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2021 Fiscal Year Research-status Report

iPS細胞のin situ作製を実現するRNAレプリコン内包ミセルの開発

Research Project

Project/Area Number 21K18070
Research InstitutionKanagawa Institute of Industrial Sclence and Technology

Principal Investigator

宮崎 拓也  地方独立行政法人神奈川県立産業技術総合研究所, 「貼るだけ人工膵臓」プロジェクト, 研究員(任期有) (80844779)

Project Period (FY) 2021-04-01 – 2023-03-31
KeywordsRNAレプリコン / ブロック共重合体 / ポリエーテル / アミノ酸 / 高分子ミセル / 山中因子 / iPS細胞 / 遺伝子治療
Outline of Annual Research Achievements

山中因子の導入により患者由来細胞を人工多能性幹(iPS)細胞へex vivo改変し、それを移植することで難治性疾患を治療する再生医療は、臨床試験でも優れた効果が得られ、有望な治療戦略として注目されている。その一方で、この戦略では、経済的コストや煩雑なiPS細胞調製工程が大きな課題となっている。その克服に向けて、in vivo山中因子導入によるiPS細胞のin situ作製は魅力的な戦略であるが、安全かつ効率的な遺伝子導入方法がまだない。そこで本研究では、ゲノム挿入の危険がなく安全かつ効率的にiPS細胞を誘導できるRNAレプリコンに着目し、高分子ミセルを用いてRNAレプリコンを送達することで、生体内でiPS細胞を作製することを目的とした。具体的には、RNAに親和性の高い柔軟性ポリカチオンによるRNAレプリコンを酵素分解から保護する機能に加え、細胞質への送達のための機能性アミノ酸を搭載した高分子ミセルを開発し、その投与により生体内で標的細胞に山中因子を発現させることで、iPS細胞をin situ誘導する方法を検討した。本年度は、多機能型RNAレプリコン内包ミセルを設計し、最適化を行うことで有望なミセル設計を見出した。その結果、トリプトファンやヒスチジン、システインを導入したポリマーを用いることでGFPレプリコンをマウス胚由来線維芽細胞に効率的に導入できることを明らかにした。よって、山中因子のレプリコンを培養細胞および実験動物に導入するために必要な全ての検討が完了した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

当初の計画通り、ポリマーの合成、ミセルの調製および有望ミセル組成の決定に成功した。実際に、有望組成のミセルによりRNAレプリコンがマウス胚由来線維芽細胞に効率的に導入された。以上より、順調に進展しているものと判断される。

Strategy for Future Research Activity

今後は、有望な設計を用いて山中因子のレプリコンを導入し、抗体染色後にFCMで、山中因子陽性細胞の割合を経時的に評価する。山中因子発現後、定量PCRで幹細胞マーカーの発現を確認する。続いて、調製したiPS細胞の 分化能を、FCMで外胚葉・中胚葉・内胚葉マーカーを定量することで評価する。調製した iPS細胞を免疫不全マウスに皮下投与し、切片観察で奇形種の形成の有無を確認する。安全性が確認された後、蛍光標識されたミセルを全身投与し、全身での臓器分布の評価やGFPレ プリコンを用いたタンパク質発現活性の定量を行う。さらに、山中因子のレプリコン内包ミ セル投与後の各臓器における山中因子・幹細胞マーカーの発現をELISAで定量し、切片観察 で外胚葉・中胚葉・内胚葉・奇形腫の形成を確認する。

  • Research Products

    (26 results)

All 2022 2021

All Journal Article (7 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 7 results) Presentation (13 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results,  Invited: 2 results) Patent(Industrial Property Rights) (6 results) (of which Overseas: 3 results)

  • [Journal Article] A Porous Reservoir-Backed Boronate Gel Microneedle for Efficient Skin Penetration and Sustained Glucose-Responsive Insulin Delivery2022

    • Author(s)
      Chen Siyuan、Miyazaki Takuya、Itoh Michiko、Matsumoto Hiroko、Moro-oka Yuki、Tanaka Miyako、Miyahara Yuji、Suganami Takayoshi、Matsumoto Akira
    • Journal Title

      Gels

      Volume: 8 Pages: 74~74

    • DOI

      10.3390/gels8020074

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Recombinant Thrombomodulin Attenuates Preeclamptic Symptoms by Inhibiting High-Mobility Group Box 1 in Mice2021

