細胞ナノ領域と生体微小環境における核酸送達システムの動態と機能発現解析

• Project Area: Molecular Science for Nanomedicine
• Project/Area Number: 24107502
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 畠山 浩人 北海道大学, 薬学研究科(研究院), その他 (70504786)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2014-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2013)
• Budget Amount: ¥7,020,000 (Direct Cost: ¥5,400,000、Indirect Cost: ¥1,620,000); Fiscal Year 2013: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000); Fiscal Year 2012: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
• Keywords: ドラッグデリバリーシステム / 核酸医薬 / リポソーム / 肝炎 / 癌 / siRNA / がん

Research Abstract

機能性核酸を疾患治療に応用するためには、核酸を標的疾患組織の細胞の中にまで届ける必要がある。本研究では、肝炎治療や癌治療への応用を目的として肝臓や癌組織へ効率的に核酸を送達可能なドラッグデリバリーシステムの開発を行った。
平成25年度は、in vivo肝臓へ効率よくsiRNAを送達し標的遺伝子のノックダウン(KD)を引き起こすための物理化学的特性のin vivo最適化を行い、50%KD可能なsiRNA投与量ED50を0.06mg/kgまで低下させることに成功した。東京都臨床医学研究所の小原道法教授によって開発されたC型肝炎ウイルス(HCV)に対するsiRNAを搭載したところ、HCV感染ヒト肝臓キメラマウスにおいてHCVの排除と治療効果を示すことが示された（Watanabe T, Hatakeyama H, et al. Scientific Reports, 2014）。本領域公募班の南川典昭教授らによて開発された肝臓特異的microRNA122(miR-122)を抑制可能な核酸を肝臓へ送達し、標的miR-122の抑制とコレステロール低下を誘起することに成功した（Hatakeyama et al. J Control Release, 2014; Takahashi M, et al. Nucleic Acids Res, 2014）。
血中滞留性を付与することで癌組織にsiRNAを送達させ標的遺伝子KDさせることに成功した(Sakurai Y, et al. Mol Ther, 2013). また癌血管内皮特異的なリガンド分子を搭載することで血管へのsiRNA送達と抗腫瘍効果の誘起にも成功した(Sakurai Y, et al. 2014, J Control Release)。本研究により開発されたpH応答性リポソームは肝炎や癌治療への応用が期待される。

