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Identification of Symbiotic Communication between Artificial Nucleic Acids and Human Immune Systems

Planned Research

Project AreaBiophysical Chemistry for Material Symbiosis
Project/Area Number 20H05874
Research Category

Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Transformative Research Areas, Section (II)
Research InstitutionNagasaki University

Principal Investigator

山吉 麻子  長崎大学, 医歯薬学総合研究科(薬学系), 教授 (70380532)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 植畑 拓也  京都大学, 医学研究科, 助教 (50785970)
山本 剛史  長崎大学, 医歯薬学総合研究科(薬学系), 准教授 (80636994)
Project Period (FY) 2020-11-19 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥197,600,000 (Direct Cost: ¥152,000,000、Indirect Cost: ¥45,600,000)
Fiscal Year 2022: ¥39,650,000 (Direct Cost: ¥30,500,000、Indirect Cost: ¥9,150,000)
Fiscal Year 2021: ¥37,570,000 (Direct Cost: ¥28,900,000、Indirect Cost: ¥8,670,000)
Fiscal Year 2020: ¥41,080,000 (Direct Cost: ¥31,600,000、Indirect Cost: ¥9,480,000)
Keywords物質共生 / 核酸医薬 / 免疫反応 / 人工核酸 / DDS / エクソソーム / 弱い相互作用 / 免疫応答 / 抗体産生
Outline of Research at the Start

高度に最適化された抗体医薬や核酸医薬をはじめ、多くのバイオ医薬品において免疫原性が認められ、これを回避するのは現状ではほぼ不可能と言える。本研究では、これらの機能性分子が「なぜ免疫原性を示すのか?」について分子レベルで解明することにより、物理化学的シンバイオティック・パラメーターを取りまとめ、真の物質共生のための理論構築を目指す。

Outline of Annual Research Achievements

免疫原性を引き起こしうる核酸医薬―生体相互作用を見出し、定量的な解析を行うことを目的とし、主に下記3項目について重点的に推進した。
1 エクソソーム上のHLA-Gの免疫抑制機能の解明(山吉):エクソソーム上のHLA-G が結合する細胞受容体を同定することを目的とした。ヒトでは、細胞膜表面のHLA-G との結合が確認されているのはNK細胞のKIR、 LILRファミリーなどが候補分子として考えられる。A01-2班・前仲らとの共同研究により、これらの受容体のリコンビナントタンパク質を用いた阻害実験を行ったところ、LILRファミリーのうち一部のタンパク質を用いた場合に、エクソソーム随伴導入システムで抑制されていた免疫抑制反応が阻害された。よって、エクソソーム上のHLA-Gが入力する免疫抑制機構にLILRファミリータンパク質が関与している可能性が見出された。また、細胞内取込機構について、A01-1班・大場らと協働で全細胞ライブイメージングにより観察を行なった結果、エンドサイトーシスでエクソソームが細胞内に導入されている様子が観察された。
2 人工核酸に対する免疫応答の迅速評価系構築(担当:植畑):IFNレポーターシステムを用いたハイスループット測定法により種々の人工核酸を対象としてスクリーニングを行った。この系を用いて、核酸医薬として既に認可されているミポメルセンに対する免疫反応を解析した結果、複数の細胞内核酸センサー分子の関与が認められた。今後、詳細なメカニズム解明を急ぐ。
3 リガンド搭載型核酸医薬等の免疫応答評価(担当:山本):人工核酸に対して自然免疫応答・獲得免疫応答が起こる機構を解明すべく、種々の塩基配列・化学修飾を有する人工核酸を合成し、これらの化合物について in vivo にて免疫反応を検証した。あるモチーフを人工核酸に取り入れることで免疫反応が抑制されることが見出された。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

今年度は本領域の計画研究実施の2年目に当たる。コロナ禍の影響で審査自体が遅延し、今年度が実質的な研究スタートであったと言える。昨年度、領域研究推進のための地盤固めは出来ており、定期的にオンライン会議などを行なって進捗状況の把握につとめたため、研究成果も実りつつある。

