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エクソソーム表面抗原を利用した核酸医薬の細胞内送達法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 22KJ2502
補助金の研究課題番号 22J20228 (2022)
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分基金 (2023)
補助金 (2022)
応募区分国内
審査区分 小区分90120:生体材料学関連
研究機関長崎大学

研究代表者

大山 将大  長崎大学, 医歯薬学総合研究科(薬学系), 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2023-03-08 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
2,500千円 (直接経費: 2,500千円)
2024年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2023年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2022年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワード抗体結合型核酸 / 核酸医薬 / 細胞外小胞 / ドラッグデリバリーシステム / エクソソーム
研究開始時の研究の概要

遺伝子を標的とする核酸医薬品は、難治性疾患に対する新規治療法として注目を集めているが、実用化するにあたって生体内安定性や標的組織への送達効率の低さを克服するためにドラッグデリバリーシステム(DDS)の活用が必要不可欠である。我々はこれまでに、細胞外小胞の一種であるエクソソームの表面抗原を認識する抗体を薬物輸送担体として利用した新規DDS技術ExomiR-Trackerの開発を行ってきた。本研究では、このシステムを「臓器・がん腫瘍選択的」かつ「あらゆる核酸医薬に展開可能な」細胞内送達法に発展させるため、核酸医薬の搭載を担うリンカー構造の拡張と最適化を行い、その有効性を評価する。

研究実績の概要

本研究では、標的組織や搭載する核酸医薬に応じた細胞内送達法プラットフォームの構築を目的とし、細胞外小胞に随伴する抗体結合型核酸の開発を目指す。
今年度は、二反応性のPEGリンカー(Maleimide-PEG6-NHS)をリンカー構造として採り入れた共有結合型の抗体結合型核酸の合成検討を行った。
(a)5’末端・3’末端にそれぞれアミノ基と蛍光分子が標識された1本鎖のオリゴ核酸とPEGリンカーを混和した。反応物を逆相カラムクロマトグラフィーで精製・分取し凍結乾燥を行ったのち、MALDI-TOF/TOF質量分析を行った。本反応について、反応溶媒やリンカーの当量数および反応時間を種々検討したところ、リンカー導入効率を約4割まで高める反応条件を見出した。
(b)TCEP塩酸塩を用いて抗体の鎖間ジスルフィド結合を還元した後に、リンカー導入オリゴ核酸と混和し、コンジュゲート反応を行った。反応物をアフィニティークロマトグラフィーで分離したところ、2本のピークが確認された。1本は未反応のオリゴ核酸であったが、もう1本はタンパク質由来の280 nmの吸収と蛍光分子由来の555 nmの吸収を併せ持つピークであったことから、コンジュゲート体が得られたと推察した。また、本コンジュゲート体をSDS-PAGEによって分析したところ、抗体とほぼ同程度の分子量である150 kDa付近にタンパク質と蛍光分子のバンドが確認された。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

当初の計画通り、非切断型のPEGリンカーをリンカー構造に取り入れた抗体結合型核酸の合成検討を進めコンジュゲート体を得ることができた。共有結合型のコンジュゲート体の合成基盤が整ったことから、次年度の有効性評価および構造最適化を円滑に進めることができると考えられる。

今後の研究の推進方策

最終年度である次年度は、今年度に得られたコンジュゲート体の細胞内取込や造腫瘍能抑制効果の検証を行う。また、細胞内で切断されるリンカーを採り入れたコンジュゲート体を作製し、同様の評価を行う予定である。

報告書

(2件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実績報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2023 2022

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) 学会発表 (8件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Exosome-Hijacking Drug Delivery System with Branched Arginine Linker Effectively Deliver Antisense Oligonucleotides into Lung Adenocarcinoma Cells2023

    • 著者名/発表者名
      Oyama Shota、Tomita Mao、Hata Moeka、Mikame Yu、Yamamoto Tsuyoshi、Ashihara Eishi、Yamayoshi Asako
    • 雑誌名

      CHEMICAL & PHARMACEUTICAL BULLETIN

      巻: 71 号: 11 ページ: 819-823

    • DOI

      10.1248/cpb.c23-00430

    • ISSN
      0009-2363, 1347-5223
    • 年月日
      2023-11-01
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Development of a highly functionalized exosome-hijacking DDS using an avidin-biotin system.2023

    • 著者名/発表者名
      Shota Oyama, Masafumi Kusumoto, Moeka Hata, Yu Mikame, Tsuyoshi Yamamoto, Asako Yamayoshi
    • 学会等名
      7th Gratama Workshop
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 肺がん細胞の標的化を可能とするエクソソーム随伴型核酸医薬送達システムの開発2023

    • 著者名/発表者名
      大山将大、楠本将史、三瓶悠、山本剛史、山吉麻子
    • 学会等名
      第10回日本細胞外小胞学会学術集会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] アビジン-ビオチンリンカーを利用したエクソソーム随伴型薬物送達システムの高機能化ならびに有効性評価2023

    • 著者名/発表者名
      大山将大、楠本将史、秦萌花、三瓶悠、山本剛史、山吉麻子
    • 学会等名
      日本薬学会第143年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 化学修飾デンドリマーを用いたmRNA医薬の細胞内デリバリー2023

    • 著者名/発表者名
      秦萌花、大山将大、山本剛史、北岸宏亮、川上茂、有馬英俊、山吉麻子
    • 学会等名
      日本薬学会第143年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] エクソソーム随伴導入型DDSの高機能化に寄与する新たなリンカー構造の探索2022

    • 著者名/発表者名
      大山将大、秦萌花、黒木喜美子、山本剛史、前仲勝実、山吉麻子
    • 学会等名
      日本核酸医薬学会第7回年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] エクソソームをハイジャックする抗体結合型核酸の高機能化に寄与する新たなリンカー構造の探索2022

    • 著者名/発表者名
      大山将大、楠本将史、三瓶悠、山本剛史、山吉麻子
    • 学会等名
      遺伝子・デリバリー研究会 第21回シンポジウム・第20回夏季セミナー
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 肺がん細胞を標的としたエクソソーム随伴型薬物送達システムの有効性評価2022

    • 著者名/発表者名
      大山将大、三瓶悠、山本剛史、山吉麻子
    • 学会等名
      第9回日本細胞外小胞学会学術集会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Novel exosome-hijacking drug delivery system with avidin-biotin system2022

    • 著者名/発表者名
      Shota Oyama, Masafumi Kusumoto, Moeka Hata, Yu Mikame, Tsuyoshi Yamamoto, Asako Yamayoshi
    • 学会等名
      49th International Symposiumu on Nucleic Acids Chemistry (ISNAC2022) / 6th Annual Meeting of Japan Society of Nucleic Acids Chemistyr
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2022-04-28   更新日: 2024-12-25  

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