コンプレックス化の速度論に基づく環状DNAの量子化された折り畳み凝縮機構の解明

• 研究課題/領域番号: 22750098
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 高分子化学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 長田 健介 東京大学, 大学院・工学系研究科, 准教授 (10396947)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2012
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2012年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2011年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2010年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: 生体関連高分子 / DNA 凝縮 / 生体材料 / 高分子構造・物性 / ナノバイオ / 遺伝子

研究概要

高分子ミセル型遺伝子キャリアに収容されるプラスミドDNA(pDNA)の構造形成機構について検証した。これまでに明らかにしたpDNAの量子化折り畳み機構について、折り畳み数を決定する成因を明らかにすることを本研究の目的とした。構造形成プロセスに着目した実験・検証を通し、pDNAの折り畳み構造形成は、高分子の結晶化の動力学と同様に速度論によって支配されると考えると合理的に説明できることを明らかにした。折り畳み機構の理解が深化されたことによって、DNAパッケージングの本質に乗っ取った確かな遺伝子キャリア設計の指針を提供することが可能となった。

研究成果

• [雑誌論文] Bioactivepolymeric metallosomesself-assembled through blockcopolymer-metal complexation. (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Osada, H. Cabral, Y. Mochida, S. -ELee, K. Nagata, T. Matsuura, M.Yamamoto, Y. Anraku, A. Kishimura, N.Nishiyama, K. Kataoka
  • 雑誌名: J. Am.Chem. Soc. 巻: 134(32) 号: 32 ページ: 13172-13175
  • DOI: 10.1021/ja304615y
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effective transgene expression without toxicity by intraperitoneal administration of PEG-detachable polyplex micelles in mice with peritoneal dissemination (2012)
  • 著者名/発表者名: M.Kumagai, N.Nishiyama, et al.
  • 雑誌名: J.Control.Release 巻: (in press)(印刷中)(掲載確定) 号: 3 ページ: 542-551
  • DOI: 10.1016/j.jconrel.2012.03.021
  • 査読あり
• [雑誌論文] Targeted polymeric micelles for siRNA treatment of experimental cancer by intravenous injection (2012)
  • 著者名/発表者名: R. J. Christie, Y. Matsumoto, K. Miyata, T. Nomoto, S. Fukushima, K. Osada, J. Halnaut, F. Pittella, H. -J. Kim, N. Nishiyama, K. Kataoka
  • 雑誌名: ACS Nano 巻: 6(6) 号: 6 ページ: 5174-5189
  • DOI: 10.1021/nn300942b
  • 査読あり
• [雑誌論文] PEGylated polyplex with optimized PEG shielding enhances gene introduction in lungs by minimizing inflammatory responses (2012)
  • 著者名/発表者名: Uchida S
  • 雑誌名: Mol Ther 巻: 20(6) 号: 6 ページ: 1196-1203
  • DOI: 10.1038/mt.2012.20
  • 査読あり
• [雑誌論文] Homo-catiomer integration into PEGylated polyplex micelle from block-catiomer for systemic antiangiogenic gene therapy for fibrotic pancreatic tumors (2012)
  • 著者名/発表者名: Q.Chen, K.Osada, T.Ishii, M.Oba, S.Uchida, T.A.Tockary, T.Endo, Z.Ge, H.Kinoh, M.R.Kano, K.Itaka, K.Kataoka
  • 雑誌名: Biomaterials 巻: (in press) 号: 18 ページ: 4722-4730
  • DOI: 10.1016/j.biomaterials.2012.03.017
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhanced gene expression promoted by the quantized folding of pdna within polyplex micelles (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Osada, T. Shiotani, T. A. Tockary, D. Kobayashi, H. Oshima, S. Ikeda, R. J. Christie, K. Itaka, K. Kataoka
  • 雑誌名: Biomaterials 巻: 33 号: 1 ページ: 325-332