Strategy for Future Research Activity

今後、主に下記4項目について重点的に推進する。
1 エクソソーム上のHLA-Gのもつ免疫抑制機能の解明(山吉):エクソソーム上のHLA-G が結合する細胞受容体を同定を行う。昨年度得られた成果により、候補分子をある程度、絞り込めているので、さらに詳細な阻害実験などの手法によってHLA-G が結合する細胞受容体を絞り込む。
2 抗人工核酸抗体産生系の構築(山吉):高度に最適化された核酸医薬品に対しても抗体産生され、核酸医薬実用化の大きな障壁の一つとなっている。このメカニズム解明のため、人工核酸に対して抗体産生する動物実験モデルを作成し、人工核酸の化学修飾が抗体産生能にどの様に影響するか評価する。この実験は公募研究班A02清水らとの共同で推進する。
3 人工核酸に対する免疫応答の迅速評価系構築(担当:植畑):核酸医薬として既に認可されているミポメルセンに対する免疫反応機構を明らかにするため、核酸認識に関与するタンパク質をコードする遺伝子を欠損した細胞にミポメルセンを導入し、その免疫応答を網羅的に解析する。また、ルシフェラーゼ・レポーターアッセイを基盤とした手法も取り入れ候補となる人工核酸による免疫応答を評価する。加えて、独自に開発した免疫制御人工核酸を用いて,in vitro及びin vivoにおいて免疫応答を評価する。
4 様々な化学構造を有する核酸医薬の免疫応答評価(担当:山本):核酸医薬の投与によって免疫反応や腎毒性など、様々な問題が認められているが、その詳細なメカニズムは明らかにされていない。そこで、様々な二次・三次構造を持つ人工核酸を合成し、免疫反応や腎毒性を軽減しうる構造・モチーフを探索する。得られた候補分子を用い、そのメカニズム解明に挑む。また並行して、上記3で構築したレポーターアッセイ系を用いた免疫応答評価を培養細胞系においても確認する。

Report

(2 results)
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report

Research Products

(55 results)

All 2022 2021 2020 Other

All Journal Article (10 results) (of which Peer Reviewed: 9 results,  Open Access: 8 results) Presentation (36 results) (of which Int'l Joint Research: 7 results,  Invited: 7 results) Book (3 results) Remarks (6 results)

  • [Journal Article] Selective Photo-Crosslinking Detection of Methylated Cytosine in DNA Duplex Aided by a Cationic Comb-Type Copolymer2022

    • Author(s)
      Kojima Atsuhiro、Nakao Juki、Shimada Naohiko、Yoshida Naoki、Abe Yota、Mikame Yu、Yamamoto Tsuyoshi、Wada Takehiko、Maruyama Atsushi、Yamayoshi Asako
    • Journal Title

      ACS Biomaterials Science and Engineering

      Volume: 8 Pages: 1799-1805

    • DOI

      10.1021/acsbiomaterials.2c00048

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Successful Incorporation of Exosome-Capturing Antibody-siRNA Complexes into Multiple Myeloma Cells and Suppression of Targeted mRNA Transcripts2022

    • Author(s)
      Soma Emi、Yamayoshi Asako、Toda Yuki、Mishima Yuji、Hosogi Shigekuni、Ashihara Eishi
    • Journal Title

      Cancers

      Volume: 14 Pages: 566-566

    • DOI

      10.3390/cancers14030566

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Therapeutic application of sequence-specific binding molecules for novel genome editing tools2022

    • Author(s)
      Nakao Juki、Yamamoto Tsuyoshi、Yamayoshi Asako
    • Journal Title

      Drug Metabolism and Pharmacokinetics

      Volume: 42 Pages: 100427-100427

    • DOI

      10.1016/j.dmpk.2021.100427

    • NAID

      210000173086

    • ISSN
      1347-4367
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Recent Advances in the Delivery Carriers and Chemical Conjugation Strategies for Nucleic Acid Drugs2021

