ジスルフィドを利用したオリゴ核酸デリバリー法の深化と技術拡張

• Project/Area Number: 23K23486
• Project/Area Number (Other): 22H02219 (2022-2023)
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund (2024); Single-year Grants (2022-2023)
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 37030:Chemical biology-related
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 木村 康明 名古屋大学, 理学研究科, 准教授 (80769977)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2026-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥17,160,000 (Direct Cost: ¥13,200,000、Indirect Cost: ¥3,960,000); Fiscal Year 2025: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2024: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2023: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2022: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
• Keywords: ジスルフィド / 核酸医薬 / デリバリー / アンチセンス核酸 / siRNA / オリゴ核酸医薬 / デリバリー法 / mRNA / 細胞膜透過性

Outline of Research at the Start

細胞内の標的mRNAの分解を誘発することによって疾病治療を行うオリゴ核酸医薬の開発が盛んに行われているが、オリゴ核酸分子を効率的に細胞内に送達する手法について様々な課題がある。 本研究ではジスルフィド構造に基づき、その送達効率の向上と送達の分子メカニズムの解明に取り組み、高活性な核酸医薬創出の基盤を構築する。

Outline of Annual Research Achievements

アンチセンス核酸やsiRNAは標的mRNAの発現を抑制する遺伝子治療薬として有望であるが、その細胞内へのデリバリー法に関して課題がある。有用な手法としてLNPなどの高分子キャリアや、リガンドコンジュゲート法などが存在するが、細胞質への到達効率や細胞毒性等の観点から課題が残り、オリゴ核酸に適した新規のデリバリー技術の開発が重要である。こうした背景を踏まえ本研究ではジスルフィド構造をオリゴ核酸の末端に導入することで、その細胞内取り込みを促進する手法を開発する。
今年度の研究では、昨年度の検討で見出した有望なジスルフィドユニットの構造を基盤として、オリゴ核酸への導入パターンについて種々検討を行った。その中から、活性向上に重要な修飾構造を見出した。また、オリゴ核酸の細胞内デリバリー法と並んで重要になるメカニズムベースの高活性化に関しても検討も行い、活性向上に資する新規遺伝子発現抑制能を有するオリゴ核酸の分子デザインを同定した。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

ジスルフィド導入核酸について活性向上に有効な分子構造、およびオリゴ核酸医薬の活性機能向上に資する分子デザインの同定に至っているため。

Strategy for Future Research Activity

これまでの基礎検討を踏まえて、オリゴ核酸医薬の活性向上に資する分子デザインの集約化を行い、vivo系においても高い活性を示すオリゴ核酸構造の探索を行う。

Research Products

• [Journal Article] Topological capture of mRNA for silencing gene expression (2023)
  • Author(s): Lyu Fangjie、Tomita Takashi、Abe Naoko、Hiraoka Haruka、Hashiya Fumitaka、Nakashima Yuko、Kajihara Shiryu、Tomoike Fumiaki、Shu Zhaoma、Onizuka Kazumitsu、Kimura Yasuaki、Abe Hiroshi
  • Journal Title: Chemical Communications Volume: 59 Issue: 77 Pages: 11564-11567
  • DOI: 10.1039/d2cc06189a
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A 2′-modified uridine analog, 2′-O-(methylthiomethoxy)methyl uridine, for siRNA applications (2022)
  • Author(s): Fangjie Lyu, Seongjin An, Yoshiaki Kobayashi, Kohei Nomura, Rintaro Baba, Naoko Abe, Haruka Hiraoka, Fumitaka Hashiya, Zhaoma Shu, Kumiko Ui-Tei, Yasuaki Kimura, Hiroshi Abe
  • Journal Title: Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters Volume: 74 Pages: 128939-128939
  • DOI: 10.1016/j.bmcl.2022.128939
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] 核酸医薬への応用を志向した新規細胞膜透過性核酸の開発 (2024)
  • Author(s): 横江隼人, Lyu Fangjie, 秤谷隼世, 平岡陽花, Li Zhenmin, 松原徳明, Soo Yonghao, 橋谷文貴, 阿部奈保子, Shu Zhaoma, 中本航介, 木村康明, 阿部洋
  • Organizer: 日本薬学会第144年会（横浜）
• [Presentation] Topological capture of mRNA for silencing gene expression (2023)
  • Author(s): 呂 方杰, 富田 貴志, 友池 史明, 阿部 奈保子, 鬼塚 和光, 木村 康明, 阿部 洋
  • Organizer: 日本核酸医薬学会第8回年会
• [Presentation] mRNAのトポロジカル捕捉による遺伝子発現抑制 (2023)
  • Author(s): 木村康明, 富田貴志, Lyu Fangjie, 阿部奈保子, 平岡陽花, 橋谷文貴, 中嶋裕子, 梶原司琉, 友池史明, 鬼塚和光, 阿部洋
  • Organizer: 第17回バイオ関連化学シンポジウム
• [Presentation] Topological Capture of mRNA for Silencing Gene Expression (2023)
  • Author(s): Yasuaki Kimura, Takashi Tomita, Fangjie Lyu, Naoko Abe, Haruka Hiraoka, Fumitaka Hashiya, Yuko Nakashima, Shiryu Kajihara, Fumiaki Tomoike, Kazumitsu Onizuka, Hiroshi Abe
  • Organizer: ISNAC2023
• [Presentation] 1.アンチセンスDNAの送達プラットフォームとしての細胞膜透過性オリゴ核酸 (2022)
  • Author(s): 秤谷隼世，Lyu Fangjie，Shu Zhaoma，Li Zhenmin，木村康明，阿部洋
  • Organizer: 日本核酸医薬学会第7回年会
• [Presentation] 膜透過性核酸MPONの核移行によるエキソンスキッピングの促進 (2022)
  • Author(s): 平岡陽花・Zhaoma Shu・Bao Tri Le・益田恵子・中本航介・林光太朗・阿部奈保子・木村康明・Rakesh N. Veedu・清水義宏・内田智士・阿部洋
  • Organizer: 第16回バイオ関連化学シンポジウム
• [Presentation] Development of new membrane permeable oligonucleotides for therapeutics (2022)
  • Author(s): Lyu Fangjie, Hayase Hakariya, Haruka Hiraoka, Li Zhenmin, Noriaki Matsubara, Satoshi Uchida, Yasuaki Kimura, Hiroshi Abe
  • Organizer: 第16回バイオ関連化学シンポジウム
• [Presentation] Tri-branched Disulfide Units Enables Efficient Intracellular Delivery of Antisense Oligonucleotides (2022)
  • Author(s): Fangjie Lyu, Hayase Hakariya, Haruka Hiraoka, Zhenmin Li, Noriaki Matsubara, Satoshi Uchida, Yasuaki Kimura, Hiroshi Abe
  • Organizer: ISNAC2022
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ジスルフィド結合を利用した細胞膜透過性オリゴ核酸の開発 (2022)
  • Author(s): 松原 徳明・平岡 陽花・秤谷 隼世・Li Zhenmin Li・Lyu Fangjie・内田 智士・木村康明・阿部洋
  • Organizer: 中部化学関係学協会支部連合秋季大会