Elucidation of the mechanism of cell-to-cell variability in non-viral transfection

• Project/Area Number: 25350553
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Biomedical engineering/Biomaterial science and engineering
• Research Institution: Nagasaki University
• Principal Investigator: FUMOTO Shintaro 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(薬学系), 准教授 (70380988)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000); Fiscal Year 2015: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2014: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2013: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
• Keywords: 遺伝子・核酸工学材料 / 遺伝子導入機構 / エンドサイトーシス / 細胞間 / リポソーム / 高分子 / 細胞間差

Outline of Final Research Achievements

The purpose of the present study was to elucidate the mechanism of cell-to-cell variability in non-viral transfection in HepG2 cells. In case of lipoplexes, there was no correlation between cellular association and transgene expression over the threshold of cellular association. Moreover, dispersion condition of the lipoplexes and oxidative stress were important pharmaceutical and cellular factors, respectively.

Research Products

• [Journal Article] Three-Dimensional Imaging of the Intracellular Fate of Plasmid DNA and Transgene Expression: ZsGreen1 and Tissue Clearing Method CUBIC Are an Optimal Combination for Multicolor Deep Imaging in Murine Tissues. (2016)
  • Author(s): Fumoto S, Nishimura K, Nishida K, Kawakami S.
  • Journal Title: PLoS One Volume: 11 Issue: 1 Pages: e0148233-e0148233
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0148233
  • NAID: 120006987273
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Secure and effective gene delivery system of plasmid DNA coated by polynucleotide. (2015)
  • Author(s): Kodama Y, Ohkubo C, Kurosaki T, Egashira K, Sato K, Fumoto S, Nishida K, Higuchi N, Kitahara T, Nakamura T, Sasaki H.
  • Journal Title: J Drug Target. Volume: 23 Issue: 1 Pages: 43-51
  • DOI: 10.3109/1061186x.2014.950665
  • NAID: 120006986293
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Effect of absorption enhancers on the absorption of FD-4 as a poorly absorbable marker macromolecule from the liver surface in rats. (2014)
  • Author(s): Mine T, Miyamoto H, Yoshikawa N, Fumoto S, Sasaki H, Nakamura J, Nishida K
  • Journal Title: J Drug Del Sci Tech Volume: 24 Issue: 4 Pages: 386-389
  • DOI: 10.1016/s1773-2247(14)50078-0
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Hepatic gene delivery system electrostatically assembled with glycyrrhizin. (2014)
  • Author(s): Kurosaki T, Kawanabe S, Kodama Y, Fumoto S, Nishida K, Nakagawa H, Higuchi N, Nakamura T, Kitahara T, Sasaki H
  • Journal Title: Mol Pharmaceutics Volume: 11 Issue: 5 Pages: 1369-1377
  • DOI: 10.1021/mp400398f
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Novel Diagnostic Method of Peritoneal Injury Using Dual Macromolecular Markers (2014)
  • Author(s): Hirata H, Miyamoto H, Shimokawa K, Nakashima M, Nakayama M, Fumoto S, Nishida K
  • Journal Title: Biological and Pharmaceutical Bulletin Volume: 37 Issue: 2 Pages: 262-267
  • DOI: 10.1248/bpb.b13-00730
  • NAID: 130003390929
  • ISSN: 0918-6158, 1347-5215
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Combination of Nanoparticles with Physical Stimuli toward Cancer Therapy (2014)
  • Author(s): S. Fumoto, S. Kawakami
  • Journal Title: Biological and Pharmaceutical Bulletin Volume: 37 Issue: 2 Pages: 212-216
  • DOI: 10.1248/bpb.b13-00703
  • NAID: 130003390927
  • ISSN: 0918-6158, 1347-5215