  • DOI: 10.1016/j.biomaterials.2011.09.046
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ultrasound-Mediated Gene Transfection In vitro: Enhanced Efficiency by Complexation of Plasmid DNA (2012)
  • 著者名/発表者名: (Y. Zhang), R. Tachibana, A. Okamoto, T. Azuma, A. Sasaki, K. Yoshinaka, K. Osada, K. Kataoka, S. Takagi, Y. Matsumoto
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 51 号: 7S ページ: 07GF29-07GF29
  • DOI: 10.1143/jjap.51.07gf29
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of polymer structure on micelles formed between siRNA and cationic block copolymer Comprising thiols and amidines (2011)
  • 著者名/発表者名: R. J. Christie, K. Miyata, Y. Matsumoto, T. Nomoto, D. Menasco, T.-C. Lai, M. Pennisi, K. Osada, S. Fukushima, N. Nishiyama, Y. Yamasaki, K. Kataoka
  • 雑誌名: Biomacromolecules 巻: 12(9) 号: 9 ページ: 3174-3185
  • DOI: 10.1021/bm2006714
  • 査読あり
• [雑誌論文] Combination of Chondroitin Sulfate and Polyplex Micelles from Poly(ethylene glycol)-poly{N'-[N-(2-aminoethyl)-2-aminoethyl]aspartamide} Block Copolymer for Prolonged In Vivo Gene Transfection with Reduced Toxicity (2011)
  • 著者名/発表者名: Uchida S, Itaka K, Chen Q, Osada K, Miyata K, Ishii T, Harada-Shiba M, Kataoka K
  • 雑誌名: J Control Release 巻: 2 号: 2 ページ: 296-302
  • DOI: 10.1016/j.jconrel.2011.04.026
  • 査読あり
• [雑誌論文] Polylex micelles prepared from ω-cholesteryl PEG-polycation block copolymers for systemic gene delivery (2011)
  • 著者名/発表者名: M.Oba, K.Miyata, K.Osada, R.J.Christie, M.Sanjoh, W.Li, S.Fukushima, T.Ishii, M.R.Kano, N.Nishiyama, H.Koyama, K.Kataoka
  • 雑誌名: Biomaterials 巻: 32(2) 号: 2 ページ: 652-663
  • DOI: 10.1016/j.biomaterials.2010.09.022
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhanced Endosomal Escape of siRNA-Incorporating Hybrid Nanoparticles from Calcium Phosphate and PEG-Block Charge Conversional Polymer for Efficient Gene Knockdown with Negligible Cytotoxicity (2011)
  • 著者名/発表者名: Frederico Pittella, Mingzhen Zhang, Yan Lee, Hyun Jin Kim, Theofilus Tockary, Kensuke Osada, Takehiko Ishii, Kanjiro Miyata, Nobuhiro Nishiyama, Kazunori Kataoka
  • 雑誌名: Biomaterials 巻: 32 ページ: 3106-3114
  • 査読あり
• [雑誌論文] Polyplex micelles prepared from ω-cholesteryl PEG-polycation block copolymers for systemic gene delivery (2011)
  • 著者名/発表者名: Makoto Oba, Kanjiro Miyata, Kensuke Osada, James R.Christie, Mai Sanjoh, Weidong Li, Shigeto Fukushima, Takehiko Ishii, Mitsunobu R.Kano, Nobuhiro Nishiyama, Hiroyuki Koyama, Kazunori Kataoka
  • 雑誌名: Biomaterials 巻: 32 ページ: 652-663
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantized folding of plasmid DNA condensed with block catiomer into characteristic rod structures promoting transgene efficacy (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Osada, H. Oshima, D. Kobayashi, M. Doi, M. Enoki, Y. Yamasaki, K. Kataoka
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 巻: 132 (35) 号: 35 ページ: 12343-12348
  • DOI: 10.1021/ja102739b
  • 査読あり
• [雑誌論文] Polyplex nanomicelle promotes hydrodynamic gene introduction to skeletal muscle (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Itaka, K. Osada, K. Morii, P. Kim, S. -H. Yun, K. Kataoka
  • 雑誌名: J. Control. Release 巻: 143 (1) 号: 1 ページ: 112-119
  • DOI: 10.1016/j.jconrel.2009.12.014
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantized Folding of Plasmid DNA Condensed with Block Catiomer into Characteristic Rod Structures Promoting Transgene Efficacy (2010)
  • 著者名/発表者名: Kensuke Osada, Hiroki Oshima, Daigo Kobayashi, Motoyoshi Doi, Manabu Enoki, Yuichi Yamasaki, Kazunori Kataoka
  • 雑誌名: J.Am.Chem.Soc. 巻: 132 ページ: 12343-12348
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhanced in vivo Magnetic Resonance Imaging of Tumors by PEGylated Iron-Oxide-Gold Core-Shell Nanoparticles with Prolonged Blood Circulation Properties (2010)
  • 著者名/発表者名: Michiaki Kumagai, Tridib Kumar Sarma, Horacio Cabral, Sachiko Kaida, Masaki Sekino, Nicholas Herlambang, Kensuke Osada, Mitsunobu R.Kano, Nobuhiro Nishiyama, Kazunori Kataoka
  • 雑誌名: Macromol.Rapid.Commun. 巻: 31 ページ: 1521-1528
  • 査読あり
• [学会発表] 環状DNAの折り畳みと遺伝子治療への応用 (2013)
  • 著者名/発表者名: (長田健介)、片岡一則
  • 学会等名: 第22回インテリジェント材料フォーラムシステムシンポジウム
  • 発表場所: 東京女子医科大学 先端生命医科学研究所、東京
• [学会発表] Rod or globute, that is a question (2013)
  • 著者名/発表者名: (長田健介)、片岡一則
  • 学会等名: 高分子基礎研究会 2013
  • 発表場所: 国民宿舎 仙酔島
• [学会発表] Control of pDNA packaging for gene delivery (2013)
  • 著者名/発表者名: (K. Osada), Q. Chen, T. A. Tockary, A. Dirisala, Y. Li, K. Machitani, K. Kataoka
  • 学会等名: 2nd International Conference on Biomaterials Science in Tsukuba ICBS2013
  • 発表場所: Tsukuba International Congress Center (EPOCHAL Tsukuba), Tsukuba
• [学会発表] Control of DNAPackaging and Gene ExpressionEfficiency for Gene Delivery (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Osada, K. Kataoka
  • 学会等名: 6thAnnual Symposium on Nanobiotechnology Kyoto Cell-Material Integration2012
  • 発表場所: KyotoUniversity, Kyoto, Japan
• [学会発表] Control of DNAPackaging and Gene ExpressionEfficiency for Gene Delivery (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Osada, K. Kataoka
  • 学会等名: 1stInternational Conference on EmergingAdvanced Nanomaterials (ICEAN)
  • 発表場所: Mercure Hotel,Brisbane, Queensland, Australia
• [学会発表] Enhanced Gene Expression through theQuantized Folding of plasmid DNAwithin Polyplex Micelle (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Osada, K. Itaka, K. Kataoka,
  • 学会等名: ACS Spring2012 National Meeting & Exposition
  • 発表場所: San Diego, USA
• [学会発表] ポリプレックスミセルへのpDNAパッケージング構造に与えるPEGの効果 ～ブロック/ホモ混合ポリプレックスミセルからの考察～ (2012)
  • 著者名/発表者名: (長田健介)、Q. Chen、T. Tockary、石井武彦、片岡一則
  • 学会等名: 第61回高分子学会年次大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜、神奈川県
• [学会発表] 全身投与による膵臓がん遺伝子治療を指向したブロック/ホモポリマー混合ポリプレックスミセルの構築 (2012)
  • 著者名/発表者名: (長田健介)、Q. Chen、内田智士、石井武彦、位高啓史、片岡一則
  • 学会等名: 第28回日本DDS学会学術集会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター、北海道
• [学会発表] Enhanced gene expression through the quantized folding of plasmid DNA within polyplex micelle (2012)
  • 著者名/発表者名: (K. Osada), K. Itaka, K. Kataoka
  • 学会等名: NanoBio Seattle 2012 (The Fourth International NanoBio Conference)
  • 発表場所: Bell Harbor International Convention Center, Seattle, USA
• [学会発表] ポリプレックスミセルのpDNAパッケージング構造に与えるPEGの効果～PEG脱離システムからの考察～ (2012)
  • 著者名/発表者名: (長田健介)、元田雄介、セオフィルス トッカリー、町谷香織、片岡一則
  • 学会等名: 第61回高分子討論会
  • 発表場所: 名古屋工業大学、愛知
• [学会発表] 遺伝子発現効率の向上を目指したブロック/ホモポリマー混合ポリプレックスミセルの構築と全身投与による膵臓がん治療への応用 (2012)
  • 著者名/発表者名: (長田健介)、Q. Chen、内田智士、石井武彦、位高啓史、片岡一則
  • 学会等名: アンチセンス・遺伝子・デリバリーシンポジウム 2012 (第22回アンチセンスシンポジウム/第12回遺伝子・デリバリー研究会シンポジウム)
  • 発表場所: 仙台市民会館、宮城
• [学会発表] Control of DNA Packaging and Gene Expression Efficiency for Gene Delivery (2012)
  • 著者名/発表者名: (K. Osada), K. Kataoka
  • 学会等名: International Conference on Emerging Advanced Nanomaterial (ICEAN2012)
  • 発表場所: Mercure Hotel, Brisbene, Australia
  • 招待講演
• [学会発表] Control of DNA Packaging and Gene Expression Efficiency for Gene Delivery (2012)
  • 著者名/発表者名: (K. Osada), K. Kataoka
  • 学会等名: Kyoto Cell-Material Integration 2012
  • 発表場所: Shiran-Kaikan, Kyoto, Japan
  • 招待講演
• [学会発表] "Effect of PEG chain on pDNA packaging structure within polyplex micelle. -From block/homo-polymer integrated polyplex micelles-" (2012)
  • 著者名/発表者名: (K. Osada), Q. Chen, T. A. Tockary,K. Itaka, K. Kataoka
  • 学会等名: SPSJ International Polymer Conference
  • 発表場所: Kobe Convention center, Hyogo, Japan
• [学会発表] Enhanced Gene Expression through the Quantized Folding of plasmid DNA within Polyplex Micelle (2012)
  • 著者名/発表者名: K.Osada, K.Itaka, K.Kataoka
  • 学会等名: ACS Spring 2012 National Meeting & Exposition
  • 発表場所: Sandiego, USA
• [学会発表] 環状超らせん型DNAのフォールディングと遺伝子治療への展開 (2011)
  • 著者名/発表者名: 長田健介、片岡一則
  • 学会等名: 学術創成研究「生物ナノ構造」公開シンポジウム、招
  • 発表場所: 東京都
  • 年月日: 2011-07-23
• [学会発表] プラスミドDNAの量子化折り畳み凝縮機構と遺伝子キャリアとしての機能 (2011)
  • 著者名/発表者名: 長田健介、片岡一則
  • 学会等名: 平成23年度日本生化学会関東支部例会、招待
  • 発表場所: 東京都
  • 年月日: 2011-06-25
• [学会発表] Estimation of PEG Reduced Tethering Density of PEG-PLys based polyplex micelle (2011)
  • 著者名/発表者名: Kensuke Osada, Theofilus Agrios Tockary, Kazunori Kataoka
  • 学会等名: 第6回LSWシンポジウム
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2011-01-07
• [学会発表] Quantized Folding of Plasmid DNA Packaged into Polyplex Micelle (2011)
  • 著者名/発表者名: K.Osada, K.Kataoka
  • 学会等名: The 2nd FAPS Polymer Congress (FAPS-PC2011)
  • 発表場所: Beijing, China
• [学会発表] Environment sensitive crosslinked polyplex micelles toward systemic gene delivery (2011)
  • 著者名/発表者名: K.Osada, S.Ikeda, M.Oba, K.Miyata, K.Kataoka
  • 学会等名: 第60回高分子学会年次大会
  • 発表場所: 大阪府
• [学会発表] ポリプレックスミセルのPEG密度とその効果 (2011)
  • 著者名/発表者名: 長田健介、T.A.Tockary、片岡一則
  • 学会等名: 第21回バイオ・高分子シンポジウム
  • 発表場所: 大阪府
• [学会発表] プラスミドDNAの凝縮機構と遺伝子キャリアとしての機能 (2011)
  • 著者名/発表者名: 長田健介、位高啓史、片岡一則