Current Status of Research Progress

Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] RNAi-mediated gene knockdown and anti-angiogenic therapy of RCCs using a cyclic RGD-modified liposomal-siRNA system (2014)
  • Author(s): Yu Sakurai, Hiroto Hatakeyama, Yusuke Sato, Mamoru Hyodo, Hidetaka Akita, Noritaka Ohga, Kyoko Hida, Hideyoshi Harashima
  • Journal Title: J. Control. Release Volume: 173 Pages: 110-118
  • DOI: 10.1016/j.jconrel.2013.10.003
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The systemic administration of an anti-miRNA oligonucleotide encapsulaed pH-sensitive liposome results in reduced level of hepatic microRNA-122 in mice (2014)
  • Author(s): Hiroto Hatakeyama, Manami Murata, Yusuke Sato, Mayumi Takahashi, Noriyuki Minakawa, Akira Matsuda, Hideyoshi Harashima
  • Journal Title: J. Control. Release Volume: 173 Pages: 43-50
  • DOI: 10.1016/j.jconrel.2013.10.023
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Hepatic Monoacylglycerol 0-acyltransferase 1 as a Promising Therapeutic Target for Steatosis, Obesity, and Type 2 Diabetes (2014)
  • Author(s): Yasuhiro Hayashi, Erina Suemitsu, Kazuaki Kajimoto, Yusuke Sato, Afsana Akhter, Yu Sakurai, Hiroto Hatakeyama, Mamoru Hyodo, Noritada Kaji, Yoshinobu Baba, Hideyoshi Harashima
  • Journal Title: Mol. Ther. Nucleic Acids Volume: 3 Pages: e154-e154
  • DOI: 10.1038/mtna.2014.4
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] In vivo therapeutic potential of Dicer-hunting siRNAs targeting infectious hepatitis C virus (2014)
  • Author(s): Watanabe T, Hatakeyama H, Matsuda-Yasui C, Sato Y, Sudoh M, Takagi A, Hirata Y, Ohtsuki T, Arai M, Inoue K, Harashima H, Kohara M
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: in press Issue: 1 Pages: 4750-4750
  • DOI: 10.1038/srep04750
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Improvement of doxorubicin effect using liposomal anti-polo like kinase 1 siRNA in human renal cell carcinomas (2014)
  • Author(s): Sakurai Y, Hatakeyama H, Akita H, Harashima H.
  • Journal Title: Molecular Pharmaceutics Volume: in press Issue: 8 Pages: 2713-2719
  • DOI: 10.1021/mp500245z
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Gene Silencing via RNAi and siRNA quantification in Tumor Tissue using MEND, a Liposomal siRNA Delivery System (2013)
  • Author(s): Sakurai Y, Hatakeyama H, Sato Y, Hyodo M, Akita H, Harashima H
  • Journal Title: Molecular Therapy Volume: (印刷中) Issue: 6 Pages: 1195-203
  • DOI: 10.1038/mt.2013.57
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] In vitro potimization of 2'-Ome-4'-thioribonucleoside-modified anti-microRNA oligonucleotides and its targeting delivery to mouse liver using a liposomal nanoparticle (2013)
  • Author(s): Mayumi Takahashi, Naoki Yamada, Hiroto Hatakeyama, Manami Murata, Yusuke Sato, Noriaki Minakawa, Hideyoshi Harashima, Akira Matsuda
  • Journal Title: Nucleic Acids Res. Volume: 41 Issue: 22 Pages: 10659-10667
  • DOI: 10.1093/nar/gkt823
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The Polyethyleneglycol Dilemma: Advantage and Disadvantage of PEGylation of Liposomes for Systemic Genes and Nucleic Acids Delivery to Tumors (2013)
  • Author(s): Hatakeyama H, Akita H, Harashima H
  • Journal Title: Biological and Pharmaceutical Bulletin Volume: 36 Issue: 6 Pages: 892-899
  • DOI: 10.1248/bpb.b13-00059
  • NAID: 130003361446
  • ISSN: 0918-6158, 1347-5215
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A neutral envelope-type nanoparticle containing pH-responsive and SS-cleavable lipid like material as a carrier for plasmid DNA (2013)
  • Author(s): 秋田英万
  • Journal Title: Adv. Healthc. Mater. Volume: (in press) Issue: 8 Pages: 1120-1125
  • DOI: 10.1002/adhm.201200431
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Development of an Efficient Short Interference RNA (siRNA) Delivery System with a New pH-Sensitive Cationic Lipid (2012)
  • Author(s): 佐藤悠介
  • Journal Title: YAKUGAKU ZASSHI Volume: 132 Issue: 12 Pages: 1355-1363
  • DOI: 10.1248/yakushi.12-00234-2
  • NAID: 130002489531
  • ISSN: 0031-6903, 1347-5231
  • Year and Date: 2012-12-01
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A pH-sensitive cationic lipid facilitates the delivery of liposomal siRNA and gene silencing activity in vitro and in VIVO (2012)
  • Author(s): 2. Sato Y, Hatakeyama H, Sakurai Y Hyodo M, Akita H, Harashima H
  • Journal Title: Journal of Controlled Release Volume: 163 Issue: 3 Pages: 267-276
  • DOI: 10.1016/j.jconrel.2012.09.009
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A Multifunctional Envelope-type Nanodevice for Use in Nanomedicine: Concept and Applications (2012)
  • Author(s): Nakamura T, Akita H, Yamada Y, Hatakeyama H, Harashima H
  • Journal Title: Acc Chem Res Volume: 45(7) Issue: 7 Pages: 1113-1121
