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Development of non-viral vector to realize treatment of hereditary disease using genome editing RNA technology

Research Project

Project/Area Number 19K22972
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Medium-sized Section 90:Biomedical engineering and related fields
Research InstitutionDaiichi University, College of Pharmaceutical Sciences

Principal Investigator

Hidetoshi Arima  第一薬科大学, 薬学部, 教授 (50260964)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 城野 博史  熊本大学, 病院, 准教授 (40515483)
北岸 宏亮  同志社大学, 理工学部, 教授 (60448090)
Project Period (FY) 2019-06-28 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Keywordsゲノム編集 / CRISPR mRNA / 非ウイルスベクター / PAMAMデンドリマー / シクロデキストリン / 肝臓ターゲティング / トランスサイレチン / アミロイドポリニューロパチー / ガイドRNA / 肝臓特異的非ウイルスベクター / 家族性アミロイドポリニュー ロパチー / 結合体 / デンドリマー / mRNA / 3元複合体 / 家族性アミロイドポリニューロパチー / 遺伝性難病 / CRISPRA Cas9 mRNA
Outline of Research at the Start

ゲノム編集技術は遺伝性疾患の根治療法を実現可能な次世代治療システムである。本研究では、肝臓の遺伝子疾患であるFAPに対するゲノム編集用CRISPR Cas9 mRNAおよびガイドRNAならびに申請者が開発した肝実質細胞特異的核酸キャリア(Lac-PaC)との3元複合体を用いて、FAPに対する新規治療システムの開発を目指す。方法として、CRISPR mRNA/ガイドRNA/Lac-PaCとの3元複合体を調製し、その有効性・安全性をin vitroおよびin vivoにて評価する。本研究が成功した暁には究極のFAP治療薬の誕生につながるだけなく、様々な肝臓の遺伝性疾患への応用が期待される。

Outline of Final Research Achievements

This study aims to develop a curative therapy for transthyretin-type familial amyloid polyneuropathy (TTR-FAP) by introducing a ternary complex of CRISPR mRNA and guide RNA into hepatocytes using a non-viral vector. We synthesized GN-PaC, PAMAM dendrimers conjugated with a targeting ligand for hepatocytes and an endosome escape-promoting compound, and formed complexes with mRNA, confirming its high gene expression efficiency. The hepatocyte-specific mRNA delivery also reduced the risk of side effects, suggesting the therapeutic potential of TTR-FAP. This technology can be applied to other genetic diseases of liver origin and has the potential to open up new avenues for gene therapy.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究は、CRISPR/Cas9技術と非ウイルスベクターを用いた遺伝性難病治療法の開発を目的としており、学術的には、従来のウイルスベクターと比較し、安全性および効率性に優れた肝臓特異的治療法を提案し、遺伝子編集技術の新たな応用可能性を示すものである。社会的意義としては、家族性アミロイドポリニューロパチー(FAP)などの難治性疾患に対する根治療法が期待され、患者およびその家族のQOL向上、医療費削減、並びに患者負担の軽減に寄与する可能性がある。本研究の成果が実現すれば、FAPにとどまらず、肝臓由来の広範な疾患に対する根治療法を提供し得る「夢の治療薬」の創出に繋がることが期待される。

Report

(6 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (20 results)

All 2023 2022 2021 2019 Other

All Journal Article (6 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 5 results) Presentation (12 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 2 results) Book (1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Nanoparticles of folic acid-methyl-β-cyclodextrin (FA-MβCD)/adamantane-albumin exhibit enhanced antitumor activity compared with FA-MβCD alone2023

    • Author(s)
      Aiko Sakai, Yuki Yamashita, Shogo Misumi, Naoki Kishimoto, Risako Onodera, Taishi Higashi, Hidetoshi Arima, Keiichi Motoyama
    • Journal Title

      FEBS Open Bio

      Volume: 13 Issue: 2 Pages: 233-245

    • DOI

      10.1002/2211-5463.13540

    • Related Report
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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Feasibility Study of Dendrimer-Based TTR-CRISPR pDNA Polyplex for Ocular Amyloidosis <i>in Vitro</i>2022

    • Author(s)
      Inoue M, Muta K, Mohammed AFA, Onodera R, Higashi T, Ouchi K, Ueda M, Ando Y, Arima H, Jono H, Motoyama K.
    • Journal Title

      Biological and Pharmaceutical Bulletin

      Volume: 45 Issue: 11 Pages: 1660-1668

    • DOI

      10.1248/bpb.b22-00452

    • ISSN
      0918-6158, 1347-5215
    • Year and Date
      2022-11-01
    • Related Report
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    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Gene and Oligonucleotide Delivery2022

    • Author(s)
      Shigeru Kawakami, Hidetoshi Arima
    • Journal Title

      Drug Metab Pharmacokinet

      Volume: 46 Pages: 100462-100462

    • DOI

      10.1016/j.dmpk.2022.100462

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Multifunctional Therapeutic Cyclodextrin-Appended Dendrimer Complex for Treatment of Systemic and Localized Amyloidosis2022

    • Author(s)
      Inoue M, Higashi T, Hayashi Y, Onodera R, Fujisawa K, Taharabaru T, Yokoyama R, Ouchi K, Misumi Y, Ueda M, Inoue Y, Mizuguchi M, Saito T, Saido TC, Ando Y, Arima H, Motoyama K, Jono H.
    • Journal Title

      ACS Appl Mater Interfaces

      Volume: 14 Issue: 36 Pages: 40599-40611

    • DOI

      10.1021/acsami.2c09913

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    • Author(s)
      Yamada Y, Miwa T, Nakashima M, Shirakawa A, Ishii A, Namba N, Kondo Y, Takeo T, Nakagata N, Motoyama K, Higashi T, Arima H, Kurauchi Y, Seki T, Katsuki H, Okada Y, Ichikawa A, Higaki K, Hayashi K, Minami K, Yoshikawa N, Ikeda R, Ishikawa Y, Kajii T, Tachii K, Takeda H, Orita Y, Matsuo M, Irie T, Ishitsuka Y
    • Journal Title

      Biomedicine & Pharmacotherapy

      Volume: 155 Pages: 113698-113698

    • DOI

      10.1016/j.biopha.2022.113698

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  • [Journal Article] Twenty Years of Research on Cyclodextrin Conjugates with PAMAM Dendrimers2021

    • Author(s)
      Hidetoshi Arima
    • Journal Title

      pharmaceutics

      Volume: 13 Issue: 5 Pages: 1-30

    • DOI

      10.3390/pharmaceutics13050697

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      有馬英俊
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      有馬 英俊
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      有馬英俊
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      有馬英俊
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      Hidetoshi Arima
    • Organizer
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Book] シクロデキストリンの超分子特性を生かした創薬・創剤2019

    • Author(s)
      有馬英俊
    • Total Pages
      10
    • Publisher
      シーエムシー出版
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  • [Remarks] 第一薬科大学臨床薬剤学分野

    • URL

      http://www.daiichi-cps.ac.jp/kenkyu/lab14.html

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URL: 

Published: 2019-07-04   Modified: 2025-01-30  

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