NAFLD/NASH治療に向けた有機-無機ハイブリット核酸送達システムの開発

• 研究課題/領域番号: 21K18064
• 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: 東京工業大学
• 研究代表者: 中川 泰宏 東京工業大学, 物質理工学院, 助教 (90831264)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2021年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
• キーワード: 水酸アパタイト / DDS / 高分子 / NASH / 免疫寛容 / HAp / 核酸医薬 / ナノテクノロジー

研究開始時の研究の概要

非アルコール性脂肪性肝疾患(NAFLD)/非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)は先進国における患者数増加が報告されており、進行すると肝硬変を誘導する基礎疾患である。申請者は、優れた核酸担持・エンドソーム脱出能を有する中空水酸アパタイト(HAp)ナノ粒子を、肝実質細胞特異性のあるガラクトースポリマーで被覆し、ガラクトースポリマーの肝実質細胞特異性とHApの核酸担持・エンドソーム脱出能を両立した核酸医薬送達キャリアを作製できると考えた。具体的には、肝細胞に特異的に吸着・貪食されるガラクトースポリマーを粒径50nm程度の中空HApナノ粒子に修飾することで、核酸医薬の肝実質細胞への送達を目指す。

研究成果の概要

非アルコール性脂肪性肝疾患(NAFLD)/非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)は先進国における患者数増加が報告されており、進行すると肝硬変を誘導する基礎疾患である。優れた核酸担持能を有する中空水酸アパタイト(HAp)ナノ粒子を中空状に加工し、肝実質細胞特異性のあるガラクトースポリマーで被覆し、ガラクトースポリマーの肝実質細胞特異性とHApの核酸担持・エンドソーム脱出能を両立した核酸医薬送達キャリアを作製できると考えた。具体的には、肝細胞に特異的に吸着・貪食されるガラクトースポリマーを粒径200nm程度の中空HApナノ粒子に修飾することで、核酸医薬の肝実質細胞への送達を目指す。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、優れた核酸担持容量・核酸保護機能・エンドソーム脱出機能を持った中空ナノHAp、生体適合・肝細胞送達ブロックとHAp吸着ブロックからなるジブロック共重合体をそれぞれ設計した。これらの複合体に、NASHの治療に向けたIL-11 siRNAを搭載することで、効果的なNASH治療法の開発を目指す。本研究の独自性はナノスケールで形態が制御されたHAp中空ナノ粒子の設計と、高分子材料を用いたHAp表面の機能化技術である。

