2018 Fiscal Year Research-status Report
核酸ナノ構造体の細胞内移行機構の解明を目的とした構造体D-NANsの創製研究
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18K14097
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| Research Institution | The University of Tokushima |
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Principal Investigator |
山本 清義 徳島大学, 大学院医歯薬学研究部(薬学域), 特任助教 (80783521)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 核酸ナノテクノロジー / 核酸創薬 / ドラッグデリバリー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ナノサイズの粒子を用いた薬物を標的とする部位へ選択的に送達する手法(DDS)の確立は、薬物の効果の増強や副作用の低減が期待できるため、様々な材料からなるナノ粒子を利用したDDSの開発研究が精力的に行われている。ナノ粒子を用いたDDSにおいてナノ粒子の形状及び粒径は細胞内への移行のメカニズムおよび速度を決定することから、DDSに適した粒子のパラメータの特定が必要とされている。そこで本研究では塩基配列依存的に任意の形状をもつ構造体を作成可能な技術であるDNAナノ構造体に着目し、ナノ構造体の粒径とその細胞内送達効率の相関ならびにその移行経路を明らかにすることを目的として任意の直径を持つ球状構造を構築可能なデンドリマー様核酸ナノ構造体 (Dendrimer-like Nucleic Acid Nanostructure: D-NANs)の創成を検討した。D-NANsは多腕型核酸ナノ構造体(Core Unit)を核としてそれぞれの腕の先へリンカーユニットを介して三角錐型構造体(side chain Tetrahedral DNA Nanostrucuture: sTDN)を結合させた構造を持っている。有機高分子のデンドリマーと同様に世代を重ねることにより、その直径を10 nmオーダーで任意に制御することが可能である。そのためsTDNユニット内部の相補鎖長が17 bp、ユニット間の相補鎖長を20 bp、とした構造体を設計し、その構築について検討を行なった。その結果、第３世代までの各ユニットの構築、そして第２世代D-NANsの構築を確認することに成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
平成３０年度の研究計画では第5世代D-NANs(直径90 nm)までの設計および構築を計画していた。しかし、第２世代D-NANsまでの構築を確認できたものの、その収率は低いものであった。この理由としてsTDNユニットの大きさが直径約５nmであるのに比して、リンカーユニットの長さは約3.4 nm、ユニット間の相補鎖部位を含めても約16 nmであるため、想定よりもユニット間の立体反発が強く、設計通りにユニットの結合が行われなかったためと考えている。このことは第1世代D-NANsの構築、そして第1世代sTDNユニットと第2世代sTDNユニットが連結した構造体を確認できていることからも妥当であると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
フットボール型構造体の構築及び評価
平成30年度において、申請者はデンドリマー様核酸ナノ構造体 (Dendrimer-like Nucleic Acid Nanostructure: D-NANs)が実際に構築可能であるか検討を行なった。
その結果、第1世代D-NANsおよび第2世代D-NANsの構築を確認した。しかし第2世代D-NANsの収率は低いものにとどまった。平成31年度の計画として、リンカー部分を伸ばした構造体を設計しその構築条件の検討を行う。また構築した構造体の評価はPAGEの移動度の変化、動的光散乱および原子間力顕微鏡を用いた構造体サイズ測定によって行う。
単純な核酸ナノ構造体を用いたFiNADsのコンセプト評価
核酸ナノ構造体を用いた核酸医薬の保護、取り込み効率の向上そして光刺激による核酸医薬放出の制御というFiNADsの設計コンセプトをより単純な核酸ナノ構造体である三角柱型核酸ナノ構造体を用いて確認する。このために6分子の核酸医薬分子を保持可能な三角柱型構造体TP新たにを設計した。この核酸ナノ構造体TPに2’-OMe修飾したアンチmiRNA(AM21M)を導入し、核酸ナノ構造体に導入していない場合との酵素分解耐性、細胞導入効率の比較を行う。またTPを構成するDNAオリゴヌクレオチドへ光刺激応答性トリガーを導入し、光による核酸医薬放出の制御について検討を行う。
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| Causes of Carryover |
次年度使用額は翌年度分として請求した。
原子間力顕微鏡を用いた構造体の評価を行うため、その観察に必要な消耗品の購入費として使用する予定である。
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