動的応答性と光機能を有するナノゲルの構築とバイオイメージング

具有动态响应性和光学功能的纳米凝胶的构建和生物成像

• 批准号: 15J07012
• 负责人: 吉井 達之
• 金额: $ 1.91万
• 依托单位: Nagoya Institute of Technology (2016)Kyoto University (2015)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-24 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J07012/
• 关键词: ナノゲル; 力学; 細胞; 蛍光; 多糖; センサー

細胞はその表層である細胞膜上において、外部の化学的・力学的環境を認識している。本研究では、特定の細胞と周囲の環境との間に働いている「力」を可視化・定量するための「蛍光メカノセンサー」を開発し、細胞の力学応答のメカニズムを明らかにすることを目的とする。申請者はピレン・クマリンなどの蛍光色素を親水性多糖であるプルランや親水性高分子であるポリビニルアルコール(PVA)に修飾したポリマーライブラリーを作成した。スクリーニングの結果、得られたナノ粒子の一部は、分子内での色素同士の会合により吸収及び蛍光強度の変化や波長変化といった分光学的性質の変化を発現した。また、本研究では蛍光メカノセンサーの基盤材料として、金ナノ粒子が有用であると考えられたため、金ナノ粒子の専門家である米国マサチューセッツ大学のVincent M. Rotello教授の研究室に訪問し、共同研究を行った。金ナノ粒子を用いた材料では力学応答の発現には至っていないが、金ナノ粒子と蛍光タンパク質及び共役ポリマーをハイブリッドすることで、蛍光変化により細胞の状態変化をモニターすることのできるシステムを構築することができた。これにより、がん細胞の中で少数存在し、転移や薬剤耐性といった悪性化に寄与するがん幹細胞を通常のがん細胞と見分けることが可能となった。今後これらの材料に関して改良をすすめることで、細胞に働いている力や、細胞の状態を可視化するツールが開発できると期待される。

细胞在其表面细胞膜上识别外部化学和机械环境。这项研究旨在开发一种“荧光机械传感器”，以可视化和量化特定细胞及其周围环境之间作用的“力”，并阐明细胞动态反应的机理。申请人创建了一个聚合物库，其中将荧光染料（如吡啶和香豆素）改成为pullulan，一种亲水性多糖和多乙烯基醇（PVA），一种亲水性聚合物。筛选的结果是，某些获得的纳米颗粒表现出光谱特性的变化，例如由于分子内染料的关联而引起的吸收和荧光强度和波长变化。此外，在这项研究中，金纳米颗粒被认为是荧光机械传感器的基础材料，因此我们参观了美国马萨诸塞州马萨诸塞州大学金纳米颗粒的专家Vincent M. Rotello教授，并进行了联合研究。尽管金属响应尚未用使用金纳米颗粒的材料表达，但通过将金纳米颗粒与荧光蛋白和共轭聚合物杂交，我们能够构建一个可以通过荧光变化监测细胞状态的系统。这可以区分癌细胞中少数存在的癌症干细胞，并导致恶性发育，例如转移和对正常癌细胞的耐药性。通过促进对这些材料的改进，希望可以开发工具来可视化作用于细胞和细胞状态的力。

项目成果

Highlights from the latest articles in nanomaterial-based therapies for targeting cancer stem cells.

• DOI: 10.2217/nnm.15.179
• 发表时间: 2015-11
• 期刊: Nanomedicine
• 影响因子: 5.5
• 作者: Tatsuyuki Yoshii;Yingying Geng;Ngoc D B Le;H. Goel;A. Mercurio;V. Rotello

Biochemical and biomechanical drivers of cancer cell metastasis, drug response and nanomedicine.

• DOI: 10.1016/j.drudis.2016.05.011
• 发表时间: 2016-09
• 期刊: DRUG DISCOVERY TODAY
• 影响因子: 7.4
• 作者: Yoshii, Tatsuyuki;Geng, Yingying;Peyton, Shelly;Mercurio, Arthur M.;Rotello, Vincent M.
• 通讯作者: Rotello, Vincent M.