陽電荷を有する修飾核酸の合成と特性評価－細胞内移行性獲得に向けた分子戦略－

Research Project

Project/Area Number	20J10308
Research Category	Grant-in-Aid for JSPS Fellows
Allocation Type	Single-year Grants
Section	国内
Review Section	Basic Section 37010:Bio-related chemistry
Research Institution	Osaka University
Principal Investigator	堀江直宏大阪大学, 薬学研究科, 特別研究員(DC2)
Project Period (FY)	2020-04-24 – 2022-03-31
Project Status	Declined (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help	¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000) Fiscal Year 2021: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000) Fiscal Year 2020: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywords	人工核酸 / オリゴヌクレオチド / 結晶構造解析
Outline of Research at the Start	本研究では、核酸医薬の開発において求められる細胞内移行性の改善を目的として、陽電荷を有する核酸誘導体：グアニジン架橋型核酸『GuNA』を元に新規人工核酸を開発することにある。そのために、本年度はまずグアニジノ基上に置換基を導入したGuNA誘導体『GuNA[R]』を導入したオリゴ核酸の細胞内移行性を評価することで、置換基導入による影響を精査する。また、細胞内移行性の向上が期待されるトリプトファンやヒスチジン等アミノ酸側鎖を置換基として導入することで、細胞内移行性および薬効のさらなる改善を試みる。
Outline of Annual Research Achievements	【研究目的】当研究室が開発した糖部グアニジン架橋型核酸『GuNA』は陽電荷を持つグアニジノ基がオリゴ核酸全体の電荷を中和することで相補的な核酸との結合能や細胞内移行性を改善することが知られている。本研究ではGuNAのグアニジノ基に置換基を導入した誘導体を各種合成し、置換基導入における結合能や細胞内移行性への影響を精査した。これにより、核酸医薬へと応用可能な優れた置換基改変GuNA誘導体の創成を目指した。【研究結果】４種類の一置換型GuNA誘導体（GuNA[R]、R=Me、Et、iPr、tBu）と２種類の二置換型GuNA誘導体（GuNA[R,R’]、[R,R’]=[Me,Me],[Me,tBu]）の合成を達成した。これらを導入したオリゴ核酸の細胞内移行性を評価したところ、置換基の導入が細胞内移行性を低下させる可能性が示唆された。これはグアニジノ基と細胞膜との相互作用が脂溶性置換基の導入により妨げられたことが要因であると考えられる。一方、相補的な核酸との結合能を評価したところ、置換基の嵩高さが増すに従い結合能が大幅に向上することが判明した。この結合能の向上に関してより詳細なメカニズムを探るため、核酸二重鎖の結晶構造解析を行なったところ、嵩高い脂溶性置換基が核酸塩基部の近傍に存在し、またこの特有の構造によりグアニジノ基と核酸塩基間に新たな水素結合が形成されていることが分かった。以上の結果から、GuNAグアニジノ基上の脂溶性置換基の導入は細胞内移行性を妨げるものの、結合能においては非常に有利に働くことが分かった。これにより今回合成したGuNA誘導体が核酸医薬へと応用可能な優れた人工核酸であることを明確に示した。
Research Progress Status	翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
Strategy for Future Research Activity	翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。