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がん特異的スマートナノキャリア:細胞内シグナル異常に基づく高安全性遺伝子治療法

Research Project

Project/Area Number 12J05483
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Biomedical engineering/Biological material science
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

金 燦宇  九州大学, 工学研究院, 特別研究員(PD)

Project Period (FY) 2012 – 2013
Project Status Completed (Fiscal Year 2013)
Budget Amount *help
¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000)
Fiscal Year 2013: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2012: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywords遺伝子デリバリー / プロテインキナーゼ / 遺伝子導入 / 癌 / 疎水性相互作用
Research Abstract

効率的な遺伝子治療を達成するために、より優れた遺伝子デリバリー技術の開発が不可欠である。本研究では、直鎖型のポリエチレンイミン(LPEI)に対してカチオン性ペプチドをグラフトした遺伝子キャリア(LPEI-peptide)を用いた、癌特異的な遺伝子デリバリーを行うことを目的としている。LPEIは、プロトンスポンジ効果によりエンドソームからの脱出能が向上することが期待される。カチオン性ペプチドは、癌細胞において特異的に活性化していることが知られているプロテインキナーゼCα(PKCα)の基質ペプチドである。LPEI-peptideは、カチオン性ペプチド部位を持つため、アニオン性であるDNAと静電相互作用によりポリイオンコンプレックスを形成する。この複合体がリン酸化されると、カチオン性ペプチド部位にアニオン性であるリン酸基が導入されるため、複合体が不安定化し、崩壊する。これにより、癌細胞特異的な遺伝子の放出が期待される。合成したpeptideやLPEI-peptide、LPEI-peptide/DNA複合体については、MALDI-TOF-MSやHPLC、NMR、ゼータ電位測定などの測定を行い、基礎的な物性を評価した。本年度は、癌細胞で異常に活性化しているPKCα応答型ポリマーを用い細胞および動物において、遺伝子発現を制御できるかの成否について検討した。治療用の自殺遺伝子を含むDNAと、本研究で提案したLPEI-peptideを用いることで、癌細胞特異的な遺伝子治療を行い、良好な結果が得られた。これらの結果は、現行の遺伝子キャリヤーでは困難であったガン細胞特異的な遺伝子発現を、LPEI-peptideを用いることで、癌細胞特異的な遺伝子治療の達成が期待される。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本研究の主な目的は、本研究で合成したLPEI-peptide及び遺伝子キャリアとしてのLPEI-peptide/DNA複合体のPKCαに応答した癌細胞特異的な遺伝子発現の評価と、治療用の自殺遺伝子を含むDNAを用いることで、治療効果の評価である。本年度は、本研究で提案したLPEI-peptideを用いることで、癌細胞特異的な遺伝子治療を行い、良好な結果が得られた。以上の理由により、本研究はおおむね順調に進展していると評価した。

Strategy for Future Research Activity

本年度は、in vivo実験で局所投与による評価しか行っていない。これは、静脈からの全身投与では血中のアニオン性タンパク質との相互作用やせん断応力により複合体が解離し遺伝子発現が確認できないからである。今後は、このシステムを用いた全身投与可能なキャリヤー開発が重要であるが、まずは血中においても解離しないようなキャリヤーの設計がカギを握っているであろう。

Report

(2 results)
  • 2013 Annual Research Report
  • 2012 Annual Research Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2014 2013 2012 Other

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 7 results,  Open Access: 2 results) Presentation (5 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Histidinylated poly-L-lysine-based vectors for cancer-specific gene expression via enhancing endosomal escape2014

    • Author(s)
      Guo Xi Zhao, et al.
    • Journal Title

      Journal of Biomaterials Science, Polymer Edition

      Volume: 25 Issue: 5 Pages: 519-534

    • DOI

      10.1080/09205063.2013.879562

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A protein kinase assay based on FRET between quantum dots and fluorescently-labeled peptides2013

