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安全性の高いがん細胞選択的核酸医薬システムの創成

研究課題

研究課題/領域番号 16J06422
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 高分子・繊維材料
研究機関東北大学

研究代表者

菅井 祥加  東北大学, 理学研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2016-04-22 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
1,300千円 (直接経費: 1,300千円)
2017年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
2016年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
キーワードがん / 核酸医薬 / 膜透過性ペプチド / オリゴアルギニン / マトリックスメタロプロテアーゼ / ポリエチレングリコロール / 薬剤送達 / 人工核酸 / アルギニン / ポリエチレングリコール
研究実績の概要

がんは、罹患数・死亡数ともに上位を占める疾患であり、その安全な治療法の確立は未だ重要な課題である。本研究では、がん細胞選択的膜透過性を有する分子送達キャリアとがん細胞選択的薬効発現特性を有する人工核酸を組み合せた、二重のがん選択性を有する安全性の高い核酸医薬システムを構築することを目指した。本年度は、昨年度に新規開発した、がん細胞選択的分子送達キャリアである、マトリックスメタロプロテアーゼ(MMP)応答型ポリエチレングリコール(PEG)複合化オリゴアルギニン(Arg)の詳細な機能評価に取り組んだ。本分子は、MMP基質を介してオリゴArgとPEGを連結することでPEGによるオリゴArg由来の細胞膜透過機能の抑制を期待し、MMPが高発現するがん細胞付近においてはMMP基質の分解に伴うPEG解離に基づく細胞膜透過機能の回復を期待した分子設計となっている。既に得られた定性的評価に加えて、MMPによる基質切断反応の速度論的解析や、PEG化による表面電荷変化に関する検討、さらには三次元細胞培養系を用いた細胞内取り込みの評価を行った。その結果、設計した分子送達キャリアが、MMPによって細胞膜透過性を特異的に発現する優れた分子であることを、培養細胞レベルで実証することに成功した。続いて、この送達キャリアと当研究室提案のがん細胞選択的人工核酸との複合化について検討を試みたが、三次元細胞培養系では評価が困難なことが判明した。そこで計画を変更し、一般的な小分子に基づく抗がん剤を送達する送達キャリア-薬剤複合体を設計・評価し、新規がん細胞選択的薬剤送達キャリアの有用性を示すことに成功した。当初予定していた二重の安全性を有する核酸医薬システムの構築には至らなかったが、本研究で用いた分子送達キャリアは核酸医薬への応用も十分に期待でき、がんを標的とした核酸医薬の発展に大いに貢献できると考えられる。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Peptide Ribonucleic Acid (PRNA)-Arginine Hybrids. Effects of Arginine Residues Alternatingly Introduced to PRNA Backbone on Aggregation, Cellular Uptake, and Cytotoxicity2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroka Sugai, Ikuhiko Nakase, Seiji Sakamoto, Akihiro Nishio, Masahito Inagaki, Masaki Nishijima, Asako Yamayoshi, Yasuyuki Araki, Satoru Ishibashi, Takanori Yokota, Yoshihisa Inoue, and Takehiko Wada
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 47 ページ: 381-384

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Module Strategy for Peptide Ribonucleic Acid (PRNA)-DNA and PRNA-Peptide Nucleic Acid (PNA)-DNA Chimeras: Synthesis and Interaction of Chimeras with DNA and RNA2016

    • 著者名/発表者名
      Uematsu, R.; Inagaki, M.; Asai, M.; Sugai, H.; Maeda, Y.; Nagami, A.; Sato, H.; Sakamoto, S.; Araki, Y.; Nishijima, M.; Inoue, Y.; Wada, T
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 45 号: 3 ページ: 350-352

    • DOI

      10.1246/cl.151157

    • NAID

      130005132165

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Development of Cancer Cell Specific Drug Delivery System with MMP-Activatable PEG-decorated Oligoarginine2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroka Sugai, Moeka Matsushima, Seiji Sakamoto, Yasuyuki Araki, Asako Yamayoshi, Satoru Ishibashi, Takanori Yokota, Takehiko Wada
    • 学会等名
      日本化学会 第98春季年会 (2018)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Intracellular Delivery of Peptide Ribonucleic Acid by Oligoarginine Conjugation2017

    • 著者名/発表者名
      Hiroka Sugai, Seiji Sakamoto, Yasuyuki Araki, Takehiko Wada
    • 学会等名
      日本化学会 第97春季年会(2017)
    • 発表場所
      慶應義塾大学(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2017-03-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Development of Cancer Cell Specific Drug Delivery System Using MMP-Activatable PEG-Conjugated Oligoarginine Peptide and Its Application for MicroRNA Inhibition2017

    • 著者名/発表者名
      Hiroka Sugai, Moeka Matsushima, Seiji Sakamoto, Yasuyuki Araki, Ikuhiko Nakase, Satoru Ishibashi, Takanori Yokota, Takehiko Wada
    • 学会等名
      The 13th Annual Meeting of the Oligonucleotide Therapeutics Society
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] MMP活性型PEG複合化ペプチドを用いたがん細胞選択的薬剤送達システムの開発2017

    • 著者名/発表者名
      菅井祥加,松島萌香,坂本清志,荒木保幸,荒木保幸,中瀬生彦,石橋哲,横田隆徳,和田健彦
    • 学会等名
      第11回バイオ関連シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] MMP-9応答型PEG複合化ペプチドを用いたがん選択的細胞内送達システムの開発と核酸医薬への応用2017

    • 著者名/発表者名
      菅井祥加,松島萌香,坂本清志,荒木保幸,山吉麻子,和田健彦
    • 学会等名
      第28回万有仙台シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 細胞内導入効率の向上を目的としたアルギニン導入ペプチドリボ核酸の合成とその機能評価2016

    • 著者名/発表者名
      菅井祥加、松島萌香、中瀬生彦、坂本清志、荒木保幸、和田健彦
    • 学会等名
      第10回バイオ関連化学シンポジウム
    • 発表場所
      金沢県立音楽堂(石川県金沢市)
    • 年月日
      2016-09-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Efficient Intracellular Delivery of Peptide Ribonucleic Acids with Arginine Residues2016

    • 著者名/発表者名
      Hiroka Sugai, Ikuhiko Nakase, Seiji Sakamoto, Yasuyuki Araki, Takehiko Wada
    • 学会等名
      The 3rd CWRU-Tohoku Joint Workshop Collaboration on Data Science Engineering
    • 発表場所
      東北大学(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2016-08-09
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2016-05-17   更新日: 2024-03-26  

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