    • Author(s)
      Oyama Shota、Yamamoto Tsuyoshi、Yamayoshi Asako
    • Journal Title

      Cancers

      Volume: 13 Pages: 3881-3881

    • DOI

      10.3390/cancers13153881

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Development of 7SK snRNA Mimics That Inhibit HIV Transcription2021

    • Author(s)
      Yamayoshi Asako、Fukumoto Hiroyuki、Hayashi Rie、Kishimoto Kyosuke、Kobori Akio、Koyanagi Yoshio、Komano Jun A.、Murakami Akira
    • Journal Title

      ChemMedChem

      Volume: 16 Pages: 3181-3184

    • DOI

      10.1002/cmdc.202100422

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      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Highly Potent GalNAc-Conjugated Tiny LNA Anti-miRNA-122 Antisense Oligonucleotides2021

    • Author(s)
      Yamamoto Tsuyoshi、Mukai Yahiro、Wada Fumito、Terada Chisato、Kayaba Yukina、Oh Kaho、Yamayoshi Asako、Obika Satoshi、Harada-Shiba Mariko
    • Journal Title

      Pharmaceutics

      Volume: 13 Pages: 817-817

    • DOI

      10.3390/pharmaceutics13060817

    • NAID

      120007168845

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Programmed Instability of Ligand Conjugation Manifold for Efficient Hepatocyte Delivery of Therapeutic Oligonucleotides2021

    • Author(s)
      Terada Chisato、Wada Fumito、Uchida Mei、Yasutomi Yukari、Oh Kaho、Kawamoto Seiya、Kayaba Yukina、Yamayoshi Asako、Harada-Shiba Mariko、Obika Satoshi、Yamamoto Tsuyoshi
    • Journal Title

      Nucleic Acid Therapeutics

      Volume: 31 Pages: 404-416

    • DOI

      10.1089/nat.2021.0036

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] エクソソーム表面抗原に着目した新たな創薬モダリティの探索2021

    • Author(s)
      大山将大、山吉麻子
    • Journal Title

      Drug Delivery System

      Volume: 36 Pages: 108-116

    • NAID

      130008056983

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      2020 Annual Research Report
    • Open Access
  • [Journal Article] Development of Antibody-Oligonucleotide Complexes for targeting Exosomal microRNA.2020

    • Author(s)
      Asako Yamayoshi, Shota Oyama, Yusuke Kishimoto, Ryo Konishi, Tsuyoshi Yamamoto, Akio Kobori, Hiroshi Harada, Eishi Ashihara, Hiroshi Sugiyama, Akira Murakami.
    • Journal Title

      Pharmaceutics

      Volume: 12 Pages: 545-545

    • DOI

      10.3390/pharmaceutics12060545

    • NAID

      120006988115

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      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Development of Novel Drug Delivery System Targeting Exosomal microRNA2020

    • Author(s)
      Yamayoshi Asako
    • Journal Title

      YAKUGAKU ZASSHI

      Volume: 140 Issue: 5 Pages: 625-631

    • DOI

      10.1248/yakushi.19-00218-3

    • NAID

      130007838708

    • ISSN
      0031-6903, 1347-5231
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      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 新たなリンカー構造を有するソラレン導入三重鎖形成核酸の光架橋特性の評価2022

    • Author(s)
      三瓶悠、中尾樹希、江島穂乃香、松尾美咲、山本剛史、山吉麻子
    • Organizer
      日本化学会第102回春季年会(2022)
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  • [Presentation] 細胞外小胞による核酸医薬DDSと物質共生2022

    • Author(s)
      山吉麻子
    • Organizer
      日本薬学会第142回年会
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    • Invited
  • [Presentation] エクソソーム随伴導入型薬物送達システムによる核酸医薬の細胞内送達に伴う免疫反応の検証2022

