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酵素化学的ラジカルペア生成を介する抗腫瘍性発現の状態解析および遠隔磁気的制御

通过酶-化学自由基对生成进行抗肿瘤表达的状态分析和远程磁控制

基本信息

批准号：
18H00296
负责人：
中川秀紀
金额：
$ 0.34万
依托单位：
Tokyo Denki University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18H00296/
关键词：
ラジカル対機構ドラッグデリバリーリポソーム

项目摘要

酵素分子は生体内化学反応機構のほぼ全てを支配し、特に金属酵素は酸化的リン酸化による電子伝達などの重要な生命過程の構成要素として深く関与している。金属酵素の磁気的性質を利用した反応制御が期待されるが、再現性の高い磁場効果の報告は殆どなされていない。対して、酵素-基質複合中間体にラジカル対形成がある場合はS-T系間交差(S-T intersystem crossing)による反応のスイッチングが可能である。ラジカル対機構を介する常磁性酵素の擬安定三重項状態における遷移状態を解析し、抗腫瘍性発現を低エネルギー磁場で量子化学的に制御することが本研究の試みである。各種の常磁性酵素を封入した機能性のリボソーム体をポリカーボネート膜濾過法で調製し、高分解能核磁気共鳴装置(NMR)を用いた独自プログラムの分光測定によって酵素-基質複合・擬安定三重項ラジカル対の遷移状態を解析した。さらに酵素内に封入したプローブ分子の紫外可視吸収スペクトル変化からの相対量子収量を指標に電子受容性を評価した。その結果、リボソーム膜構成脂質の違いによるフリーラジカル散逸挙動に基づく反応場依存性スピン相関ラジカル対機構の最適化条件に関する重要知見を見いだした。加えて、リボソーム膜内展開型ラジカル対機構を低エネルギー磁場で制御する本システムは、ヒトが先天的に備えた生体内化学反応には殆ど影響を与えないことも明らかとなった。すなわちラジカル対機構を付与した機能性リボソームによる遠隔磁気的制御技術の新規開発には、本来の生体内機能は乱さず恒常性を維持し、リボソーム膜内のラジカル対機構のみを自在に遠隔制御しうるという一つの重要な可能性を秘めていることが分かった。本研究成果が低エネルギー磁場による極低侵襲的治療の将来的発展に貢献することが大いに期待される。

Enzymes control the entire chemical reaction mechanism in vivo, especially the acidification of metalloenzymes, which are important components of life processes. The magnetic properties of metalloenzymes are expected to be utilized for the control of high magnetic field effects, and the reproducibility of these effects is expected to be improved. For example, the formation of enzyme-matrix complex intermediates is possible when S-T intersystem crossing occurs. This study is aimed at analyzing the transition state of quasi-stable triplet states of permanent-magnetic enzymes, anti-tumor generation, low-energy magnetic field and quantum chemical control. A variety of magnetic enzymes are encapsulated, functional, and heterogeneous. Membrane filtration, modulation, and high-resolution nuclear magnetic resonance (NMR) are used to isolate and analyze the transition state of enzyme-matrix complexes and quasi-stable triplet transitions. The enzyme is encapsulated in the ultraviolet visible absorption of the molecule, and the electron absorption of the relative quantum is evaluated. The results show important insights into the fundamental field dependence and optimal conditions of membrane constituent lipids. In addition, the membrane development mechanism is low, the magnetic field is low, and the chemical reaction in the body is low. The new development of control technology for remote magnetic field is aimed at maintaining the stability of the original function in vivo and the important possibility of remote control for remote magnetic field. The results of this study are expected to contribute greatly to the development of ultra-low-invasive therapies with low magnetic field.