2017 Fiscal Year Annual Research Report
Realization of effective gene transfection by actively DNA folding-controllable polyplexes
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17H02102
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
原田 敦史 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50302774)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | DNAフォールディング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、電荷中和されたpDNAが規則的に折れたたまれるという特性を能動的に制御することにより、ポリプレックス内でのDNA分子フォールディングの制御による転写過程の効率化を通した高効率遺伝子導入を実現する。これまでに申請者がナノファイバー状ポリプレックスを形成することが明らかとしているカチオン性高分子（多分岐PEGを末端にもつpoly(L-lysine)：maPEG-PLL）を基盤として、ポリプレックス表面での多分岐PEG密度を制御することによるポリプレックス形態（DNAフォールディング）制御を検討する。本年度は、多分岐PEG部をもたないカチオン性高分子（poly(L-lysine)ホモポリマー：PLL）の添加による制御を検討した。
maPEG-PLLとPLLを種々比率で混合した水溶液とpDNA水溶液を、混合溶液中のLysine残基数とDNAのリン酸エステル基数が等しくなるよう混合することによってポリプレックス溶液を調製した。得られた種々maPEG-PLL含率のポリプレックス水溶液について評価を行った。Dye exclusion assayによりmaPEG-PLL含率が30%以下に低下するとDNA凝縮が生じるが、30%以上においては効果的なDNA凝縮抑制が確認された。そこで、maPEG-PLL含率が30, 60, 90, 100%のポリプレックスについて原子間力顕微鏡観察により平均アスペクト比を評価した結果、maPEG-PLL含率の低下によりDNAフォールディングによるポリプレックス形態の変化（ナノファイバーからナノロッドへ）が生じ、maPEG-PLL含率によるポリプレックスのアスペクト比が制御可能であることが確認された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
多分岐PEG部をもたないカチオン性高分子の添加による制御を検討した結果、期待したとおりのポリプレックス形態制御が可能であることが確認された。これは、ポリプレックス形態（DNAフォールディング）において、多分岐PEG部が重要な役割を果たしているというだけでなく、その役割がポリプレックス表面での立体反発（排除体積）効果であることを示すもので、今後、検討してDNAフォールディングの能動的制御への戦略が妥当であることを裏付けるものである。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、種々アスペクト比のポリプレックスについて培養細胞系での遺伝子ベクターとしての機能評価（細胞取込、遺伝子発現等）を行うとともに、DNAフォールディングの能動的制御のために、温度応答性高分子とカチオン性高分子からなるブロック共重合体の合成を検討する。この段階までの平成30年度中に行い、その後、種々アスペクト比のポリプレックスのin vivoにおける機能評価、温度応答性高分子とカチオン性高分子からなるブロック共重合体とmaPEG-PLL混合系でのポリプレックス形成、in vitro機能評価を行っていく予定である。
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Research Products
(3 results)
