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Development of cell nuclear nanotransporters for fabrication of nuclear-targeting drug delivery system

Research Project

Project/Area Number 17H04744
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Biomedical engineering/Biomaterial science and engineering
Research InstitutionKonan University

Principal Investigator

NAGAHAMA KOJI  甲南大学, フロンティアサイエンス学部, 准教授 (00551847)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥19,630,000 (Direct Cost: ¥15,100,000、Indirect Cost: ¥4,530,000)
Fiscal Year 2020: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Fiscal Year 2019: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2018: ¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2017: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000)
Keywords細胞核 / インポーチン / 高分子ナノゲル / ドラッグデリバリーシステム / ナノバイオテクノロジー / バイオマテリアル / ナノゲル / 血液脳関門 / エンドサイトーシス / ドラッグデリバリー / 副作用軽減 / がん治療 / DDS / ナノマテリアル / ナノバイオ / ナノ材料 / 生体材料
Outline of Final Research Achievements

Here, we show a rational design of novel artificial nuclear nanotransporters (NucPorters), inspired by importin, naturally occurring nuclear transporters. The NucPorter is generated by simple molecular design: self-assembly of amphiphilic polymers which a few numbers of hydrophobic amino acid-derivatives with phenyl groups are conjugated to negatively charged hydrophilic heparin. The NucPorter can mimic essential structural and chemical features of importin machinery to pass through the NPCs. Importantly, the NucPorter demonstrates remarkable rapid and high efficient nuclear transport in cultured cells, tissue/organ, and living mice. Moreover, the NucPorter successfully imports both enzymes and synthetic anticancer drugs into the nucleus with keeping their bioactivity. Thus, the NucPorter provides a promising new route to generate innovative nuclear-targeting medicines, diagnostics, cell imaging and engineering techniques, and drug delivery systems.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

インポーチンの核膜孔通過機構に倣ったナノキャリア設計は全く新しいアイデアである。従来の核内物質輸送技術では、薬物やキャリアを核移行シグナルで修飾し、インポーチンにより核内に輸送させる手法が用いられてきたが、この手法は細胞質内の多くのタンパク質との競合反応になるため、核内輸送効率が低かった。それに対して、本研究により確立した核内物質輸送技術はインポーチン非依存的に核内移行するため、従来の核内輸送技術の問題点を完全に解決するものである。したがって、本研究の成果は医薬として生体レベルでの応用が期待され、革新的なナノ医療基盤としてライフイノベーションの推進に大きく貢献する。

Report

(5 results)
  • 2021 Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2021 2020 2019 2018 2017 Other

All Journal Article (1 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 2 results) Remarks (4 results)

  • [Journal Article] Bioinspired cell nuclear nanotransporters generated by self‐assembly of amphiphilic polysaccharide‐amino acid derivatives conjugates2020

    • Author(s)
      Koji Nagahama, Yoshinori Sano, Mitsuo Inui, Seika Aoyama, Tokitaka Katayama, Kimika Ono
    • Journal Title

      Advanced Biosystems

      Volume: 4 Issue: 1 Pages: 1900189-1900189

    • DOI

      10.1002/adbi.201900189

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 核移行能とエンドソーム脱出能を兼ね備えたpH応答性離脱式ナノゲル2021

    • Author(s)
      濱田優汰、長濱宏治
    • Organizer
      第70回高分子学会年次大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] インポーチンに倣った細胞核移行性ナノキャリアの設計2021

    • Author(s)
      長濱宏治、佐野由倫、乾充男
    • Organizer
      第50回医用高分子シンポジウム
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] インポーチンの機能を模倣した細胞核ターゲティングナノキャリアの開発2021

    • Author(s)
      濱田優汰、乾充男、佐野由倫、長濱宏治
    • Organizer
      第70回高分子討論会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 人工インポーチン/エクスポーチンの開発と細胞質-核間の動態制御2019

    • Author(s)
      乾 充男・秋山 雄大・長濵 宏治
    • Organizer
      第68回高分子学会年次大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Bioinspired Cell Nuclear Nanotransporters Generated by Self-Assembly of Amphiphilic Polysaccharide-Amino Acid Derivatives Conjugates2019

    • Author(s)
      Koji Nagahama
    • Organizer
      13th International Symposium on Nanomedicine
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 自発的な核内輸送性を有するナノゲルの開発と核内物質輸送特性の解析2018

    • Author(s)
      長濱宏治、秋山雄大、中西健太
    • Organizer
      第40回日本バイオマテリアル学会大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Living Functional Hydrogels Generated by Bioorthogonal Cross-Linking Reactions of Azide-Modified Cells with Alkyne-Modified Polymers2018

    • Author(s)
      K. Nagahama, Y. Kimura, S. Aoyama, and A. Takemoto
    • Organizer
      12th International Symposium on Nanomedicine
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 糖鎖修飾による細胞表面ゲル化手法の開発および表面ゲル化が細胞応答に及ぼす影響の解析2018

    • Author(s)
      長濱宏治、真田ゆか
    • Organizer
      第28回バイオ・高分子シンポジウム
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 細胞核ナノトランスポーターを用いた機能性タンパク質デリバリーによる細胞反応制御2017

    • Author(s)
      増田真鈴、佐野由倫、前川紗恵子、長濱宏治
    • Organizer
      第39回日本バイオマテリアル学会大会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Remarks] 甲南大学フロンティアサイエンス学部ホームページ

    • URL

      https://www.konan-first.jp

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      2020 Annual Research Report
  • [Remarks] 甲南大学フロンティアサイエンス学部長濱研究室ホームページ

    • URL

      https://www.konan-u.ac.jp/hp/nagahama

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      2020 Annual Research Report
  • [Remarks] 甲南大学フロンティアサイエンス学部ホームページ

    • URL

      http://www.konan-first.jp/database/search.php?essay

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  • [Remarks] 甲南大学フロンティアサイエンス学部ホームページ

    • URL

      http://www.konan-first.jp/database/search.php

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Published: 2017-04-28   Modified: 2023-01-30  

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