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【特集】 ナノメディシン最前線
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ナノ粒子による外傷性大量出血の止血治療
Hemostatic Nanoparticles for Massive Hemorrhage in Acute Thrombocytopenia
-------------------------------------------------------------------------
萩沢康介(防衛医科大学校 生理学講座 助教)
木下 学(防衛医科大学校 免疫微生物学講座 准教授)
西川可穂子(防衛医科大学校 救急部 助教)
柳川錬平(防衛医科大学校 防衛医学講座 助教)
土井麻実(早稲田大学大学院 先進理工学研究科)
西田育弘(防衛医科大学校 生理学講座 教授)
斎藤大蔵(防衛医科大学校 防衛医学研究センター 外傷研究部門 教授)
我が国で開発がすすめられてきた止血ナノ粒子H12(ADP)リポゾームは,家兎の急性血
小板減少病態における致死性肝臓出血に対し,血小板輸血と同等の顕著な止血救命効
果を有していた。大規模災害時など輸血用血小板の極端な不足が懸念されるような事態に
おいてH12(ADP)リポゾームの血小板代替物としての有用性が期待される。
【目次】
1.はじめに
2. 血小板代替物H12(ADP)リポゾームの開発
3. H12(ADP)リポゾームによる急性血小板減少病態での致死的出血の制御効果
3.1 方 法
3.2 結 果
3.3 小 括
4.今後の展望
5.おわりに
-------------------------------------------------------------------------
血管新生療法の治療効果を増幅するナノスキャフォールド粒子
Nano-scaffolds Enhancing Cell-based Therapeutic Angiogenesis
-------------------------------------------------------------------------
福本真也(大阪市立大学 大学院医学研究科 代謝内分泌病態内科学 講師)
生活習慣病の急激な増加に伴い,その合併症である閉塞性動脈硬化症による末梢動脈疾
患が増加している。近年,この末梢動脈疾患に対して細胞移植による血管新生療法が行わ
れているが,その有効性は未だ十分とは言えない。筆者らはナノテクノロジーを用いてこ
の血管新生療法の有効性を著明に増幅するインジェクション投与可能な細胞足場粒子を開
発したので,その特性と今後の展望について説明する
【目次】
1. はじめに
2.血管新生療法の現状
3.現在の血管新生療法の機序とスキャフォールド粒子開発の原理
4.ナノスキャフォールド(NS)の開発と特徴
5.NS の効果機序
6.NS の臨床応用モデルとその需要
7.まとめ
-------------------------------------------------------------------------
免疫を活性化するDNA 医薬のナノ粒子による作用制御
Effect Control of Immunostimulatory DNA Drugs by Nanoparticles
-------------------------------------------------------------------------
花方信孝((独)物質・材料研究機構 ナノテクノロジー融合ステーション ステーション
長;北海道大学 大学院生命科学院 教授)
CpG 医薬は,樹状細胞およびB 細胞のToll-like receptor 9(TLR9)と相互作用し炎症
性サイトカインあるいはインターフェロンを誘導する。CpG 医薬のデリバリーにおいて,
CpG 医薬のナノ粒子表面への結合様式によって,炎症性サイトカインおよびインター
フェロン誘導を制御することができる。ナノ粒子は,キャリアとしての役割のみならず,
CpG 医薬の作用を制御する役割も有している。
【目次】
1. はじめに
2.TLR9 を活性化するCpG ODN
3. 量子ドットの性質を有するシリコンナノ粒子
4. 天然型CpG-B ODN のナノ粒子への静電的結合とサイトカイン誘導能
5.“ 髪の毛状”の結合によるサイトカイン誘導
6.IL-6 とIFN-αの同時誘導
7. 結合様式のみに依存したサイトカイン誘導
8.おわりに
-------------------------------------------------------------------------
ナノ純薬としての二量化SN-38ナノ粒子の創製とその抗癌特性
Creation of Nanoparticles of SN-38 Dimers as Pure Nanodrugs
and Their Anticancer Properties
-------------------------------------------------------------------------
笠井 均(東北大学 多元物質科学研究所 准教授)
幾田良和(東北大学 多元物質科学研究所)
小関良卓(東北大学 多元物質科学研究所)
村上達也(京都大学 物質-細胞統合システム拠点 特定拠点助教)
筆者らが独自に開発した有機ナノ結晶の作製手法「再沈法」の特徴を生かして,抗癌特
性を有するカンプトテシン系化合物を二量体化させることにより,ほぼ薬成分のみで構成
されたナノ純薬(PNDs)の創製に初めて成功した。作製されたPNDs は,現行の抗癌剤
として広く使用されている同類のイリノテカン分子よりもはるかに低濃度でより高い抗癌
特性を有することが分かり,未来のドラッグデリバリーへの応用が期待される。
【目次】
1. はじめに
2.なぜ,SN-38 二量体が合成されたのか?
