嶋山潤;日高温志;柳原英人;介川裕章;K. Yoshida,Y. Takano,V. P. Biju
通讯作者：
K. Yoshida,Y. Takano,V. P. Biju

π-Extended Porphyrin-based Photosensitizers for Singlet Oxygen Generation

用于单线态氧气产生的 π-扩展卟啉基光敏剂

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Sugimoto Hiroshi;Hinamoto Tatsuki;Kazuoka Yusuke;Assadillayev Artyom;Raza S?ren;Fujii Minoru;Zhao Hanjun,Yuta Takano,Yukiko Miyatake,Vasudevan Pillai Biju
通讯作者：
Zhao Hanjun,Yuta Takano,Yukiko Miyatake,Vasudevan Pillai Biju

Immunofluorescent Quantum Dots and Silica Particles for SpectroTemporally-Resolved Multimodal Cancer Cell Detection in the Blood

用于血液中光谱时间分辨多模式癌细胞检测的免疫荧光量子点和二氧化硅颗粒

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Hinamoto Tatsuki;Lee Yea‐Shine;Dereshgi Sina Abedini;DiStefano Jennifer G.;dos Reis Roberto;Sugimoto Hiroshi;Aydin Koray;Fujii Minoru;Dravid Vinayak P.;Jeladhara Sobhanan,Y. Takano,V. P. Biju
通讯作者：
Jeladhara Sobhanan,Y. Takano,V. P. Biju

近赤外光照射による薬剤放出を可能とするカーボンナノホーンの開発

开发出可通过近红外光照射释放药物的碳纳米角