• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

プラスミドDNA内包ポリイオンコンプレックスミセルの核酸医薬開発に向けた構造制御

Research Project

Project/Area Number 14J11005
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Biomedical engineering/Biomaterial science and engineering
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

武田 香織 (2016)  東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC1)

町谷 香織 (2014-2015)  東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2014-04-25 – 2017-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000)
Fiscal Year 2016: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2015: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywords高分子ミセル / 遺伝子デリバリー / DNAパッケージング / PEG密度 / 血中滞留性
Outline of Annual Research Achievements

遺伝子治療の臨床応用実現のためには、プラスミドDNA (pDNA)を標的細胞に確実に送達し、高効率に治療遺伝子を発現する遺伝子キャリアを開発することが不可欠である。我々は遺伝子キャリアとして、poly(ethylene glycol) (PEG) とpoly(L-lysine) (PLys)とからなるブロック共重合体PEG-PLysが、pDNAと形成するポリプレックスミセル (PM)を開発してきた。特に、PM内部へパッケージングされるpDNAの形態を制御することにより、遺伝子発現効率を向上させることに取り組んできた。前年度までに、PEG-PLysによるpDNA凝縮において、pDNA表層のPEG密度が重要な形態制御因子となっていることを明らかにし、パッケージング形態の制御によって無細胞遺伝子発現系における遺伝子発現効率を大きく向上させた。
しかしながら、全身投与型遺伝子キャリアとしてPMを用いるには、未だ血中における不安定性が課題となっている。本年度は、血管内において血液の流れによって生じているせん断応力に着目し、せん断応力下でのPMの構造安定性の観点より、PMの血中滞留性低下の要因を検討した。
PMへのせん断応力の負荷は、回転レオメーターを用いて行った。血管内相当のせん断応力を負荷する前後で、PMに結合しているポリマー本数を超遠心を用いた手法により定量したところ、pDNA1分子あたりに結合しているポリマー本数は、せん断応力の負荷によって減少することが確認された。さらに、せん断応力下でのPMのDNA分解酵素耐性をRT-PCRにより評価したところ、せん断応力が無い条件下と比較して、有意に低下することが確認された。以上より、せん断応力によるポリマーの引き剥がしがDNA分解酵素耐性を低下させるという一連の流れが、PMの血中安定性低下のひとつの要因となっていることを明らかにした。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • Research Products

    (18 results)

All 2017 2016 2015 2014

All Journal Article (10 results) (of which Peer Reviewed: 10 results,  Open Access: 6 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Poly(ethylene glycol) crowding as critical factor to determine pDNA packaging scheme into polyplex micelles for enhanced gene expression2017

    • Author(s)
      K. M. Takeda, K. Osada, T. A. Tockary, A. Dirisala, Q. Chen, K. Kataoka
    • Journal Title

      Biomacromolecules

      Volume: 18 Issue: 1 Pages: 36-43

    • DOI

      10.1021/acs.biomac.6b01247

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Effect of shear stress on structure and function of polyplex micelle from poly(ethylene glycol)-poly(L-lysine) block copolymers as systemic gene delivery carrier2017

    • Author(s)
      K. M. Takeda, Y. Yamasaki, S. Ikeda, A. Dirisala, T. A. Tockary, K. Toh, K. Osada, K. Kataoka
    • Journal Title

      Biomaterials

      Volume: 126 Pages: 31-38

    • DOI

      10.1016/j.biomaterials.2017.02.012

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Polyplex micelle installing intracellular self-processing functionalities without free catiomers for safe and efficient systemic gene therapy through tumor vasculature targeting2016

    • Author(s)
      Q. Chen, K. Osada, Z. Ge, S. Uchida, T. A. Tockary, A. Dirisala, A. Matsui, K. Toh, K. M. Takeda, X. Liu, T. Nomoto, T. Ishii, M. Oba, Y. Matsumoto, K. Kataoka
    • Journal Title

      Biomaterials

      Volume: 113 Pages: 253-265

    • DOI

      10.1016/j.biomaterials.2016.10.042

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Systemic delivery of messenger RNA for the treatment of pancreatic cancer using polyplex nanomicelles with a cholesterol moiety.2016

    • Author(s)
      S. Uchida, H. Kinoh, T. Ishii, A. Matsui, T. A. Tockary, K. M. Takeda, H. Uchida, K. Osada, K. Itaka, K. Kataoka
    • Journal Title

      Biomaterials

      Volume: 82 Pages: 221-228

    • DOI

      10.1016/j.biomaterials.2015.12.031

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Rod-to-Globule Transition of pDNA/PEG-Poly(L-Lysine) Polyplex Micelles Induced by a Collapsed Balance Between DNA Rigidity and PEG Crowdedness2016

    • Author(s)
      Tockary TA, Osada K, Motoda Y, Hiki S, Chen Q, Takeda KM, et al.
    • Journal Title

      Small

      Volume: 12(9) Issue: 9 Pages: 1193-1200

    • DOI

      10.1002/smll.201501815

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Toroidal packaging of pDNA into block ionomer micelles exerting promoted in vivo gene expression.2015

    • Author(s)
      Y. Li, K. Osada, Q. Chen, T. A. Tockary, A. Dirisala, K. M. Takeda, S. Uchida, K. Nagata, K. Itaka, K. Kataoka
    • Journal Title

      Biomacromolecules

      Volume: 16 Issue: 9 Pages: 2664-2671

    • DOI

      10.1021/acs.biomac.5b00491

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] A tadpole-shaped gene carrier with distinct phase segregation in a ternary polymeric micelle2015