3.SN-38 二量体ナノ粒子の創製
4.SN-38 二量体ナノ粒子の抗癌活性評価
5.おわりに
-------------------------------------------------------------------------
がん細胞選択性機能を持つ磁気ナノ微粒子の開発とハイパーサーミアへの応用
Cancer Cell Selective Magnetic Nanoparticles for Hyperthermia Treatment
-------------------------------------------------------------------------
一柳優子(横浜国立大学 大学院工学研究院 物理工学コース 准教授)
ナノサイズの磁性体を独自の製法により生成し,機能化を施す手法を確立した。がん細胞
に選択的に導入可能な磁気微粒子を開発し,交流磁場により目的細胞を加温する方法を提
案する。磁気微粒子は組成,粒径の制御が可能で交流磁化率の測定結果から昇温効果の期
待できる試料を抽出し,交流磁場条件下でハイパーサーミア応用に向けた最適化を行った。
【目次】
1. はじめに
2.磁気ナノ微粒子の生成と官能基修飾による機能化
3.生体組織における外部磁場による局在化
4.がん細胞選択性をもつ機能性磁気微粒子
5.磁気ナノ微粒子の交流磁化率
6.ハイパーサーミア用磁気微粒子の最適化
7.おわりに
-------------------------------------------------------------------------
磁性ナノ粒子イメージングの黎明と発展
Dawn and Future Prospects of Magnetic Nanoparticle Imaging
-------------------------------------------------------------------------
石原康利(明治大学 理工学部 教授)
本間拓実(明治大学 大学院理工学研究科 機械工学専攻)
清水翔太(明治大学 大学院理工学研究科 機械工学専攻)
磁性ナノ粒子イメージング(magnetic particle imaging:MPI)によるがんの早期診断
や循環器系疾患の画像診断が提案されている。この方法では,磁性ナノ粒子から生じる信
号を直接検出できることから,磁気共鳴イメージング(magnetic resonance imaging:
MRI)に比べて本質的に高感度・高空間分解能な画像の取得が期待されている。本稿では,
磁性ナノ粒子イメージングの原理と現状における問題点とを述べるとともに,今後の展望
を概説する。
【目次】
1. はじめに
2.MPI の原理
3.画像再構成法
3.1 磁性ナノ粒子の磁化特性に基づいた原理的な画像再構成法
3.2 逆問題解法に基づいた画像再構成法
3.3 相関情報に基づいた画像再構成法
4.数値解析による各画像再構成法の評価
5.試作機を用いた1 次元画像化実験
6.磁性ナノ粒子の磁化特性向上による画像分解能の改善
7.おわりに
-------------------------------------------------------------------------
ナノ粒子-生体膜相互作用の解析:細胞サイズリポソームを用いた物理化学的アプローチ
Physicochemical Analysis of the Interaction between Nanoparticles and Lipid
Membranes Using a Cell-sized Liposome
-------------------------------------------------------------------------
濱田 勉(北陸先端科学技術大学院大学 マテリアルサイエンス研究科 准教授)
近年のナノ粒子の研究開発の進展に伴い,人体に対する安全性の確立,すなわち,生体
系への作用メカニズムの理解が急がれている。本稿では,生細胞膜の特徴的構造である膜
ドメインを備えた人工細胞膜(細胞サイズリポソーム)を用いた,ナノ粒子と生体膜の相
互作用解析の研究を紹介する。生体膜の‘やわらかさ’が,ナノ粒子との相互作用に与え
る影響について述べる。
【目次】
1.キラリティと分光
2.細胞膜表面の不均一性:膜ドメイン
3.細胞サイズリポソームを用いた細胞機能解析
4.細胞サイズリポソーム表面へのナノ粒子の吸着挙動
5.ナノ粒子-生体膜相互作用の自由エネルギー
6.様々なナノ物質の生体膜作用メカニズムの理解に向けて
-------------------------------------------------------------------------
BIOR&D
-------------------------------------------------------------------------
バイオ技術によるアスベスト蛍光検出技術の開発
Development of Biotechnology-based Asbestos Detection Method
-------------------------------------------------------------------------
黒田章夫(広島大学 大学院先端物質科学研究科 教授)
石田丈典(広島大学 大学院先端物質科学研究科 特任助教)
マクシム アレクサンドロフ(広島大学 大学院先端物質科学研究科 研究員)
西村智基(広島大学 大学院先端物質科学研究科 研究員)
筆者らはアスベストに結合するタンパク質を発見した。このタンパク質を蛍光で修飾す
ることで,蛍光顕微鏡によるアスベストの選択的高感度検出法を開発した。この方法は従
来の位相差顕微鏡と電子顕微鏡の併用による方法に比べて簡便であるので,解体現場
などで求められている大気中アスベストの迅速検出に利用できる
【目次】
1.日本のアスベスト問題
2.アスベスト結合タンパク質の発見
3.アスベスト結合タンパク質を利用したアスベスト検出法
4.蛍光顕微鏡によるアスベスト検出
5.バイオ蛍光法の進化
6.位相差蛍光法の開発
7.バイオ蛍光法の今後
-------------------------------------------------------------------------
TOPICS
-------------------------------------------------------------------------
3D プリンタを利用した,柔らかく,透明で,手元で扱えるタンパク質分子模型
A Soft, Transparent and Handleable Protein Model with 3D Printing Technology
-------------------------------------------------------------------------
川上 勝(北陸先端科学技術大学院大学 マテリアルサイエンス研究科 准教授)
タンパク質分子の立体構造を理解するには,通常,PC 画面や紙などの平面に描かれた
構造図を「目視」して,脳内でその立体的なイメージを作製することによって行われてい
る。この方法は対象タンパク質の大きさが増すと難易度が上がり,他者と議論することは
非常に難しくなる。筆者は3D プリンタを利用した造形技術に,シリコーン樹脂の注形技
術を組み合わせ,「柔らかく」,「透明で」,「手元で扱える」タンパク質分子模型を開発した。
この模型は「直観的な」構造への理解度を深め,教材,研究のツールとしての活躍が期待
される。
【目次】
1.はじめに
2.立体構造をどうやって理解するか-コンピュータグラフィックス(CG)と模型
3.3D 造形技術の発展
4.新しい模型作製技術の発案
4.1 新しい分子模型の例:ミオグロビン
4.2 新しい分子模型の例:複合体模型
5.新しい分子模型の将来展望
6.おわりに
-------------------------------------------------------------------------
ナノ粒子による外傷性大量出血の止血治療
Hemostatic Nanoparticles for Massive Hemorrhage in Acute Thrombocytopenia
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萩沢康介(防衛医科大学校 生理学講座 助教)
木下 学(防衛医科大学校 免疫微生物学講座 准教授)
西川可穂子(防衛医科大学校 救急部 助教)
柳川錬平(防衛医科大学校 防衛医学講座 助教)
土井麻実(早稲田大学大学院 先進理工学研究科)
西田育弘(防衛医科大学校 生理学講座 教授)
斎藤大蔵(防衛医科大学校 防衛医学研究センター 外傷研究部門 教授)
我が国で開発がすすめられてきた止血ナノ粒子H12(ADP)リポゾームは,家兎の急性血
小板減少病態における致死性肝臓出血に対し,血小板輸血と同等の顕著な止血救命効
果を有していた。大規模災害時など輸血用血小板の極端な不足が懸念されるような事態に
おいてH12(ADP)リポゾームの血小板代替物としての有用性が期待される。
【目次】
1.はじめに
2. 血小板代替物H12(ADP)リポゾームの開発
3. H12(ADP)リポゾームによる急性血小板減少病態での致死的出血の制御効果
3.1 方 法
3.2 結 果
3.3 小 括
4.今後の展望
5.おわりに
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血管新生療法の治療効果を増幅するナノスキャフォールド粒子
Nano-scaffolds Enhancing Cell-based Therapeutic Angiogenesis
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福本真也(大阪市立大学 大学院医学研究科 代謝内分泌病態内科学 講師)
生活習慣病の急激な増加に伴い,その合併症である閉塞性動脈硬化症による末梢動脈疾
患が増加している。近年,この末梢動脈疾患に対して細胞移植による血管新生療法が行わ
れているが,その有効性は未だ十分とは言えない。筆者らはナノテクノロジーを用いてこ
の血管新生療法の有効性を著明に増幅するインジェクション投与可能な細胞足場粒子を開
発したので,その特性と今後の展望について説明する
【目次】
1. はじめに
2.血管新生療法の現状
3.現在の血管新生療法の機序とスキャフォールド粒子開発の原理
4.ナノスキャフォールド(NS)の開発と特徴
5.NS の効果機序
6.NS の臨床応用モデルとその需要
7.まとめ
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免疫を活性化するDNA 医薬のナノ粒子による作用制御
Effect Control of Immunostimulatory DNA Drugs by Nanoparticles
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花方信孝((独)物質・材料研究機構 ナノテクノロジー融合ステーション ステーション
長;北海道大学 大学院生命科学院 教授)
CpG 医薬は,樹状細胞およびB 細胞のToll-like receptor 9(TLR9)と相互作用し炎症
性サイトカインあるいはインターフェロンを誘導する。CpG 医薬のデリバリーにおいて,
CpG 医薬のナノ粒子表面への結合様式によって,炎症性サイトカインおよびインター
フェロン誘導を制御することができる。ナノ粒子は,キャリアとしての役割のみならず,
CpG 医薬の作用を制御する役割も有している。
【目次】
1. はじめに
2.TLR9 を活性化するCpG ODN
3. 量子ドットの性質を有するシリコンナノ粒子
4. 天然型CpG-B ODN のナノ粒子への静電的結合とサイトカイン誘導能
5.“ 髪の毛状”の結合によるサイトカイン誘導
6.IL-6 とIFN-αの同時誘導
7. 結合様式のみに依存したサイトカイン誘導
8.おわりに
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ナノ純薬としての二量化SN-38ナノ粒子の創製とその抗癌特性
Creation of Nanoparticles of SN-38 Dimers as Pure Nanodrugs
and Their Anticancer Properties
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笠井 均(東北大学 多元物質科学研究所 准教授)
幾田良和(東北大学 多元物質科学研究所)
小関良卓(東北大学 多元物質科学研究所)
村上達也(京都大学 物質-細胞統合システム拠点 特定拠点助教)
筆者らが独自に開発した有機ナノ結晶の作製手法「再沈法」の特徴を生かして,抗癌特
性を有するカンプトテシン系化合物を二量体化させることにより,ほぼ薬成分のみで構成
されたナノ純薬(PNDs)の創製に初めて成功した。作製されたPNDs は,現行の抗癌剤
として広く使用されている同類のイリノテカン分子よりもはるかに低濃度でより高い抗癌
特性を有することが分かり,未来のドラッグデリバリーへの応用が期待される。
【目次】
1. はじめに
2.なぜ,SN-38 二量体が合成されたのか?
3.SN-38 二量体ナノ粒子の創製
4.SN-38 二量体ナノ粒子の抗癌活性評価
5.おわりに
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がん細胞選択性機能を持つ磁気ナノ微粒子の開発とハイパーサーミアへの応用
Cancer Cell Selective Magnetic Nanoparticles for Hyperthermia Treatment
-------------------------------------------------------------------------
一柳優子(横浜国立大学 大学院工学研究院 物理工学コース 准教授)
ナノサイズの磁性体を独自の製法により生成し,機能化を施す手法を確立した。がん細胞
に選択的に導入可能な磁気微粒子を開発し,交流磁場により目的細胞を加温する方法を提
案する。磁気微粒子は組成,粒径の制御が可能で交流磁化率の測定結果から昇温効果の期
待できる試料を抽出し,交流磁場条件下でハイパーサーミア応用に向けた最適化を行った。
【目次】
1. はじめに
2.磁気ナノ微粒子の生成と官能基修飾による機能化
3.生体組織における外部磁場による局在化
4.がん細胞選択性をもつ機能性磁気微粒子
5.磁気ナノ微粒子の交流磁化率
6.ハイパーサーミア用磁気微粒子の最適化
7.おわりに
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磁性ナノ粒子イメージングの黎明と発展
Dawn and Future Prospects of Magnetic Nanoparticle Imaging
-------------------------------------------------------------------------
石原康利(明治大学 理工学部 教授)
本間拓実(明治大学 大学院理工学研究科 機械工学専攻)
清水翔太(明治大学 大学院理工学研究科 機械工学専攻)
磁性ナノ粒子イメージング(magnetic particle imaging:MPI)によるがんの早期診断
や循環器系疾患の画像診断が提案されている。この方法では,磁性ナノ粒子から生じる信
号を直接検出できることから,磁気共鳴イメージング(magnetic resonance imaging:
MRI)に比べて本質的に高感度・高空間分解能な画像の取得が期待されている。本稿では,
磁性ナノ粒子イメージングの原理と現状における問題点とを述べるとともに,今後の展望
を概説する。
【目次】
1. はじめに
2.MPI の原理
3.画像再構成法
3.1 磁性ナノ粒子の磁化特性に基づいた原理的な画像再構成法
3.2 逆問題解法に基づいた画像再構成法
3.3 相関情報に基づいた画像再構成法
4.数値解析による各画像再構成法の評価
5.試作機を用いた1 次元画像化実験
6.磁性ナノ粒子の磁化特性向上による画像分解能の改善
7.おわりに
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ナノ粒子-生体膜相互作用の解析:細胞サイズリポソームを用いた物理化学的アプローチ
Physicochemical Analysis of the Interaction between Nanoparticles and Lipid
Membranes Using a Cell-sized Liposome
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濱田 勉(北陸先端科学技術大学院大学 マテリアルサイエンス研究科 准教授)
近年のナノ粒子の研究開発の進展に伴い,人体に対する安全性の確立,すなわち,生体
系への作用メカニズムの理解が急がれている。本稿では,生細胞膜の特徴的構造である膜
ドメインを備えた人工細胞膜(細胞サイズリポソーム)を用いた,ナノ粒子と生体膜の相
互作用解析の研究を紹介する。生体膜の‘やわらかさ’が,ナノ粒子との相互作用に与え
る影響について述べる。
【目次】
1.キラリティと分光
2.細胞膜表面の不均一性:膜ドメイン
3.細胞サイズリポソームを用いた細胞機能解析
4.細胞サイズリポソーム表面へのナノ粒子の吸着挙動
5.ナノ粒子-生体膜相互作用の自由エネルギー
6.様々なナノ物質の生体膜作用メカニズムの理解に向けて
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BIOR&D
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バイオ技術によるアスベスト蛍光検出技術の開発
Development of Biotechnology-based Asbestos Detection Method
-------------------------------------------------------------------------
黒田章夫(広島大学 大学院先端物質科学研究科 教授)
石田丈典(広島大学 大学院先端物質科学研究科 特任助教)
マクシム アレクサンドロフ(広島大学 大学院先端物質科学研究科 研究員)
西村智基(広島大学 大学院先端物質科学研究科 研究員)
筆者らはアスベストに結合するタンパク質を発見した。このタンパク質を蛍光で修飾す
ることで,蛍光顕微鏡によるアスベストの選択的高感度検出法を開発した。この方法は従
来の位相差顕微鏡と電子顕微鏡の併用による方法に比べて簡便であるので,解体現場
などで求められている大気中アスベストの迅速検出に利用できる
【目次】
1.日本のアスベスト問題
2.アスベスト結合タンパク質の発見
3.アスベスト結合タンパク質を利用したアスベスト検出法
4.蛍光顕微鏡によるアスベスト検出
5.バイオ蛍光法の進化
6.位相差蛍光法の開発
7.バイオ蛍光法の今後
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TOPICS
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3D プリンタを利用した,柔らかく,透明で,手元で扱えるタンパク質分子模型
A Soft, Transparent and Handleable Protein Model with 3D Printing Technology
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川上 勝(北陸先端科学技術大学院大学 マテリアルサイエンス研究科 准教授)
タンパク質分子の立体構造を理解するには,通常,PC 画面や紙などの平面に描かれた
構造図を「目視」して,脳内でその立体的なイメージを作製することによって行われてい
る。この方法は対象タンパク質の大きさが増すと難易度が上がり,他者と議論することは
非常に難しくなる。筆者は3D プリンタを利用した造形技術に,シリコーン樹脂の注形技
術を組み合わせ,「柔らかく」,「透明で」,「手元で扱える」タンパク質分子模型を開発した。
この模型は「直観的な」構造への理解度を深め,教材,研究のツールとしての活躍が期待
される。
【目次】
1.はじめに
2.立体構造をどうやって理解するか-コンピュータグラフィックス(CG)と模型
3.3D 造形技術の発展
4.新しい模型作製技術の発案
4.1 新しい分子模型の例:ミオグロビン
4.2 新しい分子模型の例:複合体模型
5.新しい分子模型の将来展望
6.おわりに
関連商品
ドラッグデリバリーシステム
価格(税込)： 85,800 円
