核酸・新規カチオン性高分子複合体の空間的配置の適正化による新規骨誘導性基質の開発

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K23059
• Research Institution: Nagasaki University
• Principal Investigator: 原 昌士 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(歯学系), 研究協力員 (10885297)
• Project Period (FY): 2020-09-11 – 2022-03-31
• Keywords: 骨再生治療 / DDS / 自己組織化ナノデバイス / Nanoball

Outline of Annual Research Achievements

顎骨・歯槽骨の再生治療は、現在でも自家骨移植がgold standard であるが、自家骨採取は侵襲が大きく、また、採取量に限界がある。これらに変わる方法として、申請者らは成長因子や間葉系幹細胞の応用を試みた。しかし、例えばBMPは移植後の副作用発現、幹細胞の応用には個人差や培養の不安定さといった課題があり、臨床上、自家骨移植以上に有効な骨再生療法は確立されていない。そこで、蛋白と比較し生体に対して安定性の高いplasmid DNA(pDNA)を搭載した骨誘導型遺伝子活性化基質（gene-activated matrix :GAM）の開発を試みた。siRNA等のデリバリーに有効なatelocollagen基質にBMP4をコードするnaked pDNAやmicroRNAによるGAMを作製し、ラット頭蓋骨に移植したところ、0.5-1mgの遺伝子量で一定の骨誘導効果が確認できた（Umebayashi et al,2015, Shido et al, 2020）。しかしながら、導入試薬応用時のpDNA量（0.02-0.1mg）と比較すると依然として高容量であるため、遺伝子導入効率を高める必要がある。本研究では新規高分子材料(Dendrigraft poly-L-lysin;DGL)を応用した自己組織化nanodevice（Nanoball）をGAMに搭載することで、骨再生局所に集積する細胞への遺伝子導入効率を上昇させ高機能GAMを開発することを目的としている。本年度は、GAMの移植をラット頭蓋骨の骨造成モデルならびに骨欠損モデルに移植し、至適濃度を検討した。また、骨形成局所に集積するどの細胞に遺伝子導入されているのかをFACSにて検討した。現在得られた結果をまとめ、評価を行っている最中である。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

新規材料DGLを用いたpDNA-DGL-γPGAからなるNanoballの系に関する実験はひとまず有用性を検討できる段階に入っている。

Strategy for Future Research Activity

pDNA-DGLからなるNanoballを搭載したGAMをRat頭蓋骨に移植し、骨誘導性について検討する。また、GAMに搭載する遺伝子の組合せと混合比を調整し、GAM中の遺伝子種によるNanoballの分布を調整することで遺伝子の偏在性を付与し、Rat頭蓋骨に移植し、骨誘導性について検討する。

Causes of Carryover

物品をセットで購入することで予定より安く購入することができたため差額が発生したと思われる。差額費用は本研究に必要である機材の購入に使用予定。