Reticuloendothelial system blockade by PEG-oligo(amino acid) block copolymers: A strategy for functional tuning of nanomedicine pharmacokinetics

• 研究課題/領域番号: 18K18393
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分90120:生体材料学関連
• 研究機関: 公益財団法人川崎市産業振興財団(ナノ医療イノベーションセンター)
• 研究代表者: ディリサラ アンジャネユル 公益財団法人川崎市産業振興財団(ナノ医療イノベーションセンター), ナノ医療イノベーションセンター, 研究員 (70794353)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2018年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: RES blockade / PEG coating to liver / Two-arm-PEG-peptide / Bile clearance / Retargeting nanomedicine / Reticuloendothelium / Sinusoidal wall / Two-arm-PEG-OligoLysine / Liver blockade / Single arm PEG-OLys / Double arm PEG-OLys / PEG-oligo(amino acid)

研究成果の概要

肝類洞壁細胞による非特異的な物質排除機構は、ナノメディシンを全身投与する際に大きな問題となる。本研究では、1本鎖もしくは2本鎖PEGを結合したオリゴリシン(PEG-OligoLys)により肝類洞壁を被覆することで問題の解決を試みた。実際にPEG-OligoLysは肝類洞壁を選択的に被覆できた。興味深いことに、1本鎖PEG-OligoLysが長時間類洞壁を被覆し続けたのに対し、2本鎖PEG-OligoLysは数時間以内に類洞壁から剥がれ胆汁に排泄された。2本鎖PEG-OligoLysを用いた類洞壁被覆により、肝類洞壁細胞によるウイルスベクターおよび非ウイルス遺伝子ベクターの捕捉を回避できた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

Our transient and selective stealth coating strategy is expected to (i) improve the efficacy of gene therapy drugs, (ii) reduce the dose required to obtain therapeutic outcomes, and (iii) decrease dose-related toxicities, which ultimately lead to the reduction of the medical cost of nanomedicines.

