国立大学法人神戸大学

若手研究者支援枠

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近では、本手法を用いてヒ卜血清アルブミン(HSA)を認識するHSA-MIP-NPs（粒径約30nm)の合成に成功し、in vitro及びin vivoでの予備実験において、このHSA-MIP-NPsが① 高いアルブミン選択性、② 低い細胞毒性を持ち、③ in vivoでプロテイ事業実施期間：開始 平成30年4月1日〜終了 平成31年3月31日

申請者役職・氏名ンコロナ組成の制御により後天的にステルス性を獲得できるこ助教

北山雄己哉

研究 ・ 事業名

生体内で機能化するステルス癌治療薬の開発
交付申請内容研究·事業の目的及び意義【研究の目的】2015/006041）。
このようなプロテインコロナ制御をin vivoで達成した研究は過去に例がなく、申請者らが世界で初めて達成した。本研究における「分子インプリンティング技術」による高分子ナノ材料への分子認識能付与にもとづくプロテインコロナ制御は、生体内で自ら目的の分子を調達・表面に結合し、生体内後天的に機能を獲得するという新しい方法論である。本
申請は、申請者らが独自に提案したプロテインコロナ制御によりステルス性を血中その場で獲得する薬物輸送キャリアに放射線増感剤を内包した新規ステルス放射線増感剤を開発することを目標としており、新規性と独自性を有する（図1）。

答を回避できる「ステルス性」を獲得できることを明らかにした(Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 7088)。本申請では、
こ

研究・事業により期待される効果

ナノ材料は、難病治療薬をはじめとした革新的なナノメディの技術を応用し、放射線増感剤として用いられる金ナノ粒子シンに資する基盤材料として期待され近年急速に発展してい（図２）を内包したステルスMIP-NP(Au-MIP-NPs)を合成す

我々独自のアプローチである「分子インプリンティング技術」

る。最近、生体内に投与されたナノ材料は、その表面に内在性る。はじめに、金ナノ粒子を担持させるためのチオール基を修による高分子ナノ材料への分子認識能付与に基づくプロテイ

タンパク質が吸着した新たな界面（プロテインコロナ）を形成飾した 新 規 ステルス M I P - N P s を 合 成し、金 ナノ粒 子 をンコロナ制御は、生体内で自ら目的の分子を調達・表面に結合することが報告された(PNAS 2007,104,2050)。
さらに、プ

MIP-NPs内部で還元析出させることで、Au-MIP-NPsを創製し、生体内後天的に機能を獲得するという新しい方法論であロテインコロナが細胞や組織に対するナノ材料の反応性を大する。

る。
これまでに、生体内の非免疫関連タンパク(HSA)を認識すきく左右することが報告された。本研究課題では、
プロテイン

2: 分子認識能評価

ることでステルス性を獲得する点までを達成しており、ナノキャコロナ形成を制御する分子インプリントナノ粒子に放射線増合成したAu-MIP-NPsの血清アルブミンに対する分子認識リアとしての重要な機能の獲得に成功した。
しかし、実際に合感剤を内包した新規ステルス癌冶療薬の創出を目的とした。

能を、表面プラズモン共鳴を利用して評価する。

成したナノキャリアを医療に応用できなければ意味がなく、本【研究の意義】

3: Au-MIP-NPsを用いた放射線治療応用研究では、そのようなナノキャリアに癌治療に用いる放射線増本研究で目的とするプロテインコロナ制御は、未だに未確立

本申請で開発したAu-MIP-NPsを用いた放射線治療を試な分野であるが、達成できれば新規ナノメディシン創製に直結感剤を内包した新たなステルス癌治療薬を開発することを目みる。腫瘍担持 BalB/c nudeマウスを準備し、Au-MIP-NPs的とする。
このような生体内機能獲得能を有する癌治療薬はこするため、高い学術的意義があるだけでなく、医薬品開発におを尾静脈より投与し、様々な線量で放射線照射を行い、腫瘍サれまでに誰も達成したことが無いが、達成できれば、プロテイける革新的技術となりうる。

イズおよび体重を測定する。その結果として、Au-MIP-NPsのンコロナ制御にもとづく新規ナノメディシンの機能性材料創製放射線増感効果を明らかにする。に直結する。
このようなことから、本申請で遂行する生体内機研究・事業の方法及び手段
1: 血漿タンパク質を認識する放射線増感剤内包分子インプリントポリマーナノゲルの合成