    • Author(s)
      大山将大、金澤久遠、浦田茉奈実、楠本将史、秦萌花、山本剛史、山吉麻子
    • Organizer
      日本薬学会第142回年会
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  • [Presentation] 新規光ゲノム編集を可能とする光架橋性核酸の開発2022

    • Author(s)
      江島穂乃香、中尾樹希、三瓶悠、山本剛史、張功幸、堂野主税、和田健彦、山吉麻子
    • Organizer
      日本薬学会第142回年会
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] プロウイルスゲノムを標的とした新規光ゲノム編集技術の開発2022

    • Author(s)
      中尾樹希、江島穂乃香、三瓶悠、土井絹華、田原遼、松尾美咲、山本剛史、堂野主税、和田健彦、山吉麻子
    • Organizer
      日本薬学会第142回年会
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] デンドリマー導入型抗体を用いたエクソソーム随伴導入型薬物送達システムの開発と有効性評価2022

    • Author(s)
      金澤久遠、大山将大、浦田茉奈実、三瓶悠、山本剛史、山吉麻子
    • Organizer
      日本薬学会第142回年会
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] エクソソーム随伴型薬物送達システムの開発と がん治療への応用展開2021

    • Author(s)
      大山将大, 山本剛史, 吉田藍子, 大場雄介, 山吉麻子
    • Organizer
      日本薬剤学会第36年会
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  • [Presentation] シンバイオティック・マテリアルの実現と新しい創薬モダリティを考える2021

    • Author(s)
      山吉麻子
    • Organizer
      日本薬剤学会第36年会
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    • Invited
  • [Presentation] エピジェネティック修飾遺伝子の検出を可能とする新規光応答性核酸の開発2021

    • Author(s)
      土井絹華, 肥田千年星, 山本剛史, 堂野主税, 和田健彦, 山吉麻子
    • Organizer
      日本ケミカルバイオロジー学会 第15回年会
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  • [Presentation] 点変異遺伝子の光操作を可能とする新規人工核酸の開発2021

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      田原遼, 酒井結, 山本剛史, 堂野主税, 和田健彦, 山吉麻子
    • Organizer
      日本ケミカルバイオロジー学会 第15回年会
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  • [Presentation] エクソソーム随伴型薬物送達システムによる 肺がん細胞への核酸医薬送達2021

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      大山将大, 山本剛史, 吉田藍子, 大場雄介, 山吉麻子
    • Organizer
      日本核酸医薬学会第6回年会
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] エクソソーム随伴型薬物送達システムによる 肺がん細胞への核酸医薬送達能の評価2021

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      大山将大, 山本剛史, 吉田藍子, 大場雄介, 山吉麻子
    • Organizer
      第37回日本DDS学会学術集会
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  • [Presentation] ソラレン導入型核酸の光架橋特性の評価2021

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      中尾樹希, 江島穂乃香, 松尾美咲, 山本剛史, 堂野主税, 和田健彦, 山吉麻子
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      第58回化学関連支部合同九州大会
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  • [Presentation] Structural optimization of ExomiR-Trackers for functional inhibition of exosomal microRNA in lung cancer cells2021

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      大山将大, 山本剛史, 吉田藍子, 大場雄介, 山吉麻子
    • Organizer
      FIBER Webinar Universe in FIBER日本核酸化学会若手フォーラム
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  • [Presentation] 光架橋性三重鎖形成核酸の開発と光架橋能評価2021

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      中尾樹希、江島穂乃香、三瓶悠、松尾美咲、山本剛史、堂野主税、和田健彦、山吉麻子
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      第8回バイオ関連化学シンポジウム若手フォーラム
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  • [Presentation] Evaluation of gene sileicing efficacy of exosome hijacking antibody-oligonucleotide conjugates2021

