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Development of in vivo direct genome editing technology by direct delivery of genome editing tool into organs

Research Project

Project/Area Number 21H03797
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 90110:Biomedical engineering-related
Research InstitutionThe University of Tokushima

Principal Investigator

KOGURE Kentaro  徳島大学, 大学院医歯薬学研究部(薬学域), 教授 (70262540)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 南川 典昭  徳島大学, 大学院医歯薬学研究部(薬学域), 教授 (40209820)
野村 渉  広島大学, 医系科学研究科(薬), 教授 (80463909)
福田 達也  和歌山県立医科大学, 薬学部, 講師 (90805160)
Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000)
Fiscal Year 2023: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2021: ¥7,410,000 (Direct Cost: ¥5,700,000、Indirect Cost: ¥1,710,000)
Keywordsイオントフォレシス / ゲノム編集 / 微弱電流処理 / 微弱電流
Outline of Research at the Start

3年間で、①RNPの微弱電流による細胞内送達とゲノム編集の検証(in vitro)、②ItPにおける安全性の検証(in vivo)、③腹腔内視鏡型ItPデバイスの構築とRNPの肝臓表面ItPによる組織内送達の検証(in vivo)、④治療標的ガイドRNA含有RNPの肝臓ItPによるゲノム編集の検証(in vivo)、⑤肝線維症疾患モデルマウス肝臓へのItPによるゲノム編集と治療効果の検討(in vivo)、⑥遺伝子変異1型糖尿病モデルマウス膵臓へのItPによるゲノム編集と治療効果の検討(in vivo)を実施し、研究目的を達成する。

Outline of Final Research Achievements

This study aimed to establish in vivo direct genome editing technology by developing a novel physical delivery system that can directly deliver the genome editing tool CRISPR-Cas9 complex (ribonucleoprotein RNP) into target organ cells. The principal investigator conceived of in vivo direct genome editing by intradermal drug delivery technology (iontophoresis ItP) using a weak electric current from the skin surface. However, the ItP of large RNPs requires innovation in organ and intracellular delivery, so this study aimed to complete the direct genome editing technology by achieving organ penetration, intracellular uptake, and endosomal escape of RNPs. As a result of various studies, we were able to confirm that the genome was cleaved by delivery of Gas9 to the cytoplasm.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ゲノム編集技術は、食物改良や遺伝子治療技術として注目されている。特にCRISPR-Cas9は、ゲノム編集に汎用され、アデノ随伴ウイルスAAVや脂質ナノ粒子キャリアーLNPを用いたゲノム編集が検討されている。しかし、AAVに搭載可能な遺伝子サイズは限られ、安全面での問題もある。一方、LNPは血流を介した肝臓送達には利用可能だが、それ以外の臓器送達は困難である。すなわち、担体を用いずCRISPR-Cas9を標的臓器細胞に直接導入可能な革新的技術が必要である。本研究は、皮内薬物送達技術ItPを臓器細胞内へのゲノム編集ツール送達に展開することで、ゲノム編集への新たなオプション提供という意義を有する。

Report

(4 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Annual Research Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2023 2022

All Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (6 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Iontophoresis of Biological Macromolecular Drugs2022

    • Author(s)
      Hasan Mahadi、Khatun Anowara、Kogure Kentaro
    • Journal Title

      Pharmaceutics

      Volume: 14 Issue: 3 Pages: 525-525

    • DOI

      10.3390/pharmaceutics14030525

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Iontophoresis-mediated direct delivery of nucleic acid therapeutics, without use of carriers, to internal organs via non-blood circulatory pathways2022

    • Author(s)
      Hasan Mahadi、Fukuta Tatsuya、Inoue Shinya、Mori Hinako、Kagawa Mayuko、Kogure Kentaro
    • Journal Title

      Journal of Controlled Release

      Volume: 343 Pages: 392-399

    • DOI

      10.1016/j.jconrel.2022.01.052

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] イオントフォレシスを用いて体内臓器へ直接送達したsiRNAの遺伝子発現抑制効果2023

    • Author(s)
      井上慎也、Hasan Mahadi、福田達也、小暮健太朗
    • Organizer
      遺伝子・デリバリー研究会 第21回夏期セミナー
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] イオントフォレシスによる核酸医薬の肝臓局所的な送達2023

    • Author(s)
      吉村友佑、井上慎也、Hasan Mahadi、福田達也、小暮健太朗
    • Organizer
      遺伝子・デリバリー研究会第22回シンポジウム
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 経皮薬物送達技術イオントフォレシスを用いた肝臓内へのsiRNA送達2023

    • Author(s)
      井上慎也、Hasan Mahadi、福田達也、小暮健太朗
    • Organizer
      第39回 日本DDS学会学術集会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 進化したイオントフォレシスによるデリバリー2023

    • Author(s)
      小暮健太朗
    • Organizer
      遺伝子・デリバリー研究会第21回夏期セミナー
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] イオントフォレシスによる核酸医薬の肝臓内送達2022

    • Author(s)
      小暮健太朗、井上慎也、福田達也、Hasan Mahadi
    • Organizer
      第38回日本DDS学会学術集会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Iontophoresis-mediated direct delivery of nucleic acid therapeutics to internal organs via non-blood circulatory pathways2022

    • Author(s)
      Kogure K, Fukuta T, Inoue S, Hasan M
    • Organizer
      日本核酸医薬学会 第7回年会(Premium oral session)
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Invited

URL: 

Published: 2021-04-28   Modified: 2025-01-30  

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