研究成果

• [雑誌論文] Block catiomers with flanking hydrolyzable tyrosinate groups enhance in vivo mRNA delivery via マ?窶苫? stacking-assisted micellar assembly (2023)
  • 著者名/発表者名: Wenqian Yang, Takuya Miyazaki, Yasuhiro Nakagawa, Eger Boonstra, Keita Masuda, Yuki Nakashima, Pengwen Chen, Lucas Mixich, Kevin Barthelmes, Akira Matsumoto, Peng Mi, Satoshi Uchida, Horacio Cabral
  • 雑誌名: Science and technology of advanced materials 巻: 24 号: 1 ページ: 2170164-2170164
  • DOI: 10.1080/14686996.2023.2170164
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Polymeric micelles effectively reprogram the tumor microenvironment to potentiate nano-immunotherapy in mouse breast cancer models (2022)
  • 著者名/発表者名: Panagi M, Mpekris F, Chen P, Voutouri C, Nakagawa Y, Martin J D., Hiroi T, Hashimoto H, Demetriou P, Pierides C, Samuel R, Stylianou A, Michael C, Fukushima S, Georgiou P, Papageorgis P, Papaphilippou P Ch., Koumas L, Costeas P, Ishii G, Kojima M, Kataoka K, Cabral H, Stylianopoulos T
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 13 号: 1
  • DOI: 10.1038/s41467-022-34744-1
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] pH-responsive release of anesthetic lidocaine derivative QX-OH from mesoporous silica nanoparticles mediated by ester bonds (2022)
  • 著者名/発表者名: Takahashi Ken、Nakagawa Yasuhiro、Sato Yu、Wakita Ryo、Shigeru Maeda、Ikoma Toshiyuki
  • 雑誌名: Journal of Drug Delivery Science and Technology 巻: 78 ページ: 103977-103977
  • DOI: 10.1016/j.jddst.2022.103977
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optical Absorption Spectra of Star-Shaped Au-Ag Nanoparticles by Discrete Dipole Approximation Calculation Considering Highly Symmetrical Models (2022)
  • 著者名/発表者名: Aida Yuta、Nakagawa Yasuhiro、Kishi Tetsuo、Ikoma Toshiyuki
  • 雑誌名: Plasmonics 巻: 18 号: 1 ページ: 299-310
  • DOI: 10.1007/s11468-022-01764-y
  • 査読あり
• [雑誌論文] Microglial Immunoregulation by Apoptotic Cellular Membrane Mimetic Polymeric Particles (2022)
  • 著者名/発表者名: Nakagawa Yasuhiro、Lee Jeonggyu、Liu Yihua、Abbasi Saed、Hong Taehun、Cabral Horacio、Uchida Satoshi、Ebara Mitsuhiro
  • 雑誌名: ACS Macro Letters 巻: 11 号: 2 ページ: 270-275
  • DOI: 10.1021/acsmacrolett.1c00643
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Mechanically interlocked molecular architectures of valinomycin as cancer targeted prodrugs (2022)
  • 著者名/発表者名: Tachihara Yoshihiro、Nakagawa Yasuhiro、Miyazaki Takuya、Anraku Yasutaka、Cabral Horacio
  • 雑誌名: Nano Select 巻: - 号: 8 ページ: 1242-1251
  • DOI: 10.1002/nano.202100368
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Fabrication of mechanically robust bilayer membranes of hydroxyapatite/collagen composites (2021)
  • 著者名/発表者名: Irawan Vincent、Kajiwara Daichi、Nakagawa Yasuhiro、Ikoma Toshiyuki
  • 雑誌名: Materials Letters 巻: 291 ページ: 129514-129514
  • DOI: 10.1016/j.matlet.2021.129514
  • 査読あり
• [雑誌論文] Recent advances in bioprinting technologies for engineering different cartilage-based tissues (2021)
  • 著者名/発表者名: Agarwal Tarun、Chiesa Irene、Presutti Dario、Irawan Vincent、Vajanthri Kiran Yellappa、Costantini Marco、Nakagawa Yasuhiro、Tan Sheri-Ann、Makvandi Pooyan、Zare Ehsan Nazarzadeh、Sharifi Esmaeel、De Maria Carmelo、Ikoma Toshiyuki、Maiti Tapas Kumar
  • 雑誌名: Materials Science and Engineering: C 巻: 123 ページ: 112005-112005
  • DOI: 10.1016/j.msec.2021.112005
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Mechanical anisotropy and fracture mode of binder jetting 3D printed calcium sulfate moldings (2021)