研究成果

• [雑誌論文] mRNA loading into ATP-responsive polyplex micelles with optimal density of phenylboronate ester crosslinking to balance robustness in the biological milieu and intracellular translational efficiency (2021)
  • 著者名/発表者名: Yoshinaga Naoto、Uchida Satoshi、Dirisala Anjaneyulu、Naito Mitsuru、Osada Kensuke、Cabral Horacio、Kataoka Kazunori
  • 雑誌名: Journal of Controlled Release 巻: 330 ページ: 317-328
  • DOI: 10.1016/j.jconrel.2020.12.033
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Co-encapsulation of Cas9 mRNA and guide RNA in polyplex micelles enables genome editing in mouse brain (2021)
  • 著者名/発表者名: S. Abbasi, S. Uchida, K. Toh, T.A. Tockary, A. Dirisala, K. Hayashi, S. Fukushima, K. Kataoka
  • 雑誌名: J. Control. Release 巻: 332 ページ: 260-268
  • DOI: 10.1016/j.jconrel.2021.02.026
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Transient stealth coating of liver sinusoidal wall by anchoring two-armed PEG for retargeting nanomedicines (2020)
  • 著者名/発表者名: Dirisala Anjaneyulu、Uchida Satoshi、Toh Kazuko、Li Junjie、Osawa Shigehito、Tockary Theofilus A.、Liu Xueying、Abbasi Saed、Hayashi Kotaro、Mochida Yuki、Fukushima Shigeto、Kinoh Hiroaki、Osada Kensuke、Kataoka Kazunori
  • 雑誌名: Science Advances 巻: 6 号: 26
  • DOI: 10.1126/sciadv.abb8133
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Dual-Sensitive Nanomicelles Enhancing Systemic Delivery of Therapeutically Active Antibodies Specifically into the Brain (2020)
  • 著者名/発表者名: Jinbing Xie, Daniel Gonzalez-Carter, Theofilus A. Tockary, Noriko Nakamura, Yonger Xue, Makoto Nakakido, Hiroki Akiba, Anjaneyulu Dirisala, Xueying Liu, Kazuko Toh, Tao Yang, Zengtao Wang, Shigeto Fukushima, Junjie Li, Sabina Quader, Kouhei Tsumoto, Takanori Yokota, Yasutaka Anraku*, and Kazunori Kataoka
  • 雑誌名: ACS Nano 巻: - 号: 6 ページ: 6729-6742
  • DOI: 10.1021/acsnano.9b09991
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Targeting nanoparticles to the brain by exploiting the blood-brain barrier impermeability to selectively label the brain endothelium (2020)
  • 著者名/発表者名: Daniel Gonzalez-Carter, Xueying Liu, Theofilus A Tockary, Anjaneyulu Dirisala , Kazuko Toh , Yasutaka Anraku , Kazunori Kataoka
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci U S A . 巻: 117 (32) 号: 32 ページ: 19141-19150
  • DOI: 10.1073/pnas.2002016117
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Precise tuning of disulfide crosslinking in mRNA polyplex micelles for optimizing extracellular and intracellular nuclease tolerability. (2019)
  • 著者名/発表者名: A. Dirisala, S. Uchida, T. A. Tockary, N. Yoshinaga, J. Li, S. Osawa, L. Gorantla, S. Fukushima, K. Osada, K. Kataoka
  • 雑誌名: J. Drug Target. 巻: 印刷中 号: 5-6 ページ: 670-680
  • DOI: 10.1080/1061186x.2018.1550646
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Single-stranded DNA-packaged polyplex micelle as adeno-associated-virus-inspired compact vector to systemically target stroma-rich pancreatic cancer. (2019)
  • 著者名/発表者名: T. A. Tockary, W. Foo, A. Dirisala, Q. Chen, S. Uchida, S. Osawa, Y. Mochida, X. Liu, H. Kinoh, H. Cabral, K. Osada, K. Kataoka
  • 雑誌名: ACS Nano 巻: 13 号: 11 ページ: 12732-12742
  • DOI: 10.1021/acsnano.9b04676
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Precise tuning of disulphide crosslinking in mRNA polyplex micelles for optimising extracellular and intracellular nuclease tolerability. (2019)
  • 著者名/発表者名: Dirisala A, Uchida S, Tockary TA, Yoshinaga N, Li J, Osawa S, Gorantla L, Fukushima S, Osada K, Kataoka K.
  • 雑誌名: J Drug Target 巻: 27
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Liver sinusoidal blockade by poly(ethylene glycol)-oligo(amino acid) block copolymers for tuning pharmacokinetics of NanoMedicine (2019)
  • 著者名/発表者名: Anjaneyulu Dirisala, Satoshi Uchida, Kazuko Toh, Shigehito Osawa, Kotaro Hayashi, Kazunori Kataoka
  • 学会等名: 2019 International Symposium on Nanotechnology
  • 国際学会
• [学会発表] Liver sinusoidal blockade by poly(ethylene glycol)－oligo(amino acid) block copolymers for tuning pharmacokinetics of NanoMedicine (2019)
  • 著者名/発表者名: Anjaneyulu Dirisala, Satoshi Uchida, Kazuko Toh, Shigehito Osawa, Kotaro Hayashi, Kazunori Kataoka
  • 学会等名: The 12th Annual Symposium on Nanotechnology
  • 国際学会
• [学会発表] Effect of poly(ethylene glycol) molecular weight for overcoming liver sinusoidal barrier towards prolonged circulation activity of polyplex micelles (2018)
  • 著者名/発表者名: Dirisala Anjaneyulu, Kensuke Osada, Kazuko Toh, Theofilus A. Tockary, Satoshi Uchida, Horacio Cabral, Kazunori Kataoka
  • 学会等名: The 12th SPSJ International Polymer Conference
  • 国際学会
• [産業財産権] Composition controlling pharmacokinetics in the body (2020)
  • 発明者名: Kazunori Kataoka et al
  • 権利者名: Kazunori Kataoka et al
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2020
  • 外国
• [産業財産権] 体内における薬物動態を制御する組成物 (2019)
  • 発明者名: 片岡 一則 et al.,
  • 権利者名: 片岡 一則 et al.,
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2019
  • 外国
• [産業財産権] 体内における薬物動態を制御する組成物 (2019)
  • 発明者名: Kataoka K, et al.,
  • 権利者名: 川崎市産業振興財団
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2019
  • 外国