Development of nucleic acid-loaded nanobubbles for the neurovascular unit protection from cerebral ischemia

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K07174
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 47060:Clinical pharmacy-related
• Research Institution: Tokyo University of Pharmacy and Life Science
• Principal Investigator: Yoko Endo-Takahashi (遠藤葉子) 東京薬科大学, 薬学部, 助教 (30453806)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: ナノバブル / 多糖類コーティング / 超音波 / miRNA

Outline of Final Research Achievements

In the treatment of cerebral infarction, it is important to protect both vascular and nervous system cells, called the neurovascular unit (NVU). In this study, we attempted to develop ultrasound-responsive and nucleic acid-loaded nanobubbles that can reach the NVU via microvessels as nucleic acid delivery tools. We demonstrated that the coating on the surface of nanobubbles with polysaccharides were useful for loading nucleic acids, resulting in improved nucleic acid stability and efficient nucleic acid delivery in combination with ultrasound. Furthermore, we also succeeded in controlling the size of nanobubbles by high-speed agitation, termed mixing, and achieved decreasing average particle size and improving uniformity. These results serve as fundamental technologies in the development of nanobubbles useful for nucleic acid delivery to NVU via systemic administration.

Free Research Field

薬剤学　ドラッグデリバリーシステム

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究において開発した多糖類コーティングによる核酸搭載技術は、生体内で安定性の高いアニオン性ナノバブルへ負電荷を有する核酸を搭載可能なものであり、全身投与を介した核酸治療において、標的組織や核酸の配列によらず応用可能な汎用性の高い技術と言える。また、ミキシングによるサイズ制御は、脳梗塞のみならず、微小血管を有する虚血性疾患、がんなどの核酸治療においても、標的エリアへの到達性を高める重要な技術である。本ナノバブルは超音波造影能も有していることから、これら技術の融合により、中枢神経系疾患を含め種々の疾患へ応用可能な超音波診断治療システムの構築へ繋がることから、大きな意義があると考えられる。