2022 Fiscal Year Research-status Report
Construction of type I interferon-inducing oligodeoxynucleotide using i-motif DNA structures
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21K19057
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
山崎 智彦 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, 主幹研究員 (50419264)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2024-03-31
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| Keywords | iモチーフ構造 / I型インターフェロン / トール様受容体９ / CpG ODN / インターロイキン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的はウィルス増殖を抑制するI型インターフェロンの産出を誘導する核酸分子を構築することである。I型インターフェロン(IFN)は自然免疫受容体であるトール様受容体(TLR)がウィルスやバクテリア由来の核酸を認識したときに誘導される。特に、病原体由来のDNAを認識するTLR9については、2000年以降多くの研究成果が報告され、人工的に合成したCG配列を有する非メチル化一本鎖核酸(CpG ODN)がリガンド分子として機能することがわかっている。しかしながら、TLR9にCpG ODNが認識されると、I型IFNに加えて、インターロイキン6（IL-6）などの炎症性サイトカインも誘導する。炎症性サイトカインの過剰産生はサイトカインストームを引き起こし、感染症悪化のリスクが高まる。申請者は、この問題を解決するためにpHにより構造を変化させる核酸であるiモチーフ構造に着目した。iモチーフは、シトシン同士が pH5.0以下の酸性条件において3位窒素プロトン化を介して塩基対をつくることで形成される構造であり、iモチーフ構造にCpG ODNを導入することにより、中性環境である初期エンドソームではTLR9と結合してI型IFNを誘導し、酸性環境である後期エンドソーム/ライソソームではiモチーフ構造を形成することでTLR9と結合しない、即ち炎症性サイトカインを誘導しない核酸分子を構築を目指した。
前年度までに設計したiモチーフのループ領域にCpG配列を導入した核酸(i-CpG ODN)のサイトカイン誘導能の評価をヒト末梢血単核球細胞を用いて実施した。その結果、i-CpG ODN単独ではIL-6は誘導したものの、IFN-αは誘導されなかった。また、i-CpG ODNをカチオン性リポソームに静電的相互作用で結合させ樹状細胞に取り込ませた結果、IFN-αは誘導される結果が得られた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
実験計画に沿って研究が進んでおり、順調に進展していると判断する。
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| Strategy for Future Research Activity |
i-CpG ODN単独ではIFN-αが誘導されず、一方でカチオン性リポソームに静電的相互作用で結合させるとIFN-αは誘導されるもののIL-6も誘導されるという予想していなかった結果が得られた。カリオン性リポソーム上ではiモチーフ構造が形成されていない可能性があることから、5‘末端もしくは3’末端をナノ粒子と固定することで、粒子表面上においてもiモチーフ構造をできる複合体を用いて、後期エンドソームでのiモチーフ構造の形成とTLR9への結合を評価する。
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| Causes of Carryover |
本申請の前に予備検討を十分に実施しており、実験手法が確定していたため予想以上に効率的に実験を進める事ができたため、消耗品費を抑えることができた。また、予想外の結果が得られており、iモチーフによるサイトカイン誘導のメカニズムを解明するために、1年延長し、研究を継続する。そのための消耗品費と装置利用内部課金費用として次年度使用額を使用する。
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