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      Shota Oyama, Tsuyoshi Yamamoto, Aiko Yoshida, Yu Mikame, Yusuke Ohba, Asako Yamayoshi
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      17th Annual Meeting of the Oligonucleotide Therapeutics Society
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  • [Presentation] Development of novel circulating microRNA-targeting antibody-oligonucleotide conjugates for lung cancer therapy2021

    • Author(s)
      Shota Oyama, Kuon Kanazawa, Aiko Yoshida, Yu Mikame, Tsuyoshi Yamamoto, Yusuke Ohba, Asako Yamayoshi
    • Organizer
      ISNAC2021
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  • [Presentation] Evaluation of the DNA interstrand cross-linking ability of novel psoralen-conjugated triple helix-forming oligonucleotides2021

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      Yu Mikame, Juki Nakao, Tsuyoshi Yamamoto, Asako Yamayoshi
    • Organizer
      ISNAC2021
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  • [Presentation] Photo-cross-linking behaviors of psoralen-conjugated triplex forming oligonucleotides2021

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      Juki Nakao, Honoka Eshima, Yu Mikame, Misaki Matsuo, Tsuyoshi Yamamoto, Chikara Dono, Takehiko Wada, Asako Yamayoshi
    • Organizer
      ISNAC2021
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  • [Presentation] エクソソーム随伴導入型薬物送達システムの開発:リンカー構造が核酸医薬送達能に与える影響2021

    • Author(s)
      金澤久遠, 大山将大, 浦田茉奈実, 山本剛史, 山吉麻子
    • Organizer
      第38回日本薬学会九州山口支部大会
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  • [Presentation] Development of novel antibody-oligonucleotide complexes to hijack exosome for functional inhibition of exosomal microRNAs2021

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      Shota Oyama, Aiko Yoshida, Kuon Kanazawa, Manami Urata, Yu Mikame, Tsuyoshi Yamamoto, Yusuke Ohba, Asako Yamayoshi
    • Organizer
      The 43rd Annual Meeting of the Japan Spciety for Biomaterials & 8th Asian Biomaterials Congress
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  • [Presentation] Development of exosome-hijacking antibody-conjugated oligonucleotides as novel nucleic acid drugs2021

    • Author(s)
      Asako Yamayoshi, Syota Oyama, Emi Soma, Eishi Ashihara, Tsuyoshi Yamamoto
    • Organizer
      Pacifichem 2021
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  • [Presentation] 長崎の中心から物質共生を叫ぶ2021

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      山吉麻子
    • Organizer
      第8回バイオ関連化学シンポジウム若手フォーラム
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  • [Presentation] エクソソーム表面抗原を利用した新しい創薬モダリティ2021

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      山吉麻子
    • Organizer
      高分子学会九州支部女性研究者創発フォーラム
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  • [Presentation] 光架橋性プローブを用いたゲノムDNA中のメチル化シトシン検出技術の開発2021

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      小嶋厚弘、山本剛史、嶋田直彦、丸山厚、山吉麻子
    • Organizer
      日本薬学会第141回年会
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  • [Presentation] 肺がん細胞に対するエクソソーム随伴型薬物送達システムの有効性評価2021

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      大山将大、錦織大介、山本剛史、吉田藍子、大場雄介、山吉麻子
    • Organizer
      日本薬学会第141回年会
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  • [Presentation] エピジェネティック修飾遺伝子を標的とした新規光応答性核酸の開発2021

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      土井絹華、肥田千年星、山本剛史、堂野主税、和田健彦、山吉麻子
    • Organizer
      日本薬学会第141回年会
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  • [Presentation] ソラレン導入型核酸の二重鎖DNAに対する光架橋特性の評価2021

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      中尾樹希、江島穂乃香、山本剛史、堂野主税、和田健彦、山吉麻子
    • Organizer
      日本薬学会第141回年会
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 点突然変異遺伝子の発現制御を目指した光応答核酸の開発2021

