Tamanoi Lab, iCeMS, Kyoto University


Welcome to Tamanoi Lab!

We research on nanoparticles and cancer therapy. Nanoparticles are attractive materials for delivery of anticancer drugs. We are focusing on mesoporous silica nanoparticles (MSN) that could contribute to prevention of side effect of cancer chemo therapy. MSN has a drug loading capacity and enables specific drug accumulation. We are also developing chicken egg tumor model.

京都大学高等研究院iCeMS玉野井グループへようこそ。私たちはナノ粒子と呼ばれるとても小さな粒子とがん治療についての研究を行っています。ナノ粒子の中でも、多くの孔(穴)を持つ多孔性シリカナノ粒子は、抗がん剤をがん細胞に集中して届けることができ、抗がん剤の副作用を軽減することが期待されます。また、がんの鶏卵モデルを開発中で、将来的に患者由来のがんモデルとして使用することをめざしています。

Latest Publication

  • Higashi Y, Matsumoto K, Saitoh H, Shiro A, Ma Y, Laird M, Chinnathambi S, Birault A, Doan TLH, Yasuda R, Tajima T, Kawachi T, Tamanoi F. Iodine containing porous organosilica nanoparticles trigger tumor spheroids destruction upon monochromatic X-ray irradiation: DNA breaks and K-edge energy X-ray. Sci Rep. 2021 Jul 14;11(1):14192. doi: 10.1038/s41598-021-93429-9.

  • Tamanoi F, Chinnathambi S, Laird M, Komatsu A, Birault A, Takata T, Doan TL, Mai NXD, Raitano A, Morrison K, Suzuki M, Matsumoto K. Construction of Boronophenylalanine-Loaded Biodegradable Periodic Mesoporous Organosilica Nanoparticles for BNCT Cancer Therapy. Int J Mol Sci. 2021 Feb 24;22(5):2251. doi: 10.3390/ijms22052251.

  • Gisbert-Garzarán M, Lozano D, Matsumoto K, Komatsu A, Manzano M, Tamanoi F, Vallet-Regí M. Designing Mesoporous Silica Nanoparticles to Overcome Biological Barriers by Incorporating Targeting and Endosomal Escape. ACS Appl Mater Interfaces. 2021 Mar 3;13(8):9656-9666. doi: 10.1021/acsami.0c21507.

  • Chinnathambi S, Tamanoi F. Recent Development to Explore the Use of Biodegradable Periodic Mesoporous Organosilica (BPMO) Nanomaterials for Cancer Therapy. Pharmaceutics. 2020 Sep 18;12(9):890. doi: 10.3390/pharmaceutics12090890.

  • Tamanoi F, Matsumoto K, Saitoh H, and Shiro A. (2020)「単色X線とナノ粒子を組み合わせた新しいがん治療技術の開発にむけて」, Isotope News〔No.770〕2020年8月号, pp. 7-11. (only available in Japanese)

  • Tamanoi F, Matsumoto K, Doan TLH, Shiro A, Saitoh H. Studies on the Exposure of Gadolinium Containing Nanoparticles with Monochromatic X-rays Drive Advances in Radiation Therapy. Nanomaterials (Basel). 2020 Jul 9;10(7):1341. doi: 10.3390/nano10071341.

  • Mai NXD, Birault A, Matsumoto K, Ta HKT, Intasa-Ard SG, Morrison K, Thang PB, Doan TLH, Tamanoi F. Biodegradable Periodic Mesoporous Organosilica (BPMO) Loaded with Daunorubicin: A Promising Nanoparticle-Based Anticancer Drug. ChemMedChem. 2020 Apr 3;15(7):593-599. doi: 10.1002/cmdc.201900595.


Latest Press Release!!

We have recently developed a novel type of iodine-carrying nanoparticles that are based on silica nanomaterials. We found that a mass of cancer cells can be destroyed by X-ray with a defined energy when these nanoparticles were taken up into cancer cells. The destruction involves release of electrons that cause double strand DNA breaks. This mechanism of directly destroying DNA may be advantageous compared to current radiation therapy that, in addition to direct effect on DNA, involves reactive oxygen species to destroy DNA. One of our interesting findings concerns the energy level of X-ray. We found that the X-ray with the energy corresponding to the K-edge energy of iodine produces maximum effect for tumor destruction. Understanding this observation requires deeper understanding of the photoelectron effect described by Albert Einstein in 1905.

ヨウ素元素を含むナノ粒子をがん細胞に取り込ませ、X線を照射することで、がん細胞のDNAを切断し、細胞死を誘導することができる、という研究成果を発表しました。従来の放射線治療では、X線が細胞内の主に水分子をイオン化を引き起こし、その時に発生する活性酸素によりDNAを切断するという間接的作用が多く、治療効率が課題でした。しかし、本研究では、DNAのすぐ近傍でヨウ素にX線を照射することで電子を発生させ、DNAを切断するという直接効果を得ることができました。これは光電効果をがん細胞内で再現する試みで、これにより放射線治療の効率を上昇させることができると考えています。

【iCEMs English】https://www.icems.kyoto-u.ac.jp/en/news/4273/

【iCEMs 日本語】https://www.icems.kyoto-u.ac.jp/news/4271/

【Scientific Reports】

Higashi Y, Matsumoto K, Saitoh H, Shiro A, Ma Y, Laird M, Chinnathambi S, Birault A, Doan TLH, Yasuda R, Tajima T, Kawachi T, Tamanoi F. Iodine containing porous organosilica nanoparticles trigger tumor spheroids destruction upon monochromatic X-ray irradiation: DNA breaks and K-edge energy X-ray. Sci Rep. 2021 Jul 14;11(1):14192. doi: 10.1038/s41598-021-93429-9.


(Thursday, January 6, 2022)

The interview with Yuya Higashi, a Program-Specific Researcher of Tamanoi Group, is available on the website of iCeMS. You can check the article from here.

特定研究員の東さんのインタビュー記事がiCeMSのホームページに掲載されました。こちらからぜひご覧ください。

▼Mesoporous Silica Nanoparticles (MSN) : 130 nm in diameter, 1400 pores/particle

1つの粒子の直径は130nmほどで、約1400の孔があります。

▼Biodegradable Periodic Mesoporous Organosilica (BPMO)

生分解性を持ったシリカナノ粒子を開発しています。

▼Our recent publication relating to this topic

以下は、関連する最新の論文です↓↓

Harutaka Mekaru, Akitaka Yoshigoe, Michihiro Nakamura, Tomohiro Doura, and Fuyuhiko Tamanoi.(2019)Biodegradability of Disulfide-Organosilica Nanoparticles Evaluated by Soft X‐ray Photoelectron Spectroscopy: Cancer Therapy Implications, ACS Applied Nano Materials, Vol.2, Iss.1, 479-488, 2019 DOI : 10.1021/acsanm.8b02023

▼The chicken egg tumor model

鶏卵のがんモデルの開発を行っています。

▼Patient derived tumor model

がん患者から採取した腫瘍のサンプルを使って、鶏卵に腫瘍を形成します。

▼Collaborating with Prof. Muto

この実験は京都大学大学院医学研究科腫瘍薬物治療講座の武藤学教授にもご協力いただいております。

武藤研究室ホームページWebsite of Muto Lab. (only in Japanese)

▼Boron Neutron Capture Therapy(BNCT)

10BPAを載せたナノ粒子をがん細胞に蓄積させ、中性子を照射します。10BPAが放出するα線によって、がん細胞を死滅させます。

▼Experiment room

iCeMS研究棟3Fで実験を行なっています。

▼Making MSN Place

ここでMSNをつくっています。