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Confirmation of the molecular mechanism of cytoplasmic drug delivery via faint electricity

Research Project

Project/Area Number 18F18097
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section外国
Research Field Physical pharmacy
Research InstitutionThe University of Tokushima
Host Researcher 小暮 健太朗  徳島大学, 大学院医歯薬学研究部(薬学域), 教授 (70262540)
Foreign Research Fellow HASAN MAHADI  徳島大学, 大学院医歯薬学研究部, 外国人特別研究員
Project Period (FY) 2018-04-25 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Keywords微弱電流 / 細胞シグナル伝達 / 細胞質デリバリー
Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、機能性核酸等の高分子物質の微弱電流処理による細胞質送達の分子メカニズムの解明である。これまでの我々の研究により微弱電流処理によって細胞が高分子物質を取り込み、細胞質にまで送達されることが明らかとなっているが、詳細な分子メカニズムは不明である。そこで本研究では、微弱電流によって誘導される細胞シグナル関連タンパク質を明らかにするために、Ca2+等のカチオンチャネルに着目し、微弱電流による発現変動を定量評価するとともに、細胞内Ca2+量の変動、および下流のシグナル伝達分子の解明を目指している。これまでに、微弱電流処理による組織細胞間隙の開裂を見出しており、細胞レベルの情報と合わせ、機能性核酸を用いた疾患治療についても検討する計画である。すなわち、肝臓や腎臓などに微弱電流処理を施すことでsiRNA等を組織内送達し、in vivoでの遺伝子発現制御、さらにはモデル疾患への治療効果を検討する計画である。
令和元年度は、当初予定通り、微弱電流により誘導されるエンドソーム膜の性質を検討した。阻害剤の検討と電子顕微鏡観察から、チューブ状エンドソームの形成が示唆され、微弱電流によりCLIC/GEECエンドサイトーシスが誘起される可能性が示唆された。関連タンパク質のknockdownを行ったが、微弱電流による物質取込みに影響は見られず、CLIC/GEECとは異なるエンドサイトーシスの可能性が示唆された。また、エンドソームからの物質漏出について検討し、エンドソームで増加したセラミドが孔を形成することでエンドソーム内の高分子が細胞質に漏出する可能性を見出した。また、in vivoにおけるsiRNAの肝臓内送達を行い、四塩化炭素処理したマウスの線維化肝臓に抗HSP47siRNAを送達することで、有意なHSP47mRNA量の抑制に成功した。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report

Research Products

(6 results)

All 2020 2019 2018

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (4 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 3 results)

  • [Journal Article] Characteristics of unique endocytosis induced by weak current for cytoplasmic drug delivery2020

    • Author(s)
      Torao Tasuku、Mimura Miyuki、Oshima Yasufumi、Fujikawa Koki、Hasan Mahadi、Shimokawa Tatsuharu、Yamazaki Naoshi、Ando Hidenori、Ishida Tatsuhiro、Fukuta Tatsuya、Tanaka Tamotsu、Kogure Kentaro
    • Journal Title

      International Journal of Pharmaceutics

      Volume: 576

    • DOI

      10.1016/j.ijpharm.2019.119010

    • NAID

      120006951318

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Low Electric Treatment activates Rho GTPase via Heat Shock Protein 90 and Protein Kinase C for Intracellular Delivery of siRNA.2019

    • Author(s)
      Hasan M, Hama S, Kogure K.
    • Journal Title

      Sci Rep

      Volume: 9 Pages: 4114-4114

    • DOI

      10.1038/s41598-019-40904-z

    • NAID

      120006872363

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Transdermal delivery of polymer nanoparticles via faint electricity.2019

    • Author(s)
      Kogure K. Nagasaki Y.
    • Organizer
      ACS Spring 2019 National Meeting
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Weak Current-mediated delivery of liposomes.2019

    • Author(s)
      Kogure K.
    • Organizer
      Liposome Research Days 2019
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 微弱電流を用いた核酸医薬送達2019

    • Author(s)
      小暮健太朗
    • Organizer
      日本核酸医薬学会DDS部会主催合同サテライトシンポジウム2019
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Mechanistic study of faint electric treatment mediated cytoplasmic delivery of siRNA.2018

    • Author(s)
      Hasan M, Hama S, Kogure K
    • Organizer
      第40回生体膜と薬物の相互作用シンポジウム
    • Related Report
      2018 Annual Research Report

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Published: 2018-05-01   Modified: 2021-01-27  

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