プラスミドDNAのマウス体内動態と遺伝子発現との相関

• Project/Area Number: 16790106
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Medical pharmacy
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 新留 琢郎 九州大学, 大学院工学研究院, 助教授 (20264210)
• Project Period (FY): 2004 – 2005
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2005)
• Budget Amount: ¥2,900,000 (Direct Cost: ¥2,900,000); Fiscal Year 2005: ¥1,400,000 (Direct Cost: ¥1,400,000); Fiscal Year 2004: ¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000)
• Keywords: 遺伝子治療 / 遺伝子デリバリー / ポリリジン / デンドリマー / 体内動態

Research Abstract

現在、遺伝子治療を目的として、塩基性リボソームやポリマーを遺伝子キャリアーとして用いる手法が精力的に研究されている。しかし、その多くがin vivoにおいて、有効に機能しているとは言い難い。そこで本研究ではいくつかの遺伝子キャリアーを例に挙げ、DNA複合体の静脈から全身投与後の血清成分との相互作用、そして、体内動態、細胞内でのタンパク質との相互作用を総合的に評価した。遺伝子キャリアーとしてデンドリティックポリリジンを使い、そのDNA複合体をマウス尾静脈から投与すると、数時間の血中滞留性を示したが、ポリエチレングリコール(PEG)修飾を行うと、さらにステルス性が向上することがわかった。また、培養細胞を対象にした実験においても、PEG修飾によりトランスフェクション効率は大きく減少することがわかった。しかし、PEG鎖の末端にRGDペプチド(腫瘍組織へのターゲティングリガンド)や腫瘍細胞表面に現れるフォスファチジルセリンに選択的に結合するペプチドで修飾することにより、腫瘍細胞内へのトランスフェクション効率が大幅に向上することがわかった。一方、細胞内において、DNAキャリアー複合体が相互作用するタンパク質の同定も行った。その結果、アクチンやアデノシルメチオニン合成酵素、アルギノコハク酸合成酵素などがその候補として同定され、その結合量は遺伝子キャリアーの種類によって異なることがわかった。これら細胞内で相互作用するタンパク質が細胞内でのDNAの挙動に大きな影響を与えると考えられる。細胞外でのステルス性、標的化、細胞内への取り込みと核への輸送を総合的にコントロールする遺伝子キャリアーシステムの構築が重要であることがわかった。

Research Products

• [Journal Article] An intracellular kinase signal-responsible gene carrier for disordered cell-specific gene therapy (2006)
  • Author(s): J.Ohishi et al.
  • Journal Title: J.Control Release 110 Pages: 431-436
• [Journal Article] A peptide sequence controls the physical proparties of nanoparticles formed by peptide-polymer conjugates that respond to a protein kinase A signal (2005)
  • Author(s): T.Sonoda et al.
  • Journal Title: Bioconjugate Chem. 16 Pages: 1542-1546
• [Journal Article] Effect of chain length of cationic model peptides on antibacterial activity (2005)
  • Author(s): T.Niidome et al.
  • Journal Title: Bull.Chem.Soc.Jpn. 78 Pages: 473-476
  • NAID: 10015432065
• [Journal Article] Long Circulation of Intravenously Administered Plasmid DNA Delivered with Dendritic Poly(L-lysine) in the Blood Flow (2004)
  • Author(s): T.Kawano
  • Journal Title: J.Control.Release 99 Pages: 329-337
• [Journal Article] Characters of Dendritic Poly(L-lysine) Analogues with the Terminal Lysines Replaced with Arginines and Histidines as Gene Carriers in Vitro (2004)
  • Author(s): T.Okuda et al.
  • Journal Title: Biomaterials 25 Pages: 537-544
• [Journal Article] Preparation of Primary Amine-modified Gold Nanoparticles and Their Transfection Ability into Cultivated Cells (2004)
  • Author(s): T.Niidome et al.
  • Journal Title: Chem.Commun. 2004 Pages: 1978-1979
• [Journal Article] Gangliosides Act as Co-receptors for Salmonella enteritidis FliC and Promote FliC-induction of Human β-Defensin-2 Expression in Caco-2 Cells (2004)
  • Author(s): K.Ogushiet al.
  • Journal Title: J.Biol.Chem. 279 Pages: 12213-12219
• [Journal Article] Structure-Activity Relationship of an Antibacterial Peptide, Maculatin 1.1, from the Skin Glands of the Tree Frog, Litoria genimaculata (2004)
  • Author(s): T.Niidome et al.
  • Journal Title: J.Peptide Sci. 10 Pages: 414-422
• [Journal Article] Novel Receptor-Mediated Gene Delivery System Comprising Plasmid/Protamine/Sugar-Containing Polyanion Ternary Complex (2004)
  • Author(s): K.Maruyama et al.
  • Journal Title: Biomaterials 25 Pages: 3267-3273
• [Journal Article] Stabilizing of plasmid DNA in vivo by PEG-modified. cationic gold nanoparticles and the gene expression assisted with electrical pulses
  • Author(s): T.Kawano et al.
  • Journal Title: J.Control Release (in press)
• [Journal Article] Development of a fluorescence peptide chip for the detection of caspase activity
  • Author(s): A.Han et al.
  • Journal Title: Comb.Chem.High T.Scr. (in press)
• [Journal Article] Modification of gold nanorods using phosphatidylcholine to reduce cytotoxicity
  • Author(s): H.Takahashi et al.
  • Journal Title: Langmuir (in press)
• [Book] Non-viral Gene Therapy (2005)
  • Author(s): K.Taira, K.Kataoka, T.Niidome
  • Total Pages: 487
  • Publisher: Springer
• [Patent(Industrial Property Rights)] カチオン性金ナノ粒子及びポリエチレングリコール修飾カチオン性金ナノ粒子並びにそれらの核酸との複合体 (2005)
  • Inventor(s): 新留琢郎ら
  • Industrial Property Rights Holder: 科学技術振興事業団
  • Patent Publication Number: 2005-287507
  • Filing Date: 2005-03-08
• [Patent(Industrial Property Rights)] カチオン性金ナノ粒子及びポリエチレングリコール修飾カチオン性金ナノ粒子並びにそれらの核酸との複合体 (2005)
  • Inventor(s): 新留 琢郎他
  • Industrial Property Rights Holder: JST
  • Industrial Property Number: 2005-064120
  • Filing Date: 2005-03-08