1

たin vivo実験において患者の血清アルブミンを利用して免疫応とを明らかにした（Angew. Chem. Int. Ed. 2017, PCT/JP

能化にもとづく新規ナノメディシンは、神戸医療産業都市の発研究・事業の特徴（新規性、独自性 等）生体に投与されたナノ材料の表面に形成されるプロテイン

分子インプリンティング技術は、合成高分子内に標的分子コロナ層の組成は、細胞や組織に対するナノ材料の反応性を認識能を付与できる高分子機能化技術である（図１）。
これま大きく左右することが報告されている（PNAS 2007,104,

でに種々の低分子化合物や生体高分子であるタンパク質を認2050）。
しかし、これまでの関連研究は、ナノ材料表面のプロ識できる分子インプリントポリマーが合成できることが報告さテインコロナ解析に着目したものばかりで、プロテインコロナれている。本研究では、この分子インプリンティング技術を用い組成を制御できるナノ材料の報告およびin vivoでのプロテインて、ステルス性癌治療薬を合成する。
これまでに、生体に毒性をコロナの組成制御や動態解析に関する報告は申請者の知る限示す可能性がある界面活性剤は一切使用しない重合法である

り皆無であった。そのような中、申請者らは、これまでに分子イ沈殿重合を用いて、血清アルブミンを認識できる分子インプンプリンティング技術に関する一連の研究に携わり、低分子かリントポリマーナノ粒子(MIP-NPs)合成に成功し、マウスを用いらタンパク質に対して様々な人工認識材料を創製してきた。最助成金成果抄録集

展へ大いに貢献できると考えている。

助成金成果抄録集2

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実績報告内容研究・事業の内容及び目標達成状況

今後の展開

本研究では、プロテインコロナ形成を制御する分子インプリ

今後は、Au-MIP-NPsに内包する放射線増感剤である金ナントナノ粒子(MIP-NPs)内に、放射線増感剤として利用されるノ粒子の濃度を増大することで、放射線増感効果の増幅を試

金ナノ粒子を内包することで新規ステルス癌治療薬を創出す

みる。放射線増感効果を向上させることが低減できれば、低放る（図３）。本ステルス癌治療薬では、血中においてプロテイン射線量での治療が可能となり、効果的な放射線治療を実現でコロナを制御する。そのために、免疫応答に関与しないタンパきる。
また、本研究で開発したステルスナノキャリアは、放射線ク質（非オプソニンタンパク質）として血中の血清アルブミンを増感剤に限らず様々な抗がん剤を内包して腫瘍に届けること

利 用する。本 ナノ粒 子 の 合 成 のため 、ヒト血 清アルブミンができると考えられる。今後は、シスプラチンなどの抗がん剤や（HSA）を鋳型分子とし、HSAに相互作用する機能性モノマーsiRNAなどのRNA干渉薬のデリバリーに取り組み、癌治療効であるpyrrolidyl acrylate（PyA）とHSAをリン酸緩衝液中で果を確認する。

混合させることで複合体を形成させる。その後、N-isopropylacrylamide（NIPAm）
およびN,N'methylenebisacrylamide（MBAA）
を主たるモノマーとし、さらにジスルフィド結合を含有する機 能 性モノマーを添 加し無 乳 化 剤 沈 殿 重 合を行った（70℃, 12h, N2 雰囲気下）。
この重合により、ジスルフィド結合を導入したナノ粒子を合成した。
重合後、各種クロマトグラフィによる精製を行い、未反応モノマー、開始剤および鋳型分子であるHSAを除去することでMIP-NGsを得た。
さらに、MIP-NGs内に含まれるジスルフィド結合を還元反応により切断しチオール化した後、金イオンの内部還元により金ナノ粒子内包MIP-NGs(Au MIP-NGs)をステルス癌治療薬として合成した。動的光散乱法による平均粒径は約50nmであり、ナノメートルサイズのAu MIP-NGsの作製が確認された。内包された金ナノ粒子量を誘導結合プラズマ発
光 分 析 によって測 定したところ、粒 子 全 重 量 に 対して約15wt％であった。また、Au MIP-NGsのHSA認識能を、AuMIP-NGs固定化センサチップを用いた表面プラズモン共鳴装置を用いてHSA認識能を確認した。膵臓癌担持マウスを作製しAu MIP-NGsを投与して放射線治療を行い、放射線増感剤としての応用可能性について評価したところ、コントロールであるPBSを投与した群と比べて、Au MIP-NGsを尾静脈より投与した群では、腫瘍サイズが減少していたことから、Au MIP-NGsの放射線治療への応用可能性を示すことができた。

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助成金成果抄録集

助成金成果抄録集4