2021 Fiscal Year Annual Research Report
Design of Diffusive pDNA Carrier for In Vivo Unexplored Space and In Situ Stem Cell Regenerative Medicine
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21H03820
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
朝山 章一郎 東京都立大学, 都市環境科学研究科, 准教授 (90315755)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
根岸 洋一 東京薬科大学, 薬学部, 教授 (50286978)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 環状DNA拡散送達材料 / 生体組織内未踏領域 / その場組織幹細胞再生医療 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、生体組織内未踏領域への環状DNA拡散送達材料を創製し、生体個体内におけるその場での組織幹細胞再生医療を実現することを目的としている。対象組織は、骨格筋とし、超高齢社会に突入した我が国の運動器障害の要介護者を減少させ、健康寿命の延伸を目指す。本年度は、末端の陽イオンの化学構造が異なるポリエチレングリコール（PEG）を各種合成し、高感度検出のために更新購入したゲルドキュメンテーション解析システムを用いて、ゲル内泳動度を比較検証した。更に、DLS（動的光散乱）による粒子径測定やBio-TEM（透過型電子顕微鏡）による形態観察も並行して行った。その結果、シンプルな化学構造のグアニジニウム基を末端に有するPEG（Gu-PEG）を用いても、環状DNAとモノイオンコンプレックス（MIC）を形成することを明らかにした。TEM観察からは、当該分野で報告されている粒子状の形状ではなく、微小、かつ、環状DNA本来の構造に近い画像が得られた。これらの結果は、得られたMICがフレキシブルな構造を有していることを示唆している。従って、環状DNAの組織内拡散に優位な構造だと考えられる。更に、比較的長い分子量5000のPEG鎖を用いた場合に（500および2000と比較して）、マウス骨格筋内での遺伝子発現（ルシフェラーゼレポーターアッセイ）が最も高かった。また、Gu-PEGとのMIC形成時に、アニーリング処理を検討した結果、環状DNA単体よりも、よりゲル内泳動を示す新規なバンドが観察され、環状DNA拡散送達材料の創製のための新たな知見も得た。
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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
研究実績の概要でも記した通り、シンプルな化学構造のGu-PEGと環状DNAが、MICを形成することを明らかにし、特に、分子量5000のPEG鎖を有するGu-PEGが、マウス骨格筋内において、最も高い遺伝子発現を導くことを明らかにしたため。また、環状DNAのアニーリング処理によるGu-PEGとのMIC形成では、より微小な構造形成が示唆され、環状DNA拡散送達材料の創製のための新たな知見も得たため。
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| Strategy for Future Research Activity |
骨格筋組織内未踏領域への環状DNA拡散送達材料の有用性を明らかにするため、マウス骨格筋内投与実験を推進し、遺伝子発現能と共に、骨格筋組織内分布を解析する。また、新たな知に基づく、更なる環状DNA拡散送達材料の分子設計も、並行して模索していく。
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