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The Role of Fibronectin in Pulmonary Gene Transfer Following Intravenous Administration of Lipoplex in Mice (2013)
  • Author(s): Yoshikawa N., Fumoto S., Nakashima M., Shimokawa K., Miyamoto H., Nishida K.
  • Journal Title: Biological and Pharmaceutical Bulletin Volume: 36 Issue: 11 Pages: 1807-1813
  • DOI: 10.1248/bpb.b13-00500
  • NAID: 130003382045
  • ISSN: 0918-6158, 1347-5215
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 組織透明化を基盤とした遺伝子医薬の体内挙動の可視化 (2016)
  • Author(s): 麓 伸太郎、西田 孝洋、川上 茂
  • Organizer: 日本薬学会第136年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • Year and Date: 2016-03-27
• [Presentation] 非ウイルスベクターの細胞取り込みおよび遺伝子発現における細胞間差 (2015)
  • Author(s): 麓 伸太郎、宇根隆通、平野 史、宮元敬天、西田孝洋
  • Organizer: 第37回生体膜と薬物の相互作用シンポジウム
  • Place of Presentation: 熊本大学薬学部（熊本県・熊本市）
  • Year and Date: 2015-11-19
• [Presentation] Analysis of cell-to-cell variability in non-viral vector-mediated transfection (2015)
  • Author(s): Fumi Hirano, Shintaro Fumoto, Takamichi Une, Hirotaka Miyamoto, and Koyo Nishida
  • Organizer: 日本薬物動態学会第30年会
  • Place of Presentation: タワーホール船堀（東京都・江戸川区）
  • Year and Date: 2015-11-12
• [Presentation] 組織透明化による薬物キャリア・遺伝子ベクターの組織中空間分布の評価 (2015)
  • Author(s): 麓伸太郎、西村光洋、木下瑛莉子、大山奈津子、原口綾奈、西田孝洋、川上茂
  • Organizer: 第31回日本DDS学会学術集会
  • Place of Presentation: 京王プラザホテル（東京都・新宿区）
  • Year and Date: 2015-07-02
• [Presentation] PEG修飾リポプレックスによる肝臓選択的遺伝子導入における調製条件 (2015)
  • Author(s): 後瀬伸大、猪飼友里、川上茂、橋田充、宮元敬天、麓伸太郎、西田 孝洋
  • Organizer: 日本薬剤学会第30年会
  • Place of Presentation: ブリックホール（長崎県・長崎市）
  • Year and Date: 2015-05-21
• [Presentation] 遺伝子発現の空間分布評価における組織透明化技術の応用 (2015)
  • Author(s): 麓伸太郎、西村光洋、西田孝洋、川上茂
  • Organizer: 遺伝子・デリバリー研究会 第15回シンポジウム
  • Place of Presentation: 京都薬科大学（京都府・京都市）
  • Year and Date: 2015-05-01
• [Presentation] HepG2細胞における活発なエンドサイトーシス経路と細胞周期の関連 (2014)
  • Author(s): 宇根隆通、麓伸太郎、宮元敬天、西田孝洋
  • Organizer: 第30回日本DDS学会学術集会
  • Place of Presentation: 慶應義塾大学薬学部（東京）
  • Year and Date: 2014-07-30 – 2014-07-31
• [Presentation] 複数のエンドサイトーシス活性の同時評価 (2014)
  • Author(s): 麓伸太郎、宇根隆通、宮元敬天、西田 孝洋
  • Organizer: 日本薬剤学会第29年会
  • Place of Presentation: 大宮ソニックシティビル（さいたま市）
  • Year and Date: 2014-05-20 – 2014-05-22
• [Presentation] A rapid screening method utilizing dual macromolecular markers for development of therapeutic methods of peritoneal injury (2014)
  • Author(s): Shintaro Fumoto, Haruna Hirata, Hirotaka Miyamoto, Shigeru Kawakami, Koyo Nishida
  • Organizer: PSWC2014
  • Place of Presentation: Melbourne Convention and Exhibition Centre (Melbourne, Australia)
  • Year and Date: 2014-04-13 – 2014-04-16
• [Presentation] 炭酸カルシウムを用いた腹腔内臓器へのin vivo 遺伝子導入におけるメカニズムの解析 (2013)
  • Author(s): 河野光, 麓伸太郎, 嶺豊春, 宮元敬天, 西田孝洋
  • Organizer: 第29回日本DDS学会学術集会
  • Place of Presentation: 京都市京都テルサ
• [Presentation] 肝炎マウスへのin vivo 遺伝子導入におけるリポプレックスとアルブミンの相互作用：遺伝子発現に寄与するメカニズムの解析 (2013)
  • Author(s): 吉川直樹, 坂元景子, 宮元敬天, 麓伸太郎, 西田孝洋
  • Organizer: 第29回日本DDS学会学術集会
  • Place of Presentation: 京都市京都テルサ
• [Presentation] 肝実質細胞選択的in vivo 遺伝子導入を指向したリポプレックスの物性制御
  • Author(s): 谷口尚紀, 吉川直樹, 宮元敬天, 佐々木均, 川上茂, 橋田充, 麓伸太郎, 西田孝洋
  • Organizer: 第29回日本DDS学会学術集会
  • Place of Presentation: 京都市京都テルサ
• [Presentation] PEG修飾リポプレックス調製時におけるPEG脂質挿入タイミングの重要性
  • Author(s): 谷口尚紀、吉川直樹、宮元敬天、佐々木均、川上茂、橋田充、麓伸太郎、西田孝洋
  • Organizer: バイオマテリアル学会九州講演会2013
  • Place of Presentation: 熊本市熊本大学黒髪北キャンパス
• [Remarks] 薬剤学研究室HP
  • URL: http://www.ph.nagasaki-u.ac.jp/lab/dds/index-j.html
• [Remarks] 薬剤学研究室（NUSP） HP
  • URL: http://www.ph.nagasaki-u.ac.jp/lab/dds/index-j.html
• [Remarks] 薬剤学研究室
  • URL: http://www.ph.nagasaki-u.ac.jp/lab/dds/index-j.html