2022 Fiscal Year Annual Research Report
Bottom-up construction of groundbreaking nanoparticles for the delivery of macromolecule medicines to the brain
Publicly Offered Research
| Project Area | Bottom-up creation of cell-free molecular systems: surpassing nature |
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| Project/Area Number |
22H05393
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
内田 康雄 東北大学, 薬学研究科, 准教授 (70583590)
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| Project Period (FY) |
2022-06-16 – 2024-03-31
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| Keywords | 脳機能の改変 / 中枢関門 / 脂質ナノ粒子 / プロテオミクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
マイクロ流体デバイスを用いて、粒子の構成成分の脂質と遺伝子をそれぞれ異なる入り口から送液し、流路内のジグザグ構造によって互いの相互作用が最大化され、均一な粒子径の遺伝子搭載型脂質ナノ粒子を作成できる。粒子径とその均質性は、細胞や生体への遺伝子導入において鍵を握る要素であり、この装置はこの点で優れている。本装置を用いて、粒子径の異なる粒子を作成し、脳血管内皮細胞株(hCMEC/D3細胞)への遺伝子導入効率を計測し、効率が最大となる粒子径を解明した。また、粒子内に遺伝子を封入する効率を95％以上にできる装置条件を決定した。リポフェクタミンを比較対象として、ssPalmで作成した脂質ナノ粒子にGreen Fluorescent Protein (GFP)のmRNAを搭載し、hCMEC/D3細胞への遺伝子発現効率を計測した。遺伝子発現効率が95％と高い値が得られた。対照的に、リポフェクタミン処理では、全く発現しなかった。遺伝子導入できても細胞毒性があっては適切ではないため、細胞毒性も評価した。リポフェクタミン処理では、低濃度から顕著な毒性が示され、定量プロテオミクス解析においてリボソームやシャペロニンなどの細胞生存に重要な分子群の発現低下が示された。対照的に、ssPalm脂質ナノ粒子では、細胞形態やプロテオームに影響は出なかった。従って、ssPalm脂質ナノ粒子を用いれば、血液脳関門の細胞に高効率かつ低毒性で遺伝子導入できることが証明された。本成果をPharmaceutics. 2022 Jul 27;14(8):1560で発表した。
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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
計画通りに血液脳関門の細胞へ効率よく遺伝子導入する方法を確立できたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
In vitro解析及びin vivo解析によって、脳の関門細胞に選択的に脂質ナノ粒子をデリバリーできることを実証する。
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[Journal Article] Regional Differences in the Absolute Abundance of Transporters, Receptors and Tight Junction Molecules at the Blood-Arachnoid Barrier and Blood-Spinal Cord Barrier among Cervical, Thoracic and Lumbar Spines in Dogs2022
Author(s)
Takeuchi H, Suzuki M, Goto R, Tezuka K, Fuchs H, Ishiguro N, Terasaki T, Braun C, Uchida Y
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Journal Title
Pharm Res
Volume: 39(7)
Pages: 1393-1413
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Quantitative Targeted Absolute Proteomics for Better Characterization of an In Vitro Human Blood-Brain Barrier Model Derived from Hematopoietic Stem Cells2022
Author(s)
Dehouck MP, Tachikawa M, Hoshi Y, Omori K, Maurage CA, Strecker G, Dehouck L, Boucau MC, Uchida Y, Gosselet F, Terasaki T, Karamanos Y
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Journal Title
Cells
Volume: 11(24)
Pages: 3963
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] pH-Responsive Lipid Nanoparticles Achieve Efficient mRNA Transfection in Brain Capillary Endothelial Cells2022
Author(s)
Sakurai Y, Watanabe H, Nishio K, Hashimoto K, Harada A, Gomi M, Suzuki M, Oyama R, Handa T, Sato R, Takeuchi H, Taira R, Tezuka K, Tange K, Nakai Y, Akita H, Uchida Y
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Journal Title
Pharmaceutics
Volume: 14(8)
Pages: 1560
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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