2018 Fiscal Year Research-status Report
Construction of nucleic acid delivery carrier using biodegradable block copolymers
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18K18391
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| Research Institution | Kawasaki Institute of Industrial Promotion Innovation Center of NanoMedicine |
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Principal Investigator |
林 光太朗 公益財団法人川崎市産業振興財団(ナノ医療イノベーションセンター), ナノ医療イノベーションセンター, 研究員 (00780660)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 核酸デリバリー / バイオマテリアル / 核酸医薬 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
生分解性ポリマーをベースとしたASO内包ミセルの調製のため、親水性の保護層であるポリエチレングリコール(PEG)セグメント、温度応答性セグメントとして生分解性のあるポリアミノ酸由来のポリマー、ポリカチオン性ポリアミノ酸を有する三元系ブロック共重合体の合成を検討した。まず、温度応答性セグメントの性能を詳細に検討することとした。温度応答性部のみからなるポリマーを合成し、その相転移温度について詳細に検討した。ベンジル保護したポリアスパラギン酸にジアルキルアミノ基を有するアミンを反応させることにより、温度応答性部のみからなるポリマーを合成した。まずは、温度応答能を示す重合度の下限を確認し、約40程度のユニットが存在すれば温度応答能を示すことがわかった。温度応答性セグメントのサンプルを0.01 wt%から0.1 wt%の濃度範囲で調製し、示差走査熱量測定(DSC)により測定した。昇温とともに固体化のシグナルが見られ、その濃度範囲では、すべてのサンプルで31度において相転移を示した。
この相転移を詳細に検討するため、pH滴定により、溶液の濁度の変化を測定した。その結果から、この相転移には、ジアルキルアミノ基のプロトン化が示唆された。この結果に基づき、pHを変化させて、相転移挙動を観察すると、弱酸性環境では、相転移温度が上昇することが見つかった。これは、組織の微細環境によって、固体状態から溶解状態へ変化し、内包する核酸を放出しやすくする材料として展開可能であることを示している。これらの内容をまとめて、特許出願を行なった。
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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
現在は、温度応答性セグメントの変化挙動を確認できた。まず、重合度の検討により、三元系ブロックの鎖長の設計ができ、順調に進展している。転移温度は31度と、ポリイソプロピルアクリルアミドの下限臨界溶液温度と同等であった。このことから、生体内に適用した際に期待の性質変化が得られる可能性を示せた。また、開発した温度応答性部がpHによって性質を変化させることができることが判明し、この材料の実用可能性が増大した。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度は、引き続き三元系ブロック共重合体の合成の検討を行う予定である。前年度の結果に基づき、温度応答性ブロックを伸長後、カチオンブロックを伸長して合成する。合成した各種高分子とASOとを氷冷下にて水溶液中で混合し、高分子ミセルの調製を行う。調製した高分子ミセル溶液をヒトやマウスの体温に近い37 ℃に昇温することで、温度応答性セグメントを疎水化し、中間保護層を形成する。以降の評価は37 ℃にて行う。電気泳動や光散乱法、電子顕微鏡を用いて、ミセルの構造解析を行う。
機能評価として、生体内でPIC型高分子ミセルの障害となる血清タンパクやポリアニオンが誘起する解離を、異なる濃度の血清やヘパラン硫酸と混合し、蛍光相関分光法や電気泳動を用いて評価する。続いて、蛍光標識核酸を用いてミセルを作成、動物に投与し、その蛍光強度の継時変化を観察することで、生体内安定性の評価を行う。側鎖に導入するジアルキルアミンのアルキル鎖の少なした温度応答性を有さないポリマーと比較することにより、生分解性の温度応答性三元系ポリマーによるミセル安定化の実証を行う。
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| Causes of Carryover |
本年度は、開発ポリマーの興味深い性質を発見したため、その特許出願を優先した。その際、核酸との相互作用解析や生物学的な試験を行わなかったため、繰越金が発生した。これらの実験は次年度以降に実施する予定である。
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