  • 著者名/発表者名: Hamano Ryohei、Nakagawa Yasuhiro、Irawan Vincent、Ikoma Toshiyuki
  • 雑誌名: Applied Materials Today 巻: 25 ページ: 101160-101160
  • DOI: 10.1016/j.apmt.2021.101160
  • 査読あり
• [学会発表] Study on the interaction of immune cells with apoptotic cell membrane mimetic surface (2023)
  • 著者名/発表者名: Y. Nakagawa
  • 学会等名: 1st Material Symbiosis International symposium
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Enhancement of Radiosensitization in Bi(III):Eu(III) co-substituted Hydroxyapatite Nanocrystals for Cancer Theranostics (2023)
  • 著者名/発表者名: G. M. Quindoza, Y. Nakagawa and T. Ikoma
  • 学会等名: 13 th Multidisciplinary International Student Workshop
  • 国際学会
• [学会発表] Morphological response of cells to geometrical confinement and mechanical stimuli (2023)
  • 著者名/発表者名: Kun Fang, Stefan Muller, Motoki Ueda, Takashi Ushida, Toshiyuki Ikoma, Yoshihiro Ito
  • 学会等名: 13 th Multidisciplinary International Student Workshop
  • 国際学会
• [学会発表] 星形Au-Agナノ粒子の光熱変換による 化学温熱併用がん治療に関する研究 (2023)
  • 著者名/発表者名: 會田雄大, 中川泰宏, 岸哲夫, 生駒 俊之
  • 学会等名: 日本セラミックス協会 2023年年会
• [学会発表] ガンマ線照射により銀ナノ粒子を担持させた アパタイト/コラーゲン複合多孔体の作製 (2023)
  • 著者名/発表者名: 樋口 耀星、生駒 俊之、中川 泰宏
  • 学会等名: 日本セラミックス協会 2023年年会
• [学会発表] 化学温熱併用がん治療を目指した光熱変換機能を有する 星形Au-Agナノ粒子の形態制御と表面修飾 (2023)
  • 著者名/発表者名: 會田雄大, 中川泰宏, 岸哲夫, 生駒 俊之
  • 学会等名: 2023年 第70回応用物理学会 春季学術講演会
• [学会発表] Apoptotic Cell Membrane Mimetic Polymeric Particles for Microglial Immunoregulation (2022)
  • 著者名/発表者名: Y. Nakagawa, J. Lee, Y. Liu, S. Abbasi, T. Hong, H. Cabra, S. Uchida, and *M. Ebara
  • 学会等名: International Union of Materials Research Societies
  • 国際学会
• [学会発表] ウィルス吸着表面の構築を目指したホウ素含有 リン酸ポリマーによる水酸アパタイト表面修飾 (2022)
  • 著者名/発表者名: 中川 泰宏, 劉 宇涵, 生駒 俊之
  • 学会等名: 第35回秋季シンポジウム
• [学会発表] 物質共生の実現を目指した バイオ(ミメティック)ポリマーの設計 (2022)
  • 著者名/発表者名: 中川 泰宏
  • 学会等名: 第184 回東海高分子研究会講演会
  • 招待講演
• [学会発表] 溶融冷却法による SrMg2(PO4)2: Eu(II)の単結晶作製と構造解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 佐藤 耀敬, 中川 泰宏, 武田 博明, 生駒 俊之
  • 学会等名: 日本セラミックス協会 2022年年会
• [学会発表] グルコン酸カルシウムを用いた球状水酸アパタイト粒子の作製 (2022)
  • 著者名/発表者名: 戸田 陽子, 中川 泰宏, 生駒 俊之
  • 学会等名: 日本セラミックス協会 2022年年会
• [学会発表] 表面改質 NASICON 型リン酸ハフニウムの合成と放射線増感剤への応用 (2022)
  • 著者名/発表者名: 中川 泰宏, 石栄 智貴, 生駒 俊之
  • 学会等名: 日本セラミックス協会 2022年年会
• [学会発表] Characteristics of Hydroxyapatite Microparticles Bound with Virus Capture Polymer (2022)
  • 著者名/発表者名: Yuhan Liu, Yasuhiro Nakagawa, Toshiyuki Ikoma
  • 学会等名: つくば医工連携フォーラム2022
• [学会発表] 光熱治療へむけた星形 Au-Ag ナノ粒子の形態と光応答性の評価 (2022)
  • 著者名/発表者名: 會田 雄大, 中川 泰宏, 生駒 俊之
  • 学会等名: つくば医工連携フォーラム2022
• [学会発表] がんの放射線治療のための標的指向性リン酸ハフニウムナノ粒子の作製 (2022)
  • 著者名/発表者名: 石栄 智貴, 中川 泰宏, 生駒 俊之
  • 学会等名: つくば医工連携フォーラム2022
• [学会発表] がんセラノスティクスに向けた Bi(III) /Eu(III) 置換水酸アパタイトナノ結晶の作製 (2022)
  • 著者名/発表者名: 中川 泰宏, 松本 健太, 生駒 俊之
  • 学会等名: つくば医工連携フォーラム2022
• [学会発表] セラノスティクス実現に向けたBi(III)とEu(III)を置換した水酸アパタイトナノ結晶の作製 (2021)
  • 著者名/発表者名: 中川 泰宏, 松本 健太, 生駒 俊之
  • 学会等名: 第28回次世代医工学研究会
• [学会発表] セラノスティクス実現に向けたBi(III)とEu(III)を置換した水酸アパタイトナノ結晶の作製 (2021)
  • 著者名/発表者名: 中川 泰宏, 松本 健太, 生駒 俊之
  • 学会等名: 公益社団法人日本セラミックス協会 第34回秋季シンポジウム
• [学会発表] アミノ基修飾した水酸アパタイトナノ結晶の合成 (2021)
  • 著者名/発表者名: 古庄 陵真, 中川 泰宏, 生駒 俊之
  • 学会等名: 公益社団法人日本セラミックス協会 第34回秋季シンポジウム
• [学会発表] Eu添加量によるSrMg2(PO4)2: Eu(II)の発光特性の変化 (2021)
  • 著者名/発表者名: 佐藤 耀敬, 中川 泰宏, 生駒 俊之
  • 学会等名: 公益社団法人日本セラミックス協会 第34回秋季シンポジウム
• [学会発表] グルコン酸カルシウムを用いた中空アパタイト粒子の作製 (2021)
  • 著者名/発表者名: 戸田 陽子, 中川 泰宏, 生駒 俊之
  • 学会等名: 公益社団法人日本セラミックス協会 第34回秋季シンポジウム
• [学会発表] Gamma-ray Irradiation as a Novel Crosslinking Method for Collagen: A Study on Dose Dependent Effect for Collagen Membrane and its Crosslinking Mechanism (2021)