  • DOI: 10.1021/ar200254s
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 肝臓を標的とした全身投与型AMOデリバリーシステムの構築 (2013)
  • Author(s): 村田真那美、畠山浩人、佐藤悠介、高橋真由美、南川典昭、松田彰、原島秀吉
  • Organizer: 日本薬学会第133年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県）
  • Year and Date: 2013-03-28
• [Presentation] Development of a systemic anti-miRNA oligonucleotide (AMO) delivery system to liver (2013)
  • Author(s): Murata M, Hatakeyama H, Sato Y, Harashima H
  • Organizer: 40th Annual Meeting & Exposition of the Controlled Release Society
  • Place of Presentation: Hawaii Convention Center (Hawaii, USA)
• [Presentation] Development of a pH-sensitive multifunctional envelope-type nano device (MEND) as an efficient nucleic acids delivery system (2013)
  • Author(s): Hatakeyama H, Sato Y, Sakurai Y, Harashima H
  • Organizer: 40th Annual Meeting & Exposition of the Controlled Release Society
  • Place of Presentation: Hawaii Convention Center (Hawaii, USA)
• [Presentation] Development of an in vivo Active siRNA Delivery System to Tumor Endothelial Cells using Cyclic RGD-modified Liposomal siRNA (2013)
  • Author(s): Sakurai Y, Hatakeyama H, Sato Y, Hyodo M, Akita H, Harashima H
  • Organizer: 9th annual meeting of the Oligonucleotide Therapeutics Society
  • Place of Presentation: Royal Continetal Hotel (Naples, Italy)
• [Presentation] 肝臓miRNA制御を目的とした全身投与型デリバリーシステムの開発 (2013)
  • Author(s): 畠山浩人、村田真那美、佐藤悠介、原島秀吉
  • Organizer: 日本薬剤学会第28年会
  • Place of Presentation: ウインクあいち（愛知県）
• [Presentation] DNAマイクロアレイとin vivo siRNA送達システムの融合による新規2型糖尿病治療薬創出 (2013)
  • Author(s): 末光永里奈、林泰弘、梶本和昭、佐藤悠介、Afsana Akhter、櫻井遊、畠山浩人、兵藤守、加地範匡、馬場嘉信、原島秀吉
  • Organizer: 日本薬剤学会第28年会
  • Place of Presentation: ウインクあいち（愛知県）
• [Presentation] 腫瘍血管内皮細胞を標的としたsiRNAデリバリーとがん治療 (2013)
  • Author(s): 櫻井遊、畠山浩人、秋田英万、原島秀吉
  • Organizer: 日本薬剤学会第28年会
  • Place of Presentation: ウインクあいち（愛知県）
• [Presentation] 腫瘍血管内皮細胞を標的としたsiRNA送達とがん治療への応用 (2013)
  • Author(s): 畠山浩人、櫻井遊、秋田英万、原島秀吉
  • Organizer: 第29回日本DDS学会学術集会
  • Place of Presentation: 京都テルサ（京都府）
• [Presentation] siRNA封入pH応答性MENDによるHCV治療 (2013)
  • Author(s): 佐藤悠介、畠山浩人、渡邊綱正、小原道法、原島秀吉
  • Organizer: 第29回日本DDS学会学術集会
  • Place of Presentation: 京都テルサ（京都府）
• [Presentation] 腫瘍血管内皮細胞へのin vivo siRNA導入法の確立 (2013)
  • Author(s): 櫻井遊、畠山浩人、佐藤悠介、兵藤守、秋田英万、大賀則孝、樋田京子、原島秀吉
  • Organizer: 第21回日本血管生物医学会学術集会
  • Place of Presentation: 千里阪急ホテル（大阪府）
• [Presentation] 腫瘍血管内皮細胞へのアクティブターゲティング型siRNAデリバリーシステム (2013)
  • Author(s): 櫻井遊、畠山浩人、秋田英万、大賀則孝、樋田京子、原島秀吉
  • Organizer: 第23回アンチセンスシンポジウム
  • Place of Presentation: 大塚講堂（徳島県）
• [Presentation] An integrated strategy with DNA microarray and non-viral in vivo siRNA delivery to discover novel therapeutic targets for type 2 diabetes. (2012)
  • Author(s): Hayashi Y, Kajimoto K, Sato Y, Suemitsu E, Akhter A, Sakurai Y, Hatakeyama H, Hyodo M, Kaji N, Baba Y, Harashima H
  • Organizer: 10 th Annual Discovery on Target
  • Place of Presentation: Copley Marriott Hotel (USA)
  • Year and Date: 2012-10-01
• [Presentation] Confirming RNAi-mediated Gene Silencing in tumor by PEGylated siRNA-loaded liposome. (2012)
  • Author(s): Sakurai Y, Sato Y, Hatakeyama H, Akita H, Hyodo M, Harashima H.
  • Organizer: 39th Annual Meeting Exposition of the Controlled Release Society
  • Place of Presentation: Quebec City Convention Centre (Canada)
  • Year and Date: 2012-07-15
• [Presentation] 薬物をがん細胞・血管内皮細胞へ送り分けるDDSの開発 (2012)
  • Author(s): 畠山浩人、原島秀吉
  • Organizer: 第28回日本DDS学会学術集会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター（北海道）
  • Year and Date: 2012-07-04
  • Invited
• [Presentation] pH応答性カチオン性脂質を用いた腫瘍組織へのsiRNAでリバリーシステムの構築 (2012)
  • Author(s): 櫻井遊、畠山浩人、佐藤悠介、兵藤守、秋田英万、原島秀吉
  • Organizer: 日本薬剤学会第27年会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場（兵庫県）
  • Year and Date: 2012-06-24
• [Presentation] siRNA搭載pH応答性MENDのin vivoにおける機能評価 (2012)
  • Author(s): 藤悠介、畠山浩人、兵藤守、秋田英万、原島秀吉
  • Organizer: 日本薬剤学会第27年会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場（兵庫県）
  • Year and Date: 2012-06-24
• [Book] 応用が広がるDDS (2013)
  • Author(s): 秋田英万、山田勇磨、畠山浩人、林康弘、原島秀吉
  • Total Pages: 578
  • Publisher: エヌ・ティー・エス
• [Book] ドラッグデリバリーシステムの新展開II -核酸医薬・抗体医薬・ワクチン医療を支えるDDS技術- (2012)
  • Author(s): 畠山浩人、秋田英万、原島秀吉
  • Total Pages: 278
  • Publisher: シーエムシー出版
• [Patent(Industrial Property Rights)] 脂質膜構造体にpH依存性カチオン性を付与する剤、それによりpH依存性カチオン性が付与された脂質膜構造体および脂質膜構造体の製造方法 (2012)
  • Inventor(s): 原島秀吉、畠山浩人、佐藤悠介、兵藤守、櫻井遊、秋田英万
  • Industrial Property Rights Holder: バイメッドコア
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2012-011952
  • Filing Date: 2012-05-25
• [Patent(Industrial Property Rights)] 細胞内動態を改善したカチオン性脂質 (2012)
  • Inventor(s): 丹下耕太、新井将也、久保和弘、秋田英万、原島秀吉、畠山浩人、他
  • Industrial Property Rights Holder: 日油株式会社、北海道大学
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Filing Date: 2012-11-09
  • Overseas