Development of all-in-one nanomedicine for sonoimmunotherapy

2021 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19K22977
• Research Institution: Osaka Prefecture University
• Principal Investigator: 原田 敦史 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (50302774)
• Project Period (FY): 2019-06-28 – 2022-03-31
• Keywords: 免疫治療 / 超音波 / 酸化チタンナノ粒子

Outline of Annual Research Achievements

今年度は、TiO2ナノ粒子とポリアリルアミンからなる二元複合体を、弱酸性pHに応答し疎水化するポリアニオンである3-メチルグルタル化ポリアリルアミン（mGluPAA）および2-カルボキシシクロヘキサン-1-カルボキシ化PAA（cHexPAA）で被覆した三元複合体による樹状細胞からのサイトカイン産生およびモデル抗原としてオボアルブミンの担持・細胞内送達について検討した。
免疫の活性化において免疫細胞によるサイトカイン産生は非常に重要な要素であることから、IL-1βに注目した。免疫細胞の一種である樹状細胞に三元複合体を取り込ませた後、超音波照射を行いTiO2ナノ粒子による活性酸素種（ROS）産生を誘導し、産生経路の一つにROSが関与している炎症性サイトカインIL-1β産生量を定量した。超音波照射の有無によるIL-1β産生量を比較した結果、超音波照射によって統計的に有意なIL-1β産生量の増大が確認され、三元複合体の細胞内ROS生成を通した免疫細胞の活性化が確認された。
また、モデル抗原として選択したオボアルブミンは、等電点4.5の酸性タンパク質であることから、正のゼータ電位を示すTiO2ナノ粒子とポリアリルアミンからなる二元複合体に混合して静電的に複合化させた後、mGluPAAでの被覆を行った。粒径測定およびゼータ電位測定からオボアルブミンを担持した三元複合体の形成を確認した。蛍光標識したオボアルブミンを用い、オボアルブミンが細胞質まで送達されることをフローサイトメトリーおよびレーザー共焦点顕微鏡観察により確認された。
以上の結果よりTiO2ナノ粒子とポリアリルアミンからなる二元複合体を弱酸性pHに応答し疎水化するポリアニオンで被覆した三元複合体は、超音波照射による免疫活性化能および抗原デリバリーを併せ持った免疫活性化システムとして有用であることが確認された。