    • Author(s)
      田原遼、酒井結、山本剛史、堂野主税、和田健彦、山吉麻子
    • Organizer
      日本薬学会第141回年会
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  • [Presentation] (2S,4S)-ピロリジンPNAの合成と結合能評価2021

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      安冨由加梨、寺田知邑、山吉麻子、山本剛史
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      日本薬学会第141回年会
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  • [Presentation] 肝臓指向型アンチセンス核酸の動態改善に向けた新規GalNAcリガンドの構築と活性評価2021

    • Author(s)
      寺田知邑、和田郁人、 山吉麻子、斯波真理子、小比賀聡、山本剛史
    • Organizer
      日本薬学会第141回年会
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  • [Presentation] エクソソームをハイジャックする抗体結合型核酸医薬2020

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      山吉麻子
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      日本薬剤学会第35回年会
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  • [Presentation] エクソソーム随伴導入型薬物送達システムから「物質共生」を考える2020

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      山吉麻子
    • Organizer
      静岡県立大学第288回 月例薬学セミナー
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  • [Presentation] 3-Amino-1,2-Propanediol-Linked Monomeric GalNAc Phosphoramidite For Efficient Delivery Of Antisense Oligonucleotides To Hepatocytes2020

    • Author(s)
      TERADA, Chisato; WADA, Fumito; YAMAYOSHI, Asako; HARADA-SHIBA, Mariko; OBIKA, Satoshi; YAMAMOTO, Tsuyoshi
    • Organizer
      16th Annual Meeting of the Oligonucleotide Therapeutics Society
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] エクソソーム随伴型薬物送達システムによる核酸医薬の細胞内送達と免疫応答の検証2020

    • Author(s)
      大山将大, 富田真央, 錦織大介, 山本剛史, 山吉麻子
    • Organizer
      第36回日本DDS学会学術集会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] エクソソーム随伴型薬物送達システムによる核酸医薬の細胞内送達2020

    • Author(s)
      山吉麻子、大山将大、錦織大介、和田健彦、山本剛史
    • Organizer
      第14回バイオ関連化学シンポジウム
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Book] 核酸医薬 本領を発揮する創薬モダリティ:「ゲノム編集技術と核酸医薬」2021

    • Author(s)
      中尾樹希、山本剛史、山吉麻子
    • Total Pages
      204
    • Publisher
      羊土社
    • ISBN
      9784758103985
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Book] 医薬品におけるDDS技術開発と製剤への応用:第3章第3節3節「エクソソームの特性に基づく DDS 技術の開発と展望」2021

    • Author(s)
      大山将大, 相馬瑛美, 芦原英司, 山吉麻子
    • Total Pages
      401
    • Publisher
      情報機構
    • ISBN
      9784865022278
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Book] 核酸化学ハンドブック (杉本直己/編)「miRNA (microRNA)」2020

    • Author(s)
      山本剛史, 山吉麻子
    • Total Pages
      581
    • Publisher
      講談社サイエンティフィック
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  • [Remarks] 長崎大学 薬学部 機能性分子化学研究室

    • URL

      http://www.ph.nagasaki-u.ac.jp/lab/function/index-j.html

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  • [Remarks] 科研費・学術変革領域(A)「マテリアル・シンバイオシスのための生命物理化学」

    • URL

      https://material-symbiosis.jp

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  • [Remarks] Researchmap 山吉麻子

    • URL

      https://researchmap.jp/7000011330

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  • [Remarks] エクソソーム含有miRNAを標的とした抗体結合型核酸を開発

    • URL

      https://www.nagasaki-u.ac.jp/ja/about/info/science/science206.html

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  • [Remarks] マテリアル・シンバイオシスのための生物物理化学

    • URL

      https://material-symbiosis.jp

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  • [Remarks] 長崎大学 大学院医歯薬学総合研究科 機能性分子化学分野

    • URL

      http://www.ph.nagasaki-u.ac.jp/lab/function/index-j.html

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      2020 Annual Research Report

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Published: 2020-11-24   Modified: 2022-12-28  

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