  • 学会等名: 第84回生化学会大会 シンポジウム、招待
  • 発表場所: 京都府
• [学会発表] ポリプレックスミセルにおけるPEG密度の算出と血中滞留性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 長田健介、T.A.Tockary、内田智士、位高啓史、片岡一則
  • 学会等名: 第60回高分子討論会
  • 発表場所: 岡山県
• [学会発表] Enhance gene expression through the quantized folding of plasmid DNA within polyplex micelle (2011)
  • 著者名/発表者名: K.Osada, K.Itaka, K.Kataoka
  • 学会等名: The 38th International Symposium on Nucleic Acid Chemistry
  • 発表場所: 北海道
• [学会発表] Observation of PEG thickness ofPEG-PLys based polyplex micelle (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Osada, T. Tockary, K. Kataoka,
  • 学会等名: International Chemical Congress ofPacific Basin Societies (Pacifichem2010)
  • 発表場所: Honolulu,USA)
• [学会発表] Quantized folding of plasmid DNApackaged into polyplex micelle. (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Osada, H. Oshima, D. Kobayashi, M.Doi, M. Enoki, Y, Yamasaki, K. Kataoka,
  • 発表場所: Zurich, Switzerland
• [学会発表] 環状・超らせん型DNAをどう折り畳む?～PEG-PLysブロック共重合体により誘起されるpDNAの凝縮機構～ (2010)
  • 著者名/発表者名: 長田健介、片岡一則
  • 学会等名: 第三回ナノバイオ若手ネットワーキングシンポジウム
  • 発表場所: 名古屋
• [学会発表] 長期血中滞留性を有する高分子ミセル型遺伝子キャリアの創製 (2010)
  • 著者名/発表者名: 長田健介、池田宙瞳、大庭誠、宮田完二郎、片岡一則
  • 学会等名: 第20回バイオ・高分子シンポジウム
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] Quantized folding of plasmid DNA packaged into polyplex micelle (2010)
  • 著者名/発表者名: Kensuke Osada, Hiroki Oshima, Daigo Kobayashi, Motoyoshi Doi, Manabu Enoki, Yuichi Yamasaki Kazunori Kataoka
  • 学会等名: 3rd International NanoBio Conference
  • 発表場所: Zurich Switzerland
• [学会発表] pDNAの量子化されたフォールディング機構 (2010)
  • 著者名/発表者名: 長田健介、大島弘樹、小林大悟、山崎裕一、片岡一則
  • 学会等名: 第59回高分子討論会
  • 発表場所: 札幌
• [学会発表] Observation of PEG thickness of PEG-PLys based polyplex micelle (2010)
  • 著者名/発表者名: Kensuke Osada, Theofilus Agrios Tockary, Kazunori Kataoka
  • 学会等名: 2010 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (PACIFICHEM 2010)
  • 発表場所: Hawaii, USA.
• [図書] 高分子ミセル型ドラッグデリバリーシステム(DDS)-普及のインパクト ・ 課題と求められる新技術- (2013)
  • 著者名/発表者名: 長田健介、片岡一則
  • 出版者: 研究開発リーダー
• [備考]
  • URL: http://www.bmw.t.u-tokyo.ac.jp/member/osada.html
• [産業財産権] 核酸デリバリー用ユニット構造体 (2012)
  • 発明者名: 片岡一則、宮田完二郎、西山伸弘、 長田健介、渡辺秀美代
  • 権利者名: 国立大学法人東京大学、ナノキャリ
  • 出願年月日: 2012-04-27
• [産業財産権] 核酸デリバリー用ユニット構造体 (2012)
  • 発明者名: 片岡一則、宮田完二郎、西山伸宏、長田健介、加藤泰己､他4名
  • 権利者名: 片岡一則、宮田完二郎、西山伸宏、長田健介、加藤泰己､他4名
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2012-102841
  • 出願年月日: 2012-04-27
• [産業財産権] 核酸送達用組成物及び担体組成物、そ (2011)
  • 発明者名: 片岡一則、石井武彦、長田健介、陳
  • 権利者名: 国立大学法人東京大学
  • 出願年月日: 2011-07-11
• [産業財産権] 核酸送達用組成物及び担体組成物、それを用いた医薬組成物、並びに核酸送達方法 (2011)
  • 発明者名: 片岡一則、石井武彦、長田健介、陳麒先、位高啓史、内田智士
  • 権利者名: 国立大学法人東京大学
  • 出願年月日: 2011-07-11
  • 外国
• [産業財産権] ブロックコポリマー、ブロックコポリ (2010)
  • 発明者名: 片岡一則、長田健介、岸村顕広、西
  • 権利者名: 独立行政法人科学技術振興機構
  • 出願年月日: 2010-05-10
• [産業財産権] 核酸送達組成物及び担体組成物、それを用いた医薬組成物、並びに核酸送達方法 (2010)
  • 発明者名: 片岡一則、石井武彦、長田健介、陳麒先
  • 権利者名: 東京大学
  • 産業財産権番号: 2010-157296
  • 出願年月日: 2010-07-09