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がん特異的スマートナノキャリア:細胞内シグナル異常に基づく高安全性遺伝子治療法

研究課題

研究課題/領域番号 12J05483
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 医用生体工学・生体材料学
研究機関九州大学

研究代表者

金 燦宇  九州大学, 工学研究院, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2012 – 2013
研究課題ステータス 完了 (2013年度)
配分額 *注記
1,800千円 (直接経費: 1,800千円)
2013年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2012年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワード遺伝子デリバリー / プロテインキナーゼ / 遺伝子導入 / 癌 / 疎水性相互作用
研究概要

効率的な遺伝子治療を達成するために、より優れた遺伝子デリバリー技術の開発が不可欠である。本研究では、直鎖型のポリエチレンイミン(LPEI)に対してカチオン性ペプチドをグラフトした遺伝子キャリア(LPEI-peptide)を用いた、癌特異的な遺伝子デリバリーを行うことを目的としている。LPEIは、プロトンスポンジ効果によりエンドソームからの脱出能が向上することが期待される。カチオン性ペプチドは、癌細胞において特異的に活性化していることが知られているプロテインキナーゼCα(PKCα)の基質ペプチドである。LPEI-peptideは、カチオン性ペプチド部位を持つため、アニオン性であるDNAと静電相互作用によりポリイオンコンプレックスを形成する。この複合体がリン酸化されると、カチオン性ペプチド部位にアニオン性であるリン酸基が導入されるため、複合体が不安定化し、崩壊する。これにより、癌細胞特異的な遺伝子の放出が期待される。合成したpeptideやLPEI-peptide、LPEI-peptide/DNA複合体については、MALDI-TOF-MSやHPLC、NMR、ゼータ電位測定などの測定を行い、基礎的な物性を評価した。本年度は、癌細胞で異常に活性化しているPKCα応答型ポリマーを用い細胞および動物において、遺伝子発現を制御できるかの成否について検討した。治療用の自殺遺伝子を含むDNAと、本研究で提案したLPEI-peptideを用いることで、癌細胞特異的な遺伝子治療を行い、良好な結果が得られた。これらの結果は、現行の遺伝子キャリヤーでは困難であったガン細胞特異的な遺伝子発現を、LPEI-peptideを用いることで、癌細胞特異的な遺伝子治療の達成が期待される。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

本研究の主な目的は、本研究で合成したLPEI-peptide及び遺伝子キャリアとしてのLPEI-peptide/DNA複合体のPKCαに応答した癌細胞特異的な遺伝子発現の評価と、治療用の自殺遺伝子を含むDNAを用いることで、治療効果の評価である。本年度は、本研究で提案したLPEI-peptideを用いることで、癌細胞特異的な遺伝子治療を行い、良好な結果が得られた。以上の理由により、本研究はおおむね順調に進展していると評価した。

今後の研究の推進方策

本年度は、in vivo実験で局所投与による評価しか行っていない。これは、静脈からの全身投与では血中のアニオン性タンパク質との相互作用やせん断応力により複合体が解離し遺伝子発現が確認できないからである。今後は、このシステムを用いた全身投与可能なキャリヤー開発が重要であるが、まずは血中においても解離しないようなキャリヤーの設計がカギを握っているであろう。

報告書

(2件)
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2014 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (5件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Histidinylated poly-L-lysine-based vectors for cancer-specific gene expression via enhancing endosomal escape2014

    • 著者名/発表者名
      Guo Xi Zhao, et al.
    • 雑誌名

      Journal of Biomaterials Science, Polymer Edition

      巻: 25 号: 5 ページ: 519-534

    • DOI

      10.1080/09205063.2013.879562

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A protein kinase assay based on FRET between quantum dots and fluorescently-labeled peptides2013

    • 著者名/発表者名
      Shujiro Shiosaki, et al.
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 49 号: 49 ページ: 5592-5594

    • DOI

      10.1039/c3cc41680a

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Stabilization of Cancer-specific Gene Carrier via Hydrophobic Interaction for a Clear-cut Response to Cancer Signaling2013

    • 著者名/発表者名
      Chan Woo Kim, et al.
    • 雑誌名

      Journal of Controlled Release

      巻: 170 号: 3 ページ: 469-476

    • DOI

      10.1016/j.jconrel.2013.06.011

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Branched polyethylenimine-based PKCα-responsive gene carriers2013

    • 著者名/発表者名
      Yuta Nakamura, et al.
    • 雑誌名

      Journal of Biomaterials Science, Polymer Edition

      巻: 24 号: 16 ページ: 1858-1868

    • DOI

      10.1080/09205063.2013.807459

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cancer-specific gene carriers responding to cancer microenvironment : acidosis and hyper-activated protein kinases2013

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Kushio, et al.
    • 雑誌名

      Biomedical Engineering : Applications, Basis and Communications

      巻: 25 号: 05 ページ: 1340005-1340005

    • DOI

      10.4015/s101623721340005x

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Protein kinase C (PKC) isozyme-specific substrates and their design2012

    • 著者名/発表者名
      Jeong-Hun Rang, et al.
    • 雑誌名

      Biotechnology Advances

      巻: 30(6) 号: 6 ページ: 1662-1672

    • DOI

      10.1016/j.biotechadv.2012.07.004

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Gene Carrier Showing All-or-None Response to Cancer Cell Signaling2012

    • 著者名/発表者名
      Riki Toita, et al.
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 134 号: 37 ページ: 15410-15417

    • DOI

      10.1021/ja305437n

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Enhanced transgene regulation system responding to cancer-specific intracellular signal via hydrophobic interaction2013

    • 著者名/発表者名
      Chan Woo Kim
    • 学会等名
      2013 九州・西部・釜山・慶南高分子(第16回)繊維(第14回)合同シンポジウム
    • 発表場所
      佐賀大学
    • 年月日
      2013-11-09
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Hydrophobloally modified linear PEI-peptide conjugate showing enhanced cellular uptake and transgene regulation for a clear-cut response to cancer signaling2013

    • 著者名/発表者名
      Chan Woo Kim
    • 学会等名
      第62回高分子討論会
    • 発表場所
      金沢大学
    • 年月日
      2013-09-11
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Stabilization of Complex with PKCα-Specific LPEI-Peptide Conjugate via Hydrophobic Interaction2013

    • 著者名/発表者名
      Chan Woo Kim
    • 学会等名
      40th Annual Meeting & Exposition of the Controlled Release Society
    • 発表場所
      Hawaii Convention center, Hawaii, U. S. A.
    • 年月日
      2013-07-22
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Enhanced stability of cancer signal-responsive nanocarrier to improve the specificity of gene therapy2012

    • 著者名/発表者名
      Chan Woo Kim
    • 学会等名
      日本DDS学会学術集会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター
    • 年月日
      2012-07-04
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] A novel gene regulation system to cancer-specific in intracellular signal for safe gene therapy2012

    • 著者名/発表者名
      Chan Woo Kim
    • 学会等名
      The 1st CMS (Center of Molecular Systems) International Workshop for Young Chemists
    • 発表場所
      九州大学 伊都キャンパス
    • 年月日
      2012-06-07
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.chem.kyushu-u.ac.jp/~katayama/

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.chem.kyushu-u.ac.jp/~katayama/

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書

URL: 

公開日: 2013-04-25   更新日: 2024-03-26  

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