Development of nuclear protein delivery systems using biodegradable polymeric nanogels

• Project/Area Number: 24700487
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Biomedical engineering/Biological material science
• Research Institution: Konan University
• Principal Investigator: NAGAHAMA Koji 甲南大学, フロンティアサイエンス学部, 准教授 (00551847)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000); Fiscal Year 2013: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2012: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
• Keywords: 細胞核 / タンパク質デリバリー / ナノ組織体 / 生分解性高分子 / バイオマテリアル / ドラッグデリバリーシステム / ナノゲル / ドラッグデリバリー / 自己組織化 / 核膜孔

Outline of Final Research Achievements

In this study, we demonstrated the design and development of polymeric nanostructures having protein-encapsulation ability via self-assembly of hydrophobic amino acid derivatives-modified heparins. These nanostructures were found to exhibit nuclear permeation property through the interactions with nuclear pore complexes when the nanostructures were internalized into the cytoplasm of HeLa cells by electroporation. After that the nanostructures accumulated in the nucleus with high efficacy. HeLa cells treated with the nanostructures showed a similar doubling time with that of non-treated cells. These results indicate that the nanostructures could be useful as nuclear delivery carriers for functional proteins and protein drugs.

Research Products

• [Journal Article] Self-assembling polymer micelle/clay nanodisk/doxorubicin hybrid injectable gels for safe and efficient focal treatment of cancer (2015)
  • Author(s): K. Nagahama, D. Kawano, N. Oyama, A. Takemoto, T. Kumano, J. Kawakami
  • Journal Title: Biomacromolecules Volume: 16 Issue: 3 Pages: 880-889
  • DOI: 10.1021/bm5017805
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Anticancer drug-based multifunctional nanogels through self-assembly of dextran-curcumin conjugates toward cancer theranostics (2015)
  • Author(s): K. Nagahama, Y. Sano, T. Kumano
  • Journal Title: Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters Volume: 印刷中 Issue: 12 Pages: 2519-2522
  • DOI: 10.1016/j.bmcl.2015.04.062
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Design of Biodegradable Injectable Polymers Exhibiting Temperature-Responsive Sol-Gel Transition (2013)
  • Author(s): Y. Ohya, H. Suzuki, K. Nagahama, A. Takahashi, T. Ouchi, A. Kuzuya
  • Journal Title: Advances in Science and Technology Volume: 86 Pages: 9-16
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Enhanced Stereocomplex Formation of Enantiomeric Polylactides Grafted on a Polyrotaxane Platform (2013)
  • Author(s): K. Nagahama, R. Aoki, T. Saito, T. Ouchi, Y. Ohya, N. Yui
  • Journal Title: Polym. Chem. Volume: 4 Issue: 6 Pages: 1769-1773
  • DOI: 10.1039/c3py21055c
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Biodegradable Stereocomplex Materials of Polylactide-Grafted Dextran Exhibiting Soft and Tough Properties in Dry and Wet States (2012)
  • Author(s): K. Nagahama, K. Shimizu, S. Ichimura, A. Takahashi, T. Ouchi, Y. Ohya
  • Journal Title: J. Polym. Sci. Part A Polym. Chem. Volume: 50 Issue: 13 Pages: 2669-2676
  • DOI: 10.1002/pola.26044
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 高分子ナノゲルを用いた人工インポーチンの創製 (2015)
  • Author(s): 佐野 由倫、中西 健太、長濱 宏治
  • Organizer: 第6 1 回高分子研究発表会（ 神戸）
  • Place of Presentation: 兵庫県民会館（神戸市中央区）
  • Year and Date: 2015-07-17
• [Presentation] 核膜孔通過能を有する自己組織化ナノゲルの細胞内動態解析 (2015)
  • Author(s): 中西 健太、佐野 由倫、長濱 宏治
  • Organizer: 第6 1 回高分子研究発表会（ 神戸）
  • Place of Presentation: 兵庫県民会館（神戸市中央区）
  • Year and Date: 2015-07-17
• [Presentation] 細胞核膜孔通過能を有する自己組織化ナノゲルの合成と分子輸送能評価 (2015)
  • Author(s): 佐野 由倫、中西 健太、長濱 宏治
  • Organizer: 第64回高分子学会年次大会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター（札幌市白石区）
  • Year and Date: 2015-05-27 – 2015-05-29
• [Presentation] クルミンナノ組織体の細胞内取り込み・動態とがん死誘導活性解析 (2014)
  • Author(s): 熊野尊之、内海智也、長濱宏治
  • Organizer: 第36回日本バイオマテリアル学会大会
  • Place of Presentation: タワーホール船堀（東京都江戸川区）
  • Year and Date: 2014-11-17 – 2014-11-18
• [Presentation] 疎水性アミノ酸誘導体を会合ドメインとする自己組織化ナゲルの合成とアミノ酸応答挙動 (2014)
  • Author(s): 佐野由倫、中西健太、長濱宏治
  • Organizer: 第36回日本バイオマテリアル学会大会
  • Place of Presentation: タワーホール船堀（東京都江戸川区）
  • Year and Date: 2014-11-17 – 2014-11-18
• [Presentation] 疎水性アミノ酸誘導体を動的架橋点とするヘパリンナノゲルの合成と物性解析 (2014)
  • Author(s): 佐野 由倫、中西 健太、長濱宏治
  • Organizer: 第63回高分子討論会
  • Place of Presentation: 長崎大学（長崎市）
  • Year and Date: 2014-09-24 – 2014-09-26
• [Presentation] 生分解性クルクミンナノ組織体の構築とガン細胞死誘導効果の評価 (2014)
  • Author(s): 熊野尊之、長濱宏治
  • Organizer: 第63回高分子学会年次大会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場（名古屋市熱田区）
  • Year and Date: 2014-05-28 – 2014-05-30
• [Presentation] 生分解性クルクミンナノゲルの合成およびナノバイオマテリアルとしての特性評価 (2013)
  • Author(s): 佐野由倫、長濱宏治
  • Organizer: 第62回高分子討論会
  • Place of Presentation: 金沢
• [Presentation] セラノスティクスへの応用を目指したクルクミンナノゲルの開発に関する研究 (2013)
  • Author(s): 佐野由倫、長濱宏治
  • Organizer: 第四回生命機能研究会
  • Place of Presentation: 大津
• [Presentation] クルクミンのナノバイオマテリアル化：生分解性クルクミンナノゲルの合成および物性評価 (2013)
  • Author(s): 佐野由倫、長濱宏治
  • Organizer: 第35回日本バイオマテリアル学会大会
  • Place of Presentation: 東京
• [Presentation] がん細胞にアポトーシスを誘導する血管投与型クルクミンナノ組織体の構築 (2013)
  • Author(s): 熊野尊之、長濱宏治
  • Organizer: 第35回日本バイオマテリアル学会大会
  • Place of Presentation: 東京
• [Remarks] 甲南大学フロンティアサイエンス学部ホームページ
  • URL: http://www.konan-first.jp/
• [Remarks] 甲南大学フロンティアサイエンス学部 生命高分子科学研究室ホームページ
  • URL: http://www.pi.konan-u.ac.jp/nagahama/
• [Remarks] 甲南大学フロンティアサイエンス学部ホームページ データベース検索
  • URL: http://www.konan-first.jp/database/search.php
• [Remarks] 甲南大学フロンティアサイエンス学部 教育・研究活動データベース検索
  • URL: http://www.konan-first.jp/database/search.php
• [Remarks] 甲南大学フロンティアサイエンス学部 生命高分子科学研究室ホームページ
  • URL: http://www.pi.konan-u.ac.jp/nagahama/