| Project/Area Number |
23H00542
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Medium-sized Section 90:Biomedical engineering and related fields
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
秋田 英万 東北大学, 薬学研究科, 教授 (80344472)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
内田 康雄 広島大学, 医系科学研究科(薬), 教授 (70583590)
櫻井 遊 東北大学, 薬学研究科, 講師 (00707234)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2027-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2025)
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| Budget Amount *help |
¥46,800,000 (Direct Cost: ¥36,000,000、Indirect Cost: ¥10,800,000)
Fiscal Year 2025: ¥12,350,000 (Direct Cost: ¥9,500,000、Indirect Cost: ¥2,850,000)
Fiscal Year 2024: ¥11,830,000 (Direct Cost: ¥9,100,000、Indirect Cost: ¥2,730,000)
Fiscal Year 2023: ¥13,000,000 (Direct Cost: ¥10,000,000、Indirect Cost: ¥3,000,000)
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| Keywords | LNP / リガンド / 標的化 / mRNA / DDS / RNA創薬 / RNA創剤 |
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| Outline of Research at the Start |
我々はこれまで、細胞内環境に応答して生体膜を突破し、さらに崩壊することでmRNAを細胞質に導入可能な脂質ナノ粒子材料ssPalmを開発してきた。本研究では、この技術の応用を拡張すべく、臓器標的化が可能なリガンド搭載粒子を開発する。本技術を開発する上で、血管内皮細胞に発現する膜蛋白質に対して結合するリガンドを迅速に同定するとともに、これらを効率的に修飾する方法を確立する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
現在、脂質ナノ粒子（LNP）を用いたRNA創薬が大きく加速している。一方、現在進行中の臨床試験を含め、血中投与型LNP製剤の標的臓器は肝臓に限定されている。RNA医薬の用途を拡張するためには、肝臓以外の臓器を標的化する必要がある。本研究では、膜蛋白質を標的化するためのリガンドを迅速に探索し、さらにこれらを脂質ナノ粒子の表面に対して再現よく修飾するためのプラットフォームを開発することを目的とする。最終的には、in vivoで特定の臓器あるいは細胞をin vivoレベルで標的化し、mRNAを導入することを可能とするRNA製剤の開発を目指す。
基盤とする脂質材料として、独自に開発をすすめてきたSS-Cleavable and pH-activated lipid-like material (ssPalm) を用いる。本材料には、細胞内に取り込まれた後にエンドソーム内の酸性pHに応答して正に帯電する第三級アミンユニットと、生体膜（エンドソーム膜）を突破した後には、細胞質の還元環境に応答して自己分解することで、細胞質内へRNAを送達できるジスルフィド結合ならびにフェニルエステル結合が搭載されている。
本研究では、新規のリガンド探索を迅速におこなうため、様々な膜蛋白質を発現させるための技術改良をすすめるとともに、これらを活用して、リガンド結合細胞をソーディングするための一連のプロセス開発についての基礎的検討を実施している。また、従来の抗体修飾方法では搭載したmRNAの封入率を再現性よく、高く維持することが困難であった。そこで、脂質ナノ粒子の製造条件について検討している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
膜蛋白質を発現させた細胞をもちいてリガンドのスクリーニングをおこなうためには、膜蛋白質を発現する細胞が必要である。プラスミドＤＮＡやウイルスを用いた発現系を樹立することがおこなわれてきたが、膜蛋白質の場合、発現効率が悪いことや、継代を繰り返すことにより発現量が落ちること、さらに、一部の細胞にしか発現しないことが明らかとなった。そこで、膜蛋白質を高効率かつ、均一に発現させるための技術開発をすすめている。
また、脂質ナノ粒子の表面に対して抗体搭載を可能とする製剤条件の確立をすすめている。実際、臓器を標的化するための抗体を修飾することにより、特定の臓器や細胞にin vivoでmRNAを導入できることを見いだした。今後、本技術の製剤条件等を改良することにより、mRNAの導入効率を更に向上させる。
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| Strategy for Future Research Activity |
各臓器由来のプライマリ細胞から蛋白質抽出をおこない質量分析を行っている。本年度は、これらの分析をさらに継続し、臓器特異的に発現する蛋白質があるかについて解析する。
また、抗体をLNPの表面に修飾する技術を開発したが、今後の実用化にむけて、独自のリガンドをみいだす。本探索を簡便行う上では、膜蛋白質を発現させた細胞が不可欠である。膜蛋白質を発現させた細胞を用いた簡便なスクリーニングシステムを開発する。
また、抗体修飾技術について改良をおこない、さらに迅速に標的化脂質ナノ粒子を調製するための条件を見いだす。
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