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陽電荷を有する修飾核酸の合成と特性評価-細胞内移行性獲得に向けた分子戦略-

研究課題

研究課題/領域番号 20J10308
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
審査区分 小区分37010:生体関連化学
研究機関大阪大学

研究代表者

堀江 直宏  大阪大学, 薬学研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2020-04-24 – 2022-03-31
研究課題ステータス 採択後辞退 (2021年度)
配分額 *注記
1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
2021年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2020年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワード人工核酸 / オリゴヌクレオチド / 結晶構造解析
研究開始時の研究の概要

本研究では、核酸医薬の開発において求められる細胞内移行性の改善を目的として、陽電荷を有する核酸誘導体:グアニジン架橋型核酸『GuNA』を元に新規人工核酸を開発することにある。そのために、本年度はまずグアニジノ基上に置換基を導入したGuNA誘導体『GuNA[R]』を導入したオリゴ核酸の細胞内移行性を評価することで、置換基導入による影響を精査する。また、細胞内移行性の向上が期待されるトリプトファンやヒスチジン等アミノ酸側鎖を置換基として導入することで、細胞内移行性および薬効のさらなる改善を試みる。

研究実績の概要

【研究目的】
当研究室が開発した糖部グアニジン架橋型核酸『GuNA』は陽電荷を持つグアニジノ基がオリゴ核酸全体の電荷を中和することで相補的な核酸との結合能や細胞内移行性を改善することが知られている。本研究ではGuNAのグアニジノ基に置換基を導入した誘導体を各種合成し、置換基導入における結合能や細胞内移行性への影響を精査した。これにより、核酸医薬へと応用可能な優れた置換基改変GuNA誘導体の創成を目指した。
【研究結果】
4種類の一置換型GuNA誘導体(GuNA[R]、R=Me、Et、iPr、tBu)と2種類の二置換型GuNA誘導体(GuNA[R,R’]、[R,R’]=[Me,Me],[Me,tBu])の合成を達成した。これらを導入したオリゴ核酸の細胞内移行性を評価したところ、置換基の導入が細胞内移行性を低下させる可能性が示唆された。これはグアニジノ基と細胞膜との相互作用が脂溶性置換基の導入により妨げられたことが要因であると考えられる。一方、相補的な核酸との結合能を評価したところ、置換基の嵩高さが増すに従い結合能が大幅に向上することが判明した。この結合能の向上に関してより詳細なメカニズムを探るため、核酸二重鎖の結晶構造解析を行なったところ、嵩高い脂溶性置換基が核酸塩基部の近傍に存在し、またこの特有の構造によりグアニジノ基と核酸塩基間に新たな水素結合が形成されていることが分かった。以上の結果から、GuNAグアニジノ基上の脂溶性置換基の導入は細胞内移行性を妨げるものの、結合能においては非常に有利に働くことが分かった。これにより今回合成したGuNA誘導体が核酸医薬へと応用可能な優れた人工核酸であることを明確に示した。

現在までの達成度 (段落)

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

今後の研究の推進方策

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

報告書

(1件)
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (1件)

すべて 2021

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件)

  • [雑誌論文] Synthesis and properties of oligonucleotides modified with an N-methylguanidine-bridged nucleic acid (GuNA[Me]) bearing adenine, guanine, or 5-methylcytosine nucleobases2021

    • 著者名/発表者名
      Horie Naohiro、Yamaguchi Takao、Kumagai Shinji、Obika Satoshi
    • 雑誌名

      Beilstein Journal of Organic Chemistry

      巻: 17 ページ: 622-629

    • DOI

      10.3762/bjoc.17.54

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス

URL: 

公開日: 2020-07-07   更新日: 2024-03-26  

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