    • Author(s)
      Oda Hiroko、Nagamatsu Takeshi、Schust Danny J、Cabral Horacio、Miyazaki Takuya、Iriyama Takayuki、Kawana Kei、Osuga Yutaka、Fujii Tomoyuki
    • Journal Title

      Endocrinology

      Volume: 162 Pages: -

    • DOI

      10.1210/endocr/bqaa248

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Boronic Acid Ligands Can Target Multiple Subpopulations of Pancreatic Cancer Stem Cells via pH-Dependent Glycan-Terminal Sialic Acid Recognition2021

    • Author(s)
      Miyazaki Takuya、Khan Thahomina、Tachihara Yoshihiro、Itoh Michiko、Miyazawa Taiki、Suganami Takayoshi、Miyahara Yuji、Cabral Horacio、Matsumoto Akira
    • Journal Title

      ACS Applied Bio Materials

      Volume: 4 Pages: 6647~6651

    • DOI

      10.1021/acsabm.1c00383

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Remodeling tumor microenvironment with nanomedicines2021

    • Author(s)
      Martin John D.、Miyazaki Takuya、Cabral Horacio
    • Journal Title

      WIREs Nanomedicine and Nanobiotechnology

      Volume: 13 Pages: -

    • DOI

      10.1002/wnan.1730

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Thrombomodulin promotes placental function by up-regulating placental growth factor via inhibition of high-mobility-group box 1 and hypoxia-inducible factor 1α2021

    • Author(s)
      Oda Hiroko、Nagamatsu Takeshi、Cabral Horacio、Miyazaki Takuya、Iriyama Takayuki、Kawana Kei、Fujii Tomoyuki、Osuga Yutaka
    • Journal Title

      Placenta

      Volume: 111 Pages: 1~9

    • DOI

      10.1016/j.placenta.2021.06.002

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Phosphorylcholine-Installed Nanocarriers Target Pancreatic Cancer Cells through the Phospholipid Transfer Protein2021

    • Author(s)
      Hong Taehun、Miyazaki Takuya、Matsumoto Akira、Koji Kyoko、Miyahara Yuji、Anraku Yasutaka、Cabral Horacio
    • Journal Title

      ACS Biomaterials Science & Engineering

      Volume: 7 Pages: 4439~4445

    • DOI

      10.1021/acsbiomaterials.1c00730

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Block catiomer with flexible cationic segment enhances complexation with siRNA and the delivery performance in vitro2021

    • Author(s)
      Yang Wenqian、Miyazaki Takuya、Chen Pengwen、Hong Taehun、Naito Mitsuru、Miyahara Yuji、Matsumoto Akira、Kataoka Kazunori、Miyata Kanjiro、Cabral Horacio
    • Journal Title

      Science and Technology of Advanced Materials

      Volume: 22 Pages: 850~863

    • DOI

      10.1080/14686996.2021.1976055

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 難治性疾患で苦しむ世界中の患者さんに治療用タンパク質を届ける高分子ミセルの開発2022

    • Author(s)
      宮崎拓也
    • Organizer
      化学・材料インキュベーション研究会
    • Invited
  • [Presentation] 力学的強度と薬剤放出能を両立させるスマートゲル内包多孔質マイクロニードルの設計と評価2022

    • Author(s)
      宮崎拓也, BARTHELMES Kevin, 池原清, 宮原裕二, 松元亮
    • Organizer
      第33回 高分子ゲル研究討論会
  • [Presentation] 効率的なmRNA送達に向けた柔軟性高分子の開発2021

    • Author(s)
      宮崎拓也, 内田智士, カブラルオラシオ
    • Organizer
      第31回バイオ・高分子シンポジウム
  • [Presentation] Influence of PEG-Polycation Chain Flexibility on the Assembly of siRNA into Polyion Complexes2021

    • Author(s)
      Wenqian Yang, Takuya Miyazaki, Pengwen Chen, Taehun Hong, Horacio Cabral
    • Organizer
      The 12th International Conference on the Science and Technology for Advanced Ceramics
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Phosphorylcholine-installed polymers target pancreatic tumors through their exacerbated lipid metabolism2021

    • Author(s)
      Taehun Hong, Takuya Miyazaki, Kazunori Igarashi, Pengwen Chen, Keita Masuda, Yasuhiro Nakagawa, Yu Matsumoto, Tatsuya Yamasoba, Horacio Cabral
    • Organizer
      The 12th International Conference on the Science and Technology for Advanced Ceramics
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 妊娠期の化学療法に向けたナノ医薬の開発2021

