AMED研究開発課題データベース 日本医療研究開発機構（AMED）の助成により行われた研究開発の課題や研究者を収録したデータベースです。

• 2021
• 2020
• 2019

【成果報告書】

成果の概要

本研究では、核酸の光編集とタンパク質の光改変の２つの新規技術を確立することによって、生細胞における特定タンパク質の機能のON/OFFをDNA・RNA・タンパク質の各段階においてリアルタイムで光操作する技術を開拓することを目的とする。
独自に開発した小さな増感剤であるニトロビフェニル（NBP）を含むアンチセンスオリゴ核酸（AON）として、グルコース輸送体（GLUT1）を標的とするAON1とAON2を合成した。AON1は変異原性（micoAmes）も肝毒性（nonGL）も示さなかった。また、AON2をガン細胞に投与後、光照射し、全タンパク質を回収してWestern Blottingを行い、光ノックダウン効果がほぼ100%であることが判明した。さらに、NBPの結合位置が異なる多種のAONを合成し、G酸化の位置選択性を研究した。その結果、NBPに近いG（+1～+5）より遠いG（+8～+10）の方が効率良く酸化されるという興味深い結果が得られた。NaN ₃ による光酸化反応の阻害実験、光酸化反応の時間との関連、二重鎖の融解温度とCDスペクトルなどの基礎データの取得も行い、増感作用はType II型の ¹ O ₂ 生成によるものであり、二重鎖は通常のB型DNA構造であることを確認した。
炭酸脱水酵素（CA）に対して、NBPとリガンドの複合体は光ノックダウン（oxPKD）能が低かったが、ジヨウ素化BODIPY（IBDP）とリガンドの複合体（Lg-BP6）は標的タンパク質の１つであるCAIXに対して高いoxPKD効果を発揮した。そこで、GLUT1のリガンドとIBDPの複合体（PS-Lg(GLU)）を合成した。PS-Lg(GLU)のoxPKD効果をウェスタンブロッティング法によって細胞内GLUT1存在量を確認することで検証したところ、ほぼ100%のoxPKDが判明した。既存の光線力学治療用増感剤であるLaserphyrinとoxPKD効果の比較を行ったところ、LaserphyrinはGLUT1以外にα-チューブリンのタンパク質も分解する一方、PS-Lg(GLU)はGLUT1のみ分解した。このタンパク質標的光酸化活性に加え、PS-Lg(GLU)は、Laserphyrinと同等の光線力学細胞障害活性を示すことから、「分子標的型光線力学療法」という新たな概念を確立した。さらに、モノカルボン酸輸送体（MCT1）に結合する阻害分子（BAY-8002）とIBDPを結合させたPS-Lg(MCT)の前駆体の合成を行った。
以上のように、生細胞における特定タンパク質の機能のON/OFFをRNA・タンパク質の各段階においてリアルタイムで光操作する技術について、研究開発計画どおりコンセプトを証明することができた。いっぽう、計画されていたDNA段階での同技術の証明は現在のところ達成できていない。

学会誌・雑誌等における論文一覧

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1.湯浅英哉, 金森功吏, がんの光線力学治療を指向した小さな光増感剤開発. 光アライアンス, 2021, 32, 14-17.

2.湯浅英哉, 近赤外光を用いた光線力学治療への展開, CSJ Current Review, 2021, 42, 46-51.

3.湯浅英哉, 金森功史, 小さな光増感剤への期待と課題. JPA日本光線力学学会NEWS LETTER, 2021, 24, 5-7.

4.中村浩之, 盛田大輝, 光反応を利用したタンパク質の化学修飾, CSJ Current Review, 2022, 43, 71-77.

5.Kanamori T, Miki Y, Katou M, Ogura S, Yuasa H. 4'-Nitrobiphenyl Thioglucoside as the Smallest, Fluorescent Photosensitizer with Cancer Targeting Ligand. Bioorg. Med. Chem. 2022, 61, 116737. doi: 10.1016/j.bmc.2022.116737

学会・シンポジウム等における口頭・ポスター

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1.小型ビフェニル型光増感剤による位置選択的なグアノシン光酸化, 金森功吏, 金子翔大, 浜本航治, 汪潮, 李若瑜, 湯浅英哉, 第31回日本光線力学学会学術講演会, 2021/10/22, 国内, 口頭.

国内　/　口頭

2.近赤外光を用いた光線力学治療への展開, 湯浅英哉,日本化学会第102春季年会, 2022/3/25, 国内, 口頭.

国内　/　口頭

3.小型高効率光増感剤による二重鎖中のグアノシンの光酸化特性, 金森功吏, 金子翔太, 浜本航治, 汪潮, 李若瑜, 湯浅英哉, 日本化学会第102春季年会, 2022/3/25, 国内, 口頭.

国内　/　口頭

4.細胞透過型有機光触媒による標的タンパク質選択的不活性化と抗腫瘍活性プローブへの応用, 三浦一輝, Wen Yijin, 對馬理彦, 中村浩之, 日本薬学会142春季年会, 2022/3/25, 国内, 口頭.

国内　/　口頭

5.Target protein knockdown using photocatalysts: Application to photodynamic therapy, Hiroyuki Nakamura, Yijin Wen, Kazuki Miura, Michihiko Tsushima, Hideya Yuasa, Pacifichem, Honolulu, Hawaii, USA, 2021/ 12/16, 国外, 口頭.

国外　/　口頭

6.リガンド連結型有機光触媒を用いた標的タンパク質の酸化的不活性化と抗腫瘍活性, 對馬理彦, Yijin Wen, 津賀雄輝, 金森功吏, 湯浅英哉, 中村浩之, LASER WEEK IN KOCHI, 2020/10/9, 国内, 口頭.

国内　/　口頭