| Project/Area Number |
23K08252
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 55030:Cardiovascular surgery-related
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
笹井 雅夫 大阪大学, 大学院医学系研究科, 特任講師(常勤) (70598680)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
川村 匡 大阪大学, 大学院医学系研究科, 招へい准教授 (70583011)
松崎 高志 大阪大学, 大学院医学系研究科, 特任教授(常勤) (90456939)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2025: ¥130,000 (Direct Cost: ¥100,000、Indirect Cost: ¥30,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
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| Keywords | Lipid Nanoparticle / mRNA / ドラッグデリバリー / 心不全 / 治療法開発 / 虚血再灌流障害 / 脂質ナノ粒子 / 心不全治療 / 投与方法 / 体内動態 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究の目的は、心不全治療における核酸内包Lipid Nanoparticle製剤（以下、ナノ粒子製剤）の至適投与デバイス開発のための基礎研究を行うことである。ナノ粒子製剤は静脈注射による全身投与も可能であるが、心不全治療を目的としているため冠動脈選択的注射や心筋直接注射も候補となる。我々は冠動脈選択的注射あるいは心筋直接注射が臨床現場で選択が想定され、かつ有効な投与方法と推察しているが、それらを裏付けとなるそれぞれの投与方法の有効性を比較したデータはまだない。冠動脈選択的注射あるいは心筋直接注射の有効性が明らかになれば、ナノ粒子製剤投与に最適化したカテーテルデバイスの開発につながる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
【背景】心筋梗塞は再灌流療法後の虚血再灌流 (I/R) 傷害による心不全の発症が課題である。mRNA技術は心不全治療の新たな治療法として期待されており、脂質ナノ粒子（LNP）はmRNAの送達システムとして注目されている。
【目的】正常及びI/Rウサギに対してmRNA内包LNP (mRNA-LNP) の経カテーテル冠動脈内 (IC) 投与の有効性を、静脈内 (IV)あるいは心筋 (IM) の投与と比較する。
【方法】投与方法の違いによる心臓でのmRNAの発現を比較するため、白色ウサギに対しFirefly luciferase (FLuc) mRNA-LNPをIV、IC、IM投与した。4時間後の心臓でFLucの発現と分布をIVIS及び免疫組織化学的解析で評価した。次にI/R状態の心臓における発現比較のために、左冠動脈を結紮・再灌流して作製したI/Rウサギに対して同様の実験を行った。I/R後にVEGF mRNA-LNPをIV、IC、IM投与し、2週間後の心機能を超音波検査と組織解析にて評価した。
【結果】正常ウサギにおいて、IV投与では心臓でのFLuc発現を認めず、IC及びIM投与の発現量は同程度であった。I/Rウサギにおいては、投与方法によらずI/R 部位にFLucの発現がみられ、心臓全体でのFLucの発現量はIC投与がIV投与よりも有意に高く、IM投与と同程度であった。IC投与は梗塞部のみならず、遠隔部にも強いFLuc発現を示した。VEGF mRNA-LNPを投与したI/Rウサギでは、IV及びIM投与で心機能障害の軽減がみられたが、IC投与では有意に強い心保護効果が認められた。さらに、IC投与により梗塞サイズが縮小しただけでなく、境界領域のほか遠隔部の線維化も有意に抑制されていた。血管新生は全投与群で境界領域において増加していたが、遠隔部ではIC投与のみで有意な増加が認められた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
前年度において、正常ウサギとI/Rウサギにおいて、FLuc-LNPの各投与方法による実験を終えていたため、2024年度の上半期で組織解析を行なった。組織解析では心筋細胞、血管内皮細胞、平滑筋細胞、線維芽細胞にmRNAが発現していることが確認され、かつ、IC投与が最も効率よく心筋組織全体にmRNAを送達することを証明した。その後、日本DDS学会、American Heart Association Scientific sessionでの口頭発表を行い、Journal of Controlled Releaseに論文投稿を行なった。下半期では、要求されたRevise実験を実施した。I/Rにて新機能が低下したウサギに、既報より心機能改善効果が示されているVEGF mRNAを用いて、VEGF mRNA-LNPを作成し、各投与方法で投与することで心機能改善効果を比較した。結果として、IV, IM投与は心機能改善効果を認めるものの、IC投与が最も優れた心機能改善効果を示した。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究における新規性は、mRNA内包LNPを同一実験において正常モデルとI/RモデルおけるIV, IM, ICを同時に比較することであり、動物実験は予定通り2023年度内に施行することができ、またIVISの解析結果からICの有用性が判明した。2024年度ではその結果のメカニズム解析として、組織学的解析を進めた。具体的には、心臓においてFLucが発現している細胞を調べるために心筋細胞（TnT）以外にも血管内皮細胞（CD31）, マクロファージ（CD68）, 平滑筋細胞（aSMA）, 線維芽細胞（ビメンチン）でそれぞれ免疫組織化学解析を行う。また、各投与方法の心臓短軸切片を解析することにより、心臓でのFLucの発現の局在の違いを明らかにする。また、心臓以外の臓器におけるFLuc発現細胞を確認するために、各臓器のHE染色とFLucの免疫染色の同時染色を行い、各臓器のmRNAの取り込み細胞を同定した。上記の結果を国内学会、海外学会に抄録を登録して学会発表を行った。その結果をもって2025年度内に学術論文を作成して海外雑誌に投稿することを予定していたが、2024年度内に論文掲載を完了した。
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