高分子ナノ構造の精密設計と遺伝子治療、再生医療への応用

Research Project

Project/Area Number	11J06817
Research Category	Grant-in-Aid for JSPS Fellows
Allocation Type	Single-year Grants
Section	国内
Research Field	Nanomaterials/Nanobioscience
Research Institution	Hokkaido University
Principal Investigator	ボロフコフアレクセイ北海道大学, 特別研究員(DC2)
Project Period (FY)	2011 – 2013-03-31
Project Status	Declined (Fiscal Year 2012)
Budget Amount *help	¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000) Fiscal Year 2012: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000) Fiscal Year 2011: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Keywords	遺伝子導入 / スターベクター(SV) / バイオチューブ / シリコン基材 / ポリイオンコンプレックスコーティング
Research Abstract	多分岐型遺伝子導入材、スターベクター(SV)の高分子ナノ構造の設計 SVはベンゼン環を中心に分岐した合成高分子で、1から最大6分岐型のSVを作成することが可能である。SVの細胞への遺伝子導入効率は分岐数の増大とともに増え、6分岐型が最高となった。また、7分岐型以上の遺伝子導入効率を調べるために、高分岐型以上の開始材の作成を試みた。SVのもととなる多分岐の開始材を溶液中で光照射することにより、最大で20分岐型の開始材を作成することができた。化合物の同定はRI・UV検出器を有するGPCと^1H-NMRにより行った。これを用いて20分岐型のSVを作成することで、遺伝子導入効率が大きく向上することが期待できる。 SVの生体への応用(遺伝子治療への応用と再生医療への応用) エラスチン含有バイオチューブ作成にあたり、第一段階としてDNAとSVのシリコンにおける滞在性を調べた。SVにはカチオン性で感温性を有するものを使用し、DNAには予備実験としてGFP発現のpQBI25等を用いた。感温性は、生体内にSVとDNAのポリイオンコンプレックスでコーティングされたシリコン基材を入れる時に重要であり、体温で疎水性となるコーティングであれば、コーティングシリコンの皮下への埋め込み時にコーティングの溶出を防ぐために必要である。そこでDNAとSVのポリイオンコンプレックスが35℃からの疎水性となる組成を濁点測定により調べ、粒径測定により確認した。次にシリコン基材へポリプレックスを塗布して1週間水に浸した後取り出し、コーティングが1週間後も存在していることをX線電子分光法(ESCA)で確認し、塗布条件を決定した。第二段階のIn vitroでの実験として、コーティングシリコン上に細胞を播種し、細胞がシリコンに付き培養出来る事を確認し、遺伝子導入が行われている事を蛍光顕微鏡とFACSを用いて確認した。第三段階ではラットの皮下にコーティングシリコン基材を埋め込み、一週間後に取り出して凍結切片を調べたが、遺伝子発現はほとんど見られなかった。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 多分岐型開始材の収率がとても低いこと、in vivoでのコーティングシリコン基材からの遺伝子導入効率が期待されたものよりも著しく低かった事などで苦労しているが、米団化学会に論文を発表することができ、また現在論文を2報執筆しており、おおむね順調に進行していると判断できる。
Strategy for Future Research Activity	開始材の多分岐化においては、生成物の高収率が見込める方法を検討する。エラスチン含有バイオチューブ作成においては、用いてるSVの導入効率を向上させる必要があるため、主骨格構造や副骨格構造の異なるSVを試す、もしくはSVの修飾を行う。