2014 Fiscal Year Annual Research Report
プラスミドＤＮＡ内包ポリイオンコンプレックスミセルの核酸医薬開発に向けた構造制御
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14J11005
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
町谷 香織 東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2014-04-25 – 2017-03-31
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| Keywords | 高分子ミセル / 遺伝子デリバリー / DNAパッケージング / PEG密度 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
遺伝子治療の臨床応用実現のためには、pDNAの体内動態を的確に制御する遺伝子キャリアの開発が必要である。我々は、poly(ethylene glycol) (PEG) とpoly(L-lysine) (PLys)とからなるブロック共重合体PEG-PLysがpDNAと形成するポリイオンコンプレックスミセル（PICミセル）を遺伝子キャリアとして開発してきた。特に、PICミセルの形態の制御が治療効果に与える影響を見出すべく、PICミセル内部へのpDNAパッケージングの構造制御に取り組んできた。
前年度までの研究により、PEG-PLysのPEG分子量を12kに固定しPLys重合度を変調することでpDNAへのPEGの会合本数を変化させた場合、PEG会合本数が多いほどrod状構造体、少ないほどglobule状構造体が形成されやすいとの傾向を見出した。これに基づき本年度の研究では、pDNAパッケージングの構造選択におけるPEGの具体的役割について、PEG結合本数の定量的評価により考察を深めた。
種々PEG分子量X (X=2k, 12k, 20k, 30k, 42k)、PLys重合度Yからなる一連のPEG-PLys X-Yを用意し、凝縮開始時点のpDNA上におけるPEG密度をPLys重合度とPEG分子量との両方により変調させ、それぞれの場合のpDNAのパッケージング形態を評価した。また、PEG密度について定量的に議論するため、用意した各PEG-PLys全てについてpDNAへの結合本数を定量し、凝縮開始時点のpDNA上のPEG密度を算出した。以上の実験より、隣接PEGが丁度重なり始める密度を境界に、それよりPEGが密な場合はrod状が、逆に重ならず隙間がある場合はglobule状が形成されやすくなることが明らかとなり、まさにPEG密度がPICミセル内部へのpDNAパッケージングの構造制御における支配因子として寄与していることを見出した。
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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
本年度は当初、各種鎖長のPEG-PLysブロック共重合体の合成および、それによって形成されたPICミセルの形態評価を計画していた。しかしながら、計画事項が早期に完了したため、次年度以降に予定していたpDNAへのPEG-PLysの会合本数の定量も終えることができたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度までの研究により形態制御手法を確立したrod状/globule状の各種PICミセルについて、その形態の違いが生体内での安定性とDDS・核酸医薬としての効果へ与える影響を明らかにする。具体的には、来年度は主に培養細胞を用いた各種実験により、PICミセル形態と細胞取り込み効率・遺伝子発現効率の相関を探る。再来年度以降は、マウスを用いた実験によりPICミセル形態と血中滞留性等の体内動態との相関を探る。さらに、PICミセル投与後のマウスについて、その体重変化や生理学的パラメータ、サイトカインを調査し、本研究で調製されたpDNA内包PICミセルが有用かつ安全なDDS医薬であることを立証する。
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[Journal Article] A tadpole-shaped gene carrier with distinct phase segregation in a ternary polymeric micelle2015
Author(s)
Chen Q, Osada K, Pennisi M, Uchida S, Tockary TA, Dirisala A, Li Y, Takeda KM, Oniyanagi S, Itaka K, Kataoka K
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Journal Title
Soft Matter
Volume: 11
Pages: 2718-2722
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Three-Layered Polyplex Micelle as a Multifunctional Nanocarrier Platform for Light-Induced Systemic Gene Transfer2014
Author(s)
Nomoto T, Fukushima S, Kumagai M, Machitani K, Arnida, Matsumoto Y, Oba M, Miyata K, Osada K, Nishiyama N, Kataoka K
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Journal Title
Nature Communications
Volume: 5
Pages: 1-10
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Optimized rod length of polyplex micelles for maximizing transfection efficiency and their performance in systemic gene therapy against stroma-rich pancreatic tumors2014
Author(s)
Dirisala A, Osada K, Chen Q, Tockary TA, Machitani K, Osawa S, Liu X, Ishii T, Miyata K, Oba M, Uchida S, Itaka K, Kataoka K
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Journal Title
Biomaterials
Volume: 35(20)
Pages: 5359-5368
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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