    • Author(s)
      Chen Q, Osada K, Pennisi M, Uchida S, Tockary TA, Dirisala A, Li Y, Takeda KM, Oniyanagi S, Itaka K, Kataoka K
    • Journal Title

      Soft Matter

      Volume: 11 Issue: 14 Pages: 2718-2722

    • DOI

      10.1039/c4sm02850c

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Targeted Decationized Polyplexes for siRNA Delivery2014

    • Author(s)
      Novo L, Takeda KM, Petteta T, Dakwar GR, van den Dikkenberg JB, Remaut K, Braeckmans K, van Nostrum CF, Mastrobattista E, Hennink WE
    • Journal Title

      Molecular Pharmaceutics

      Volume: 12(1) Issue: 1 Pages: 150-161

    • DOI

      10.1021/mp500499x

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Three-layered polyplex micelle as a multifunctional nanocarrier platform for light-induced systemic gene transfer2014

    • Author(s)
      T. Nomoto, S. Fukushima, M. Kumagai, K. Machitani, Arnida, Y. Matsumoto, M. Oba, K. Miyata, K. Osada, N. Nishiyama, K. Kataoka
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 5 Issue: 1 Pages: 3545-3545

    • DOI

      10.1038/ncomms4545

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Optimized rod length of polyplex micelles for maximizing transfection efficiency and their performance in systemic gene therapy against stroma-rich pancreatic tumors2014

    • Author(s)
      Dirisala A, Osada K, Chen Q, Tockary TA, Machitani K, Osawa S, Liu X, Ishii T, Miyata K, Oba M, Uchida S, Itaka K, Kataoka K
    • Journal Title

      Biomaterials

      Volume: 35(20) Issue: 20 Pages: 5359-5368

    • DOI

      10.1016/j.biomaterials.2014.03.037

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] ブロック共重合体とpDNAからなるポリプレックスミセルの構造安定性に対するせん断応力の効果2016

    • Author(s)
      武田香織, 池田宙瞳、山崎裕一、トッカリセオフィルス、長田健介、片岡一則
    • Organizer
      第65回高分子学会年次大会
    • Place of Presentation
      神戸国際会議場・展示場
    • Year and Date
      2016-05-25
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Mechanistic study on critical role of PEG crowdedness upon pDNA packaging into rod-shaped polyplex micelles2015

    • Author(s)
      K. Takeda, K. Osada, T. A. Tockary, Q. Chen, A. Dirisala, K. Kataoka
    • Organizer
      Pacifichem2015
    • Place of Presentation
      Honolulu, Hawaii, USA
    • Year and Date
      2015-12-15
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] pDNA内包ポリプレックスミセルのロッド状構造形成におけるPEGの寄与~PEG重なり度からの考察と凝縮構造-遺伝子発現の相関~2015

    • Author(s)
      武田香織、長田健介、T. A. Tockary、Q. Chen、A. Dirisala、片岡一則
    • Organizer
      第25回バイオ・高分子シンポジウム
    • Place of Presentation
      東京工業大学大岡山キャンパス, 東京都, 目黒区
    • Year and Date
      2015-07-23
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] ポリプレックスミセルにおけるpDNAのロッド状・グロビュール状構造へのパッケージング制御とその遺伝子発現効率評価~構造形成におけるPEG重なり度からの考察~2015

    • Author(s)
      武田香織、長田健介、T. A. Tockary、Q. Chen、A. Dirisala、片岡一則
    • Organizer
      第64回高分子学会年次大会
    • Place of Presentation
      札幌コンベンションセンター, 北海道, 札幌市
    • Year and Date
      2015-05-27
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Mechanistic analysis of regulating factor on pDNA packaging into rod or globular shape within polyplex micelles2014

    • Author(s)
      Takeda KM, Osada K, Tockary TA, Chen Q, Dirisala A, Kataoka K
    • Organizer
      2014 MRS Fall Meeting & Exhibit
    • Place of Presentation
      Boston, USA
    • Year and Date
      2014-12-03
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] PEG-PLysブロック共重合体/pDNAからなるポリプレックスミセルのパッケージングに対する考察~ロッド型・グロビュール型への構造制御とその性能~2014

    • Author(s)
      武田香織, 長田健介, トッカリ・セオフィルス, 陳麒先, ディリサラ・アンジャネユル, 片岡一則
    • Organizer
      第63回高分子討論会
    • Place of Presentation
      長崎大学文京キャンパス、長崎県
    • Year and Date
      2014-09-24
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] ポリプレックスミセルを用いたpDNAのロッド型/トロイド型への選択的構造形成とその機能検証2014

    • Author(s)
      長田健介, 李艶敏, 陳麒先, トッカリ・セオフィルス, 町谷香織, ディリサラ・アンジャネユル, 内田智士, 位高啓史, 片岡一則
    • Organizer
      第63回高分子会年次大会
    • Place of Presentation
      長崎大学文京キャンパス、長崎県
    • Year and Date
      2014-09-24
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] PEG-PLysブロック共重合体/pDNAからなるポリプレックスミセルのパッケージング形態に対する考察~ロッド型・グロビュール型への構造形成とその制御~2014

    • Author(s)
      町谷香織, 長田健介, トッカリ・セオフィルス, 陳麒先, ディリサラ・アンジャネユル, 片岡一則
    • Organizer
      第63回高分子会年次大会
    • Place of Presentation
      名古屋国際会議場、愛知県
    • Year and Date
      2014-05-29
    • Related Report
      2014 Annual Research Report

URL: 

Published: 2015-01-22   Modified: 2024-03-26  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi