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

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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。