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生体組織内未踏領域への環状DNA拡散送達材料の創製とその場組織幹細胞再生医療実現

研究課題

研究課題/領域番号 23K21855
補助金の研究課題番号 21H03820 (2021-2023)
研究種目

基盤研究(B)

配分区分基金 (2024)
補助金 (2021-2023)
応募区分一般
審査区分 小区分90120:生体材料学関連
研究機関東京都立大学

研究代表者

朝山 章一郎  東京都立大学, 都市環境科学研究科, 教授 (90315755)

研究分担者 根岸 洋一  東京薬科大学, 薬学部, 教授 (50286978)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2024年度)
配分額 *注記
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2024年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2023年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2022年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2021年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
キーワード環状DNA拡散送達材料 / 生体組織内未踏領域 / その場組織幹細胞再生医療 / 状DNA拡散送達材料
研究開始時の研究の概要

環状DNAを生体組織内で飛躍的に拡散させ、今まで環状DNAが到達不可能であった未踏の疾患領域への環状DNA拡散送達材料を創製し、生体個体内におけるその場での組織幹細胞再生医療への学術展開を目的とする。本研究期間では、骨格筋組織幹細胞を含む骨格筋内未踏領域への環状DNA拡散送達材料を創製し、加齢に伴い減少する骨格筋を再生させる。そして、我が国の運動器障害の要介護者を減少させ、健康寿命を延伸させる。

研究実績の概要

本研究は、生体組織内未踏領域への環状DNA拡散送達材料を創製し、生体個体内におけるその場での組織幹細胞再生医療を実現することを目的としている。対象組織は、骨格筋とし、超高齢社会に突入した我が国の運動器障害の要介護者を減少させ、健康寿命の延伸を目指す。本年度は、MICと並行して、生体適合性を有する双性イオン型高分子であるカルボキシアルキル化ポリビニルイミダゾール(CA-PVIm)を用いた環状DNA拡散送達材料を創製し、マウス骨格筋内へのCA-PVImと環状DNAの投与実験を行った。その結果、カルボキシメチル基を7mol%導入したCM(7)-PVImは、環状DNAの構造を維持したまま複合体を形成し、環状DNA単独を上回る遺伝子発現を示した。さらに、In vivoイメージグシステムにより、マウス骨格筋内の遺伝子発現領域を評価すると、環状DNA単独を上回る広範囲の発現領域が認められた。この時、蛍光ラベル化した環状DNAを用いて、マウス骨格筋内の環状DNAの拡散性を評価すると、広範囲の蛍光が見られた。従って、環状DNAの高い組織拡散性が示唆され、CM(7)-PVImは環状DNA拡散送達材料として有用と考えられる。そこで、骨格筋組織幹細胞の活性化(増殖と分化)を抑制するサイトカインとして知られているミオスタチン(MSTN)をノックダウンするshRNAをコードした環状DNA(pshMstn)を用いて、CM(7)-PVImを用いた遺伝子導入実験を行った。その結果、免疫組織染色による筋再生評価では、pshMstn単独投与に比べて肥大化したと予想される筋線維と、成長したと予想される筋線維が観察された。筋線維の肥大化はMSTNのノックダウンにより、筋線維の成長はサテライト細胞の活性化により、それぞれ誘導されたと推測される。

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

理由
研究実績の概要でも記した通り、学術展開である当初の3年目の予定である「骨格筋幹細胞を活性化させる環状DNA拡散送達によるマウス骨格筋再生評価」に着手し、有望な成果を収めたため。

今後の研究の推進方策

環状DNA拡散送達材料創製における3年間で得られた成果を基に、骨格筋未踏領域への圧倒的な遺伝子発現を達成し、筋萎縮症治療効果、すなわち、骨格筋幹細胞を活性化させる環状DNA拡散送達による筋萎縮症モデルマウスの骨格筋再生を目指し、研究を推進していく。

報告書

(3件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (56件)

すべて 2024 2023 2022 2021 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (44件) (うち招待講演 4件) 図書 (1件) 備考 (2件) 産業財産権 (3件)