    • Author(s)
      宮崎拓也
    • Organizer
      Life Science Connect 2021 ニッチを攻める研究者ピッチコンテスト
    • Invited
  • [Presentation] ボロン酸を生体対話の基盤とした「はたらく高分子」2021

    • Author(s)
      松元亮, 宮崎拓也, カーンタホミナ, 宮澤大樹, カブラルオラシオ, 宮原裕二
    • Organizer
      第70回高分子討論会
  • [Presentation] 高分子ゲルの階層的エンジニアリングによる持続型マイクロニードルデバイスの開発2021

    • Author(s)
      松元亮, Chen Siyuan, 宮崎拓也, 伊藤美智子, Kevin Barthelmes, 松本裕子, 金井紗綾香, 池原清, 諸岡由佳, 木村 真一郎, 田中都, 菅波孝祥, 宮原裕二
    • Organizer
      第70回高分子討論会
  • [Presentation] 炎症性サイトカインの安全性と有効性を高めるpH応答性プロドラッグの開発2021

    • Author(s)
      宮崎拓也
    • Organizer
      第28回次世代医工学研究会
  • [Presentation] Gd2O3 Nanoparticles for Effective Image-Guided Neutron Capture Therapy (oral)2021

    • Author(s)
      Keita Masuda, Motohiro Kojima, Hironobu Yanagie, Hiroyuki Takahashi, Takuya Miyazaki, Horacio Cabral
    • Organizer
      Materials Research Meeting 2021
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Enhanced mRNA Delivery by Polyion Complex Micelles from Flexible Block Ionomers2021

    • Author(s)
      Horacio Cabral, Takuya Miyazaki, Satoshi Uchida, Wenqian Yang
    • Organizer
      Materials Research Meeting 2021
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Gd2O3 Nanoparticles for Effective Image-Guided Neutron Capture Therapy (poster)2021

    • Author(s)
      Keita Masuda, Motohiro Kojima, Hironobu Yanagie, Hiroyuki Takahashi, Takuya Miyazaki, Horacio Cabral
    • Organizer
      Materials Research Meeting 2021
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Direct Visualization of Drug Activation Facilitates Safe and Effective Nano-Delivery of a Highly Potent Anticancer Drug2021

    • Author(s)
      Horacio Cabral, Takuya Miyazaki, Kazunori Igarashi, Yu Matsumoto, Kazunori Kataoka
    • Organizer
      The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2021
    • Int'l Joint Research
  • [Patent(Industrial Property Rights)] ポリグリセロール、該ポリグリセロールを含む複合ゲル組成物、該複合組成物を含む薬剤送達マイクロニードルおよびそれらの製造方法2022

    • Inventor(s)
      宮崎拓也, 松元亮
    • Industrial Property Rights Holder
      地方独立行政法人神奈川県立産業技術総合研究所
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      PCT/JP2022/000981
    • Overseas
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 薬剤送達デバイスおよびその製造方法2021

    • Inventor(s)
      宮崎拓也, ケヴィンバーテルメス, 池原清, 松元亮
    • Industrial Property Rights Holder
      地方独立行政法人神奈川県立産業技術総合研究所
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      特願2021-144286
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 薬剤送達デバイスおよびその製造方法2021

    • Inventor(s)
      宮崎拓也, 伊藤美智子, 松本裕子, 金井紗綾香, 松元亮
    • Industrial Property Rights Holder
      地方独立行政法人神奈川県立産業技術総合研究所
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      特願2021-144273
  • [Patent(Industrial Property Rights)] ニコチンアミド内包ミセル、及びニコチンアミド内包ミセルを含む妊娠高血圧症候群治療用組成物2021

    • Inventor(s)
      宮崎拓也, オラシオカブラル, 川島直也
    • Industrial Property Rights Holder
      国立大学法人東京大学、株式会社あすか製薬
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      PCT/JP2021/037453
    • Overseas
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 輸送担体を用いた環状化合物の送達2021

    • Inventor(s)
      宮崎拓也, カブラルオラシオ
    • Industrial Property Rights Holder
      国立大学法人東京大学
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      特開03892334
    • Overseas
  • [Patent(Industrial Property Rights)] サイトカイン内包高分子ミセル2021

    • Inventor(s)
      Takuya Miyazaki, Horacio Cabral
    • Industrial Property Rights Holder
      国立大学法人東京大学
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      特願2022-002782

URL: 

Published: 2022-12-28  

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