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2008 Fiscal Year Annual Research Report

細胞認識性キメラタンパク被覆型アパタイトナノキャリアを用いた幹細胞遺伝子発現制御

Research Project

Project/Area Number 19200038
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

赤池 敏宏  Tokyo Institute of Technology, 大学院・生命理工学研究科, 教授 (30101207)

Keywords炭酸アパタイト / m / Si-RNAデリバリー / 制ガン剤、DDS / 細胞認識性バイオマテリアル / 糖鎖高分子 / 遺伝子デリバリー / ES細胞 / プロテインデリバリー
Research Abstract

当研究室で開発された炭酸アパタイト系ナノキャリアによるmRNA・siRNA・DNA・タンパク質の細胞内デリバリーシステムが高い生理活性/遺伝子発現効率を示す要因を解明するため、我々は遺伝子等のバイオ高分子の結合した炭酸アパタイト系ナノキャリア粒子が細胞表面に結合した後に、エンドサイトーシスによって細胞に取り込まれる過程に着目し、解析を行った。その結果、我々の遺伝子導入キャリアは、エンドサイトーシスの一種であるマクロピノサイトーシスという機構で細胞内に取り込まれていることおよびその経路ゆえにPH変化にすばやく応答したナノキャリアーの崩壊と遺伝子の分解が回避された事が確認された。また、本導入手法を用いて癌をはじめとする多くの疾患で大きな期待が寄せられている手法であるsiRNAを腫瘍細胞に導入し、本手法の有効性を確認した。
さらに制ガン剤である、ドキソルビシン(DOX)を炭酸アパタイトナノ粒子に封入しSW480やNIH-OVCAR等の各種株化ガン細胞へのDDS効果を検討しフリーのDOX投与に比べ7〜10倍の高い細胞殺傷効果があることを見出した。
さらに透過型電子顕微鏡を用いてウシ血清アルブミン(BSA)と炭酸アパタイトとの複合体粒子の観察を行ったところ、複合体粒子が球状の形態を示すことが確認された。また、複合体粒子をpH6.0の酸性緩衝液に1分間浸漬するだけで粒子が溶解を始め、崩壊していく様子も確認することができた。この結果は、炭酸アパタイト粒子の酸性環境への応答性の高さを示している。また、本手法によるタンパク質の細胞内導入の効率を、フローサイトメーターを用いて評価したところ、投与後2時間で過半数の細胞にタンパク質が導入され、4時間後には90%以上の細胞にタンパク質が導入されることが確認され、本手法が非常に高い細胞内導入効率を示すことが確認された。

  • Research Products

    (20 results)

All 2009 2008

All Journal Article (9 results) (of which Peer Reviewed: 9 results) Presentation (10 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Superparamagnetic Iron Oxide Nanoparticles Coated with Galactose-Carrying Polymer for Hepatocyte Targeting.2009

    • Author(s)
      K. Yamaki, I. Harada, M. Goto, C-S. Cho, T. Akaike
    • Journal Title

      Biomaterials 30

      Pages: 1421-142

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Copolymers for Hepatocyte-Specific Targeting Carrying Galactose and Hydrophobic Alkyl Groups.2008

    • Author(s)
      T. Hiratsuka, M. Goto, Y. Kondo, C-S. Cho, T. Akaike
    • Journal Title

      Macromol. Biosci. 8

      Pages: 231-238

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Embryonic Undifferentiated Cells Show Scattering Activity on a Surface Coated With Immobilized E-Cadherin.2008

    • Author(s)
      Nagaoka M, Ise H, Harada I, Koshimizu U, Maruyama A, Akaike T.
    • Journal Title

      J. Cell Biochem 103

      Pages: 296-310

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Different regulation of hepatocyte behaviors b etween natural extracellular matrices and synthetic extracellular matrices by hepatocyte growth factor.2008

    • Author(s)
      Hoshiba T, Wakejima M, Cho CS, Shiota G, Akaike T
    • Journal Title

      J Biomed. Maere. Res. 85A

      Pages: 228-235

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Design of the artificial acellular feeder layer for the efficient propagation of mouse ES cells2008

    • Author(s)
      Nagaoka M, Hagiwara Y, Takemura K, Murakami Y, Li J, Duncan SA, Akaike T
    • Journal Title

      J Biol Chem.. 283

      Pages: 26468-26476

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Efficient transfection of mouse embryonic stem cells with cell-adhesive protein-embedded inorganic nanocarrier.2008

    • Author(s)
      Kutsuzawa K, Maruyama K, Akiyama Y, Akaike T, Chowdhury EH
    • Journal Title

      Anal Biochem. 372

      Pages: 122-124

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] The influence of the cell-adhesive proteins E-cadherin and fibronectin embedded in carbonate-apatite DNA carrier on transgene delivery and expression in a mouse embryonic stem cell line2008

    • Author(s)
      Kutsuzawa K, Akaike T, Chowdhury EH.
    • Journal Title

      Biomaterials 29

      Pages: 370-376

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Regulation of cellular morphology using temperature-responsive hydrogel for integrin-mediated mechanical force stimulation2008

    • Author(s)
      Akaike, T. Hoshiba, T, Kim, S-H. Kobayashi, K. Goto, M. Jiang, H-L. Cho C-S.
    • Journal Title

      "Tissue Engineering ; Roles, Materials and Applications" S. J. Barners and L. P. Harries Eds, Nova Science Pubishers, Inc

      Pages: 99-118

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Design of Artificial Extracellular Matrices and Their Application for Regenerative Medicine.2008

    • Author(s)
      Yue X., Nagaoka M., Akaike T.
    • Journal Title

      Biomaterials in Asia

      Pages: 143-158

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] New Fontier of Nanobiomaterials for Regenerative Medicine2009

    • Author(s)
      赤池敏宏
    • Organizer
      China-Jpan Bio-forum of RegenerativeMedicine and Related Technoloy
    • Place of Presentation
      上海
    • Year and Date
      2009-03-18
  • [Presentation] 細胞認識機能性バイオマテリアルの新展開2008

    • Author(s)
      赤池敏宏
    • Organizer
      日本バイオマテリアル学会シンポジウム2008
    • Place of Presentation
      東京大学
    • Year and Date
      2008-11-17
  • [Presentation] 細胞認識機能性バイオマテリアルの新展開2008

    • Author(s)
      Akaike, T.
    • Organizer
      (2008 TERMIS-AP)2008 Annual Conference of Tissue Engineering and Regenerative Medicine International Society - Asian Pacific Region
    • Place of Presentation
      台北
    • Year and Date
      2008-11-17
  • [Presentation] 生体異物反応と適合性2008

    • Author(s)
      赤池敏宏
    • Organizer
      ナノ粒子研究会 第44回公開講演会
    • Place of Presentation
      御茶ノ水
    • Year and Date
      2008-09-26
  • [Presentation] New Biocompatible Nano-carriers System for Targeted DNA/Drug Delivery and Regenerative Medicine2008

    • Author(s)
      Akaike, T.
    • Organizer
      2008 KCRS Annual Conference
    • Place of Presentation
      Chejudo Korea
    • Year and Date
      2008-09-04
  • [Presentation] Design of Intracellular Protein Delivery System by Carbonate Apatite Carrier2008

    • Author(s)
      S. Tada, E. H. Chowdhury, H. Chen, T. Akaike
    • Organizer
      35th Annual Meeting & Exposition of the Controlled Release Society
    • Place of Presentation
      New York
    • Year and Date
      2008-07-15
  • [Presentation] Design of an Efficient pH Sensitive Delivery System for Anti cancer Drugs Based on Inorganic Nanocrystals of Carbonate Apatite2008

    • Author(s)
      S. Hossain, E. H. Chowdhury, T. Akaike
    • Organizer
      35th Annual Meeting & Exposition of the Controlled Release Society
    • Place of Presentation
      New York
    • Year and Date
      2008-07-15
  • [Presentation] Design of Biomimetic Glycopolymers and Chimeric Proteins for Regenerative Medicine2008

    • Author(s)
      Akaike, T.
    • Organizer
      42nd World Polymer Congress
    • Place of Presentation
      Taipei
    • Year and Date
      2008-07-02
  • [Presentation] Intracellular Protein Delivery by Carbonate Apatite Carrier2008

    • Author(s)
      S. Tada, E. H. Chowdhury, H. Chen, T. Akaike
    • Organizer
      8^<th> World Biomaterial Congress
    • Place of Presentation
      Amsterdam
    • Year and Date
      2008-05-28
  • [Presentation] Design of a smart delivery system for anti cancer drugs based on inorganic nanocrystals of carbonate apatite2008

    • Author(s)
      S. Hossain, E. H. Chowdhury, T. Akaike
    • Organizer
      8^<th> World Biomaterial Congress
    • Place of Presentation
      Amsterdam
    • Year and Date
      2008-05-28
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 細胞培養用基材2008

    • Inventor(s)
      佐竹真, 赤池敏宏, 外
    • Industrial Property Rights Holder
      帝人株式会社, 国立大学法人東京工業大学
    • Industrial Property Number
      特願2008-233322
    • Filing Date
      2008-09-11

URL: 

Published: 2010-06-11   Modified: 2016-04-21  

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