  • [雑誌論文] Synthesis of N-oxide Poly(1-vinylimidazole) for pDNA Delivery Systems In Vivo2024

    • 著者名/発表者名
      Ren Misaizu, Yoichi Negishi and Shoichiro Asayama
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 53 号: 4

    • DOI

      10.1093/chemle/upae044

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthesis of Guanidinium-Dendrimer-Type pDNA Carriers for Gene Delivery into Floating Blood Cells2023

    • 著者名/発表者名
      Ryoto Kon and Shoichiro Asayama
    • 雑誌名

      Polymers for Advanced Technologies

      巻: 34 号: 10 ページ: 3289-3295

    • DOI

      10.1002/pat.6136

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Tunable Gene Expression in Skeletal Muscles by the Molecular Weight of PEG Chain Length of Plasmid DNA Mono-ion Complexes2022

    • 著者名/発表者名
      Kimura Riku、Nirasawa Kei、Negishi Yoichi、Asayama Shoichiro
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 51 号: 8 ページ: 840-843

    • DOI

      10.1246/cl.220242

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Design of the Zinc Ion and Plasmid DNA Co-Delivery System by Poly(1-Vinylimidazole) Derivatives for Myoblast Differentiation2022

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi Yuki、Asayama Shoichiro
    • 雑誌名

      ACS Applied Bio Materials

      巻: 5 号: 12 ページ: 5754-5761

    • DOI

      10.1021/acsabm.2c00737

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Guanidinopropyl End-Modified Poly(ethylene glycol) to Form Highly Compact Plasmid DNA Mono-Ion Complexes by Thermal Treatment2022

    • 著者名/発表者名
      H. Qiao and S. Asayama*
    • 雑誌名

      Polymers for Advanced Technologies

      巻: 33 号: 2 ページ: 484-491

    • DOI

      10.1002/pat.5530

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hepatocyte-Specific Co-Delivery of Zinc Ions and Plasmid DNA by Lactosylated Poly(1-vinylimidazole) for Suppression of Insulin Receptor Internalization2021

    • 著者名/発表者名
      A. Endo and S. Asayama*
    • 雑誌名

      Pharmaceutics

      巻: 13 ページ: 78-88

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 「ベシクル及びその薬物送達のための使用(特願2022-076777)」及び「過酸化水素分解用複合材料及びその製造方法(特願2023-076250)」2024

    • 著者名/発表者名
      朝山章一郎
    • 学会等名
      nano tech 2024
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] アルキル化ポリビニルイミダゾール/Mnポルフィリン超分子によるカタラーゼ擬似活性中心を有する表面構築2023

    • 著者名/発表者名
      朝山章一郎,佐藤莉奈
    • 学会等名
      第72回高分子学会年次大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] タンパク質の吸着や細胞の付着を防ぐ表面コーティング材料設計2023

    • 著者名/発表者名
      朝山章一郎
    • 学会等名
      技術情報協会Live配信セミナー
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] コレステロール末端修飾PEGベシクルの構造解析およびアミロイドβ凝集抑制促進2023

    • 著者名/発表者名
      渡邉捷太,朝山章一郎
    • 学会等名
      第52回医用高分子シンポジウム
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 機能性血液透析膜を目指したカタラーゼ擬似活性中心を有する表面構築2023

    • 著者名/発表者名
      朝山章一郎,佐藤莉奈
    • 学会等名
      第52回医用高分子シンポジウム
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] プロテインデリバリーの為の新規PEG代替材料としてのイオン液体2023

    • 著者名/発表者名
      中村大介,金子恒太郎,河合功治,竹内啓貴,朝山章一郎
    • 学会等名
      第39回日本DDS学会学術集会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] コレステロール末端修飾PEGベシクルの構造解析および凝集アミロイドβの可溶化2023

    • 著者名/発表者名
      渡邉捷太,朝山章一郎
    • 学会等名
      第39回日本DDS学会学術集会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] チミン末端修飾PEG/pDNAノニオンコンプレックスによるマウス骨格