ナノ粒子を用いた遺伝子治療法の開発

• 研究課題/領域番号: 16659279
• 研究種目: 萌芽研究
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 小児科学
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 原 寿郎 九州大学, 大学院医学研究院, 教授 (40150445)
• 研究分担者: 片山 佳樹 九州大学, 大学院工学研究院, 教授 (70284528) ; 村田 正治 九州大学, 大学院工学研究院, 助手 (30304744) ; 酒井 康成 九州大学, 大学病院, 助手 (10380396)
• 研究期間 (年度): 2004 – 2005
• 研究課題ステータス: 完了 (2005年度)
• 配分額: 3,200千円 (直接経費: 3,200千円); 2005年度: 1,600千円 (直接経費: 1,600千円); 2004年度: 1,600千円 (直接経費: 1,600千円)
• キーワード: ナノ粒子 / 遺伝子修復 / 核内移行シグナル / スプライシング / 修飾オリゴヌクレオチド / 核移行シグナル

研究概要

目的:核内へのオリゴヌクレオチド送達を効率化させるナノ粒子を開発し,標的遺伝子の変異修復またはスプライシング反応への介入を目的とする遺伝子治療への基盤技術を確立する.
方法:SV40ラージT抗原由来の核内移行シグナル(NLS)と同一配列のペプチド(-PKKRKV)を付加させたN-イソプロピルアクリルアミド(NIPAA)を化学合成した.NLS-NIPAAとDNA両者を水溶液中で適当な混合比で混和させると径数十nmの複合体(ナノ粒子)を形成する.今回,NLS付加型NIPAAとオリゴヌクレオチド(ONT)を様々な重量比で混合させ,HeLa細胞に導入した.FITCでラベルした25-mer ONTの核内移行効率について蛍光顕微鏡を用いて観察し,2'-O-メチルRNAなどの修飾ONT導入後のアンチセンス(Bcl-xL/SプレmRNAの択一的スプライシング介入)効果についてはRT-PCRを行い,それぞれ市販のリポフェクション試薬との効率の差異を評価した.
結果:窒素/リン酸比0.5-3でFITCラベルONTの細胞内集積が極大を示した.FITCシグナルの核内集積レベル(0.593±0.0706)は,従来のリポフェクション法(0.323±0.0585)を有意に上回っていた(平均値1.83倍;p<0.001).しかしながらBcI-xL/SプレmRNAの択一的スプライシング反応の介入効率については,リポフェクション法が有効であった.
考察:NLS付加型NIPAAはDNAとの親和性が高い一方,細胞内で容易にDNAと解離しないことが今回の結果の原因と考えられた.現在,細胞内環境でDNAと解離する新規の核内送達キャリアーを開発中である.また本研究の過程で得られた,新たな遺伝子導入法に関する知見を国際雑誌に報告した(Sakai et al.,J Biotechnol,2006).

研究成果

• [雑誌論文] A novel transfection method for mammalian cells using gas plasma (2006)
  • 著者名/発表者名: Sakai Y, et al.
  • 雑誌名: J Biotechnol 121・13 ページ: 299-308
• [雑誌論文] Benign convulsion with mild gastroenteritis and benign familial infantile seizure (2006)
  • 著者名/発表者名: Sakai Y, et a1.
  • 雑誌名: Epilepsy Res. 68・3 ページ: 269-271
• [雑誌論文] The GT to GC single nucleotide polymorphism at the beginning of an alternative exon 2C of human MTH1 gene confers an amino terminal extension that functions as a mitochondrial targeting signal. (2006)
  • 著者名/発表者名: Sakai Y, et a1.
  • 雑誌名: J Mol Med (in press)
• [雑誌論文] A novel R275X mutation of the SLC25A15 gene in a Japanese patient with the HHH syndrome. (2006)
  • 著者名/発表者名: Torisu H. et al.
  • 雑誌名: Brain Dev. (in press)
• [雑誌論文] Persistent diffusion abnormalities in the brainstem of three children with mitochondrial diseases (2006)
  • 著者名/発表者名: Sakai Y, et al.
  • 雑誌名: AJNR Am J Neuroradiol (in press)
• [雑誌論文] Gene expression profiles in peripheral blood mononuclear cells from patients with subacute sclerosing panencephalitis using oligonucleotide microarrays. (2005)
  • 著者名/発表者名: Takemoto M, et al.
  • 雑誌名: J Neurovirol 11・3 ページ: 299-305
• [雑誌論文] Association of vascular endothelial growth factor (VEGF) and VEGF receptor gene polymorphisms with coronary artery lesions of Kawasaki disease (2004)
  • 著者名/発表者名: Kariyazono et al.
  • 雑誌名: Pediatric Research 56 ページ: 953-959
• [雑誌論文] Microarray analysis of human milk cells : persistent high expression of osteopontin during the lactation period. (2004)
  • 著者名/発表者名: Nagatomo et al.
  • 雑誌名: Clinical Experimental Immunology 138 ページ: 46-53
• [雑誌論文] CD25+CD4+ regulatory T cells in patients with Kawasaki disease. (2004)
  • 著者名/発表者名: Furuno et al.
  • 雑誌名: Journal of Pediatrics. 145 ページ: 385-390
• [雑誌論文] Th1 and Th2 cytokine production is suppressed at the level of transcriptional regulation in Kawasaki disease. (2004)
  • 著者名/発表者名: Kimura et al.
  • 雑誌名: Clinical Experimental Immunology 37 ページ: 444-449
• [雑誌論文] Intracellular Signal-Responsive Gene Carrier for Cell-Specific Gene Expression (2004)
  • 著者名/発表者名: Kawamura at al.
  • 雑誌名: Biomacromolecules (印刷中)
• [雑誌論文] Mass-Tag Technology for Monitoring of Protein Kinase Activity Using Mass Spectrometry (2004)
  • 著者名/発表者名: Sonoda et al.
  • 雑誌名: Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters 14 ページ: 847-850
• [図書] 小児の成長・小児の発達:標準小児科学第6版 (2006)
  • 著者名/発表者名: 原 寿郎
  • 出版者: 医学書院(in press)