    • Author(s)
      Shujiro Shiosaki, et al.
    • Journal Title

      Chemical Communications

      Volume: 49 Issue: 49 Pages: 5592-5594

    • DOI

      10.1039/c3cc41680a

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Stabilization of Cancer-specific Gene Carrier via Hydrophobic Interaction for a Clear-cut Response to Cancer Signaling2013

    • Author(s)
      Chan Woo Kim, et al.
    • Journal Title

      Journal of Controlled Release

      Volume: 170 Issue: 3 Pages: 469-476

    • DOI

      10.1016/j.jconrel.2013.06.011

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Branched polyethylenimine-based PKCα-responsive gene carriers2013

    • Author(s)
      Yuta Nakamura, et al.
    • Journal Title

      Journal of Biomaterials Science, Polymer Edition

      Volume: 24 Issue: 16 Pages: 1858-1868

    • DOI

      10.1080/09205063.2013.807459

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Cancer-specific gene carriers responding to cancer microenvironment : acidosis and hyper-activated protein kinases2013

    • Author(s)
      Satoshi Kushio, et al.
    • Journal Title

      Biomedical Engineering : Applications, Basis and Communications

      Volume: 25 Issue: 05 Pages: 1340005-1340005

    • DOI

      10.4015/s101623721340005x

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Protein kinase C (PKC) isozyme-specific substrates and their design2012

    • Author(s)
      Jeong-Hun Rang, et al.
    • Journal Title

      Biotechnology Advances

      Volume: 30(6) Issue: 6 Pages: 1662-1672

    • DOI

      10.1016/j.biotechadv.2012.07.004

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Gene Carrier Showing All-or-None Response to Cancer Cell Signaling2012

    • Author(s)
      Riki Toita, et al.
    • Journal Title

      Journal of the American Chemical Society

      Volume: 134 Issue: 37 Pages: 15410-15417

    • DOI

      10.1021/ja305437n

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Enhanced transgene regulation system responding to cancer-specific intracellular signal via hydrophobic interaction2013

    • Author(s)
      Chan Woo Kim
    • Organizer
      2013 九州・西部・釜山・慶南高分子(第16回)繊維(第14回)合同シンポジウム
    • Place of Presentation
      佐賀大学
    • Year and Date
      2013-11-09
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Hydrophobloally modified linear PEI-peptide conjugate showing enhanced cellular uptake and transgene regulation for a clear-cut response to cancer signaling2013

    • Author(s)
      Chan Woo Kim
    • Organizer
      第62回高分子討論会
    • Place of Presentation
      金沢大学
    • Year and Date
      2013-09-11
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Stabilization of Complex with PKCα-Specific LPEI-Peptide Conjugate via Hydrophobic Interaction2013

    • Author(s)
      Chan Woo Kim
    • Organizer
      40th Annual Meeting & Exposition of the Controlled Release Society
    • Place of Presentation
      Hawaii Convention center, Hawaii, U. S. A.
    • Year and Date
      2013-07-22
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Enhanced stability of cancer signal-responsive nanocarrier to improve the specificity of gene therapy2012

    • Author(s)
      Chan Woo Kim
    • Organizer
      日本DDS学会学術集会
    • Place of Presentation
      札幌コンベンションセンター
    • Year and Date
      2012-07-04
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] A novel gene regulation system to cancer-specific in intracellular signal for safe gene therapy2012

    • Author(s)
      Chan Woo Kim
    • Organizer
      The 1st CMS (Center of Molecular Systems) International Workshop for Young Chemists
    • Place of Presentation
      九州大学 伊都キャンパス
    • Year and Date
      2012-06-07
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.chem.kyushu-u.ac.jp/~katayama/

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.chem.kyushu-u.ac.jp/~katayama/

    • Related Report
      2012 Annual Research Report

URL: 

Published: 2013-04-25   Modified: 2024-03-26  

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