2021 Fiscal Year Final Research Report

Development of next generation drug delivery system using gene transfection vector

Research Project

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Project/Area Number	19K10181
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 57040:Regenerative dentistry and dental engineering-related
Research Institution	Tohoku University
Principal Investigator	Kanda Yoshiaki 東北大学, 歯学研究科, 大学院非常勤講師 (00709123)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	佐々木啓一東北大学, 歯学研究科, 教授 (30178644) 宮下牧子東北大学, 大学病院, 助教 (40814405) 小川徹東北大学, 歯学研究科, 准教授 (50372321) 天雲太一東北大学, 大学病院, 講師 (80451425) 伊藤彩東北大学, 大学病院, 特任助手 (90778771)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2022-03-31
Keywords	遺伝子導入 / リン酸カルシウムナノ粒子 / 組織再生療法 / 殺菌
Outline of Final Research Achievements	Protamine-coated multi-shell calcium phosphate (CaP) was developed as a non-viral vector for tissue regeneration therapy in this study. The antibacterial effects of CaP nanoparticles against Streptococcus mutans and Aggregatibacter actinomycetemcomitans increased with an increase in the protamine dose. In the combination treatment with BMP-2 and IGF-1, the concentration ratio of BMP-2 and IGF-1 is an important factor affecting bone formation activity. During gene transfection treatment, BMP-2 and IGF-1 were released simultaneously after gene transfer; the loaded dose of the plasmid DNA encoding IGF-1 did not impact the BMP-2 or IGF-1 yield or new bone formation ratio in vitro and in vivo. In conclusion, two growth factor-releasing systems were developed using an antibacterial gene transfer vector, and the relationship between the loaded plasmid DNA dose and resultant growth factor yield was determined in vitro and in vivo.
Free Research Field	歯科補綴学
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	口腔常在菌が存在する口腔内では、移植する生体材料の細菌感染が大きな問題点となっている。また、これまでの多くの臨床や研究において、細胞賦活因子―担体複合体は担体に細胞賦活因子を含有した溶液を浸漬させることで作成していることから、細胞賦活因子が必要な時期には、移植した細胞賦活因子の活性が低下することが問題視されていた。しかし、本研究で開発した遺伝子導入剤は、歯周病原因菌に対する殺菌効果を持ち、複数の細胞賦活因子を長期にわたって徐放させることができるため、上記の問題点を改善できる。さらに本材料は粉状であることから使用範囲も広く、今後の組織再生治療の発展に大きく貢献するものと思われる。