Development of a Novel Nano-Biomechanical System for Crossing the Blood-Brain Barrier

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K20177
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 90110:Biomedical engineering-related
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: Maeda Fumio 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 研究員 (10869069)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 単純ヘルペスウイルス / ウイルスベクター / 細胞外小胞 / miRNA

Outline of Final Research Achievements

This study aims to deliver nano-biomechanical machines (extracellular vesicles) carrying therapeutic molecules to brain cells by infecting brain endothelial cells with an HSV amplicon vector. Initially, we demonstrated that functional molecules could be transported using genes that produce extracellular vesicles. This success led to a patent application and a paper publication. Next, we constructed the HSV amplicon vector. However, significant issues with the conventional production method became apparent. In response, we developed a new method for producing HSV amplicon vectors and applied for a patent.Achieving our goal requires specifically infecting brain endothelial cells. While we initially planned to use the targeting technology of conventional HSV amplicon vectors, we discovered challenges with this approach as well. Moving forward, we plan to refine the targeting technology for HSV and continue our efforts to transport therapeutic molecules to the brain.

Free Research Field

ウイルスベクター

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

HSV ampliconベクターは低毒性であり、最大150kbp積載可能なウイルスベクターである。この積載容量はウイルスベクターの中でも最大級に大きく、様々な応用が考えられるが、生産法にが困難であったため利用が限られていた。本研究はこの点を解決したため、今後本技術を利用した疾患治療法の開発が期待される。細胞外小胞に狙った分子を機能性を保ったまま積載する技術は知見が乏しく、本研究のように内在性miRNAを効率的に積載する技術は本研究が初めてである。この技術は細胞外小胞中のmiRNAプロファイルを利用した低侵襲な疾病の診断や細胞間コミュニケーションの制御につながる技術である。