  • 著者名/発表者名: Elenna Fariel, Yasuhiro Nakagawa, and Toshiyuki Ikoma
  • 学会等名: MATERIALS RESEARCH MEETING 2021
  • 国際学会
• [学会発表] Preparation of Bi:Ln co-substituted Hydroxyapatite Nanocrystals via Hydrothermal Method for Cancer Theranostic ApplicationsPreparation of Bi:Ln co-substituted Hydroxyapatite Nanocrystals via Hydrothermal Method for Cancer Theranostic Applications (2021)
  • 著者名/発表者名: Gerardo Martin III Quindoza, Yasuhiro Nakagawa, and Toshiyuki Ikoma
  • 学会等名: MATERIALS RESEARCH MEETING 2021
  • 国際学会
• [学会発表] Application of silica-coated star-shaped Au-Ag nanoparticles modified with azo compounds to DDS (2021)
  • 著者名/発表者名: Aida Yuta, Yasuhiro Nakagawa, and Toshiyuki Ikoma
  • 学会等名: MATERIALS RESEARCH MEETING 2021
  • 国際学会
• [学会発表] Surface Engineered Bi(III) and Eu(III) Co doped Hydroxyapatite Nanocrystals for Cancer Theranostics (2021)
  • 著者名/発表者名: Yasuhiro Nakagawa, Kenta Matsumoto, and Toshiyuki Ikoma.
  • 学会等名: MATERIALS RESEARCH MEETING 2021
  • 国際学会
• [学会発表] Bi(III) and Eu(III) Co-doped Hydroxyapatite Nanocrystals for Gamma-ray Based Cancer Theranostics (2021)
  • 著者名/発表者名: Yasuhiro Nakagawa, Kenta Matsumoto, and Toshiyuki Ikoma.
  • 学会等名: 第8回アジアバイオマテリアル学会
  • 国際学会
• [学会発表] Strength improvement by alumina slurry impregnation method of alumina sintered body manufactured by 3D printer (2021)
  • 著者名/発表者名: Naoto Sakimura, Ryohei Hamano, Yasuhiro Nakagawa, and Toshiyuki Ikoma
  • 学会等名: The Twelfth International Conference on the Science and Technology for Advanced Ceramics
  • 国際学会
• [学会発表] Mechanical properties of 3D printed alumina by slurry infiltration using metal ions (2021)
  • 著者名/発表者名: Ryota Taguchi, Naoto Sakimura, Ryohei Hamano, Yasuhiro Nakagawa, and Toshiyuki Ikoma.
  • 学会等名: The Twelfth International Conference on the Science and Technology for Advanced Ceramics
  • 国際学会
• [学会発表] Interfacial Interaction between Phosphate-Based Polymers and Silver-Hydroxyapatite Microparticles (2021)
  • 著者名/発表者名: Yuhan Liu, Yasuhiro Nakagawa, and Toshiyuki Ikoma
  • 学会等名: The Twelfth International Conference on the Science and Technology for Advanced Ceramics
  • 国際学会
• [学会発表] Effects of hafnium phosphate compounds on cells in radiation therapy (2021)
  • 著者名/発表者名: Tomoki Ishie, Yasuhiro Nakagawa, and Toshiyuki Ikoma.
  • 学会等名: The Twelfth International Conference on the Science and Technology for Advanced Ceramics
  • 国際学会
• [学会発表] Study on the Morphological Control of Silver Nanoparticles on the Surface of Hydroxyapatite Particles (2021)
  • 著者名/発表者名: Yuta Aida, Yasuhiro Nakagawa, Masayuki Kyomoto, and Toshiyuki Ikoma.
  • 学会等名: The Twelfth International Conference on the Science and Technology for Advanced Ceramics
  • 国際学会
• [学会発表] Phosphorylcholine-installed polymers target pancreatic tumors through their exacerbated lipid metabolism (2021)
  • 著者名/発表者名: Taehun Hong, Takuya Miyazaki, Kazunori Igarashi, Chen Pengwen, Keita Masuda, Yasuhiro Nakagawa, Yu Matsumoto, Tatsuya Yamasoba, and Horacio Cabral.
  • 学会等名: The Twelfth International Conference on the Science and Technology for Advanced Ceramics
  • 国際学会
• [学会発表] Synthesis and characterization of Hydroxyapatite Hollow Nanoparticles for DNA Delivery Vehicles (2021)
  • 著者名/発表者名: Yasuhiro Nakagawa, Sakurako Nishikori, Koji Moriya, Toshiaki Tanaka, and Toshiyuki Ikoma.
  • 学会等名: The Twelfth International Conference on the Science and Technology for Advanced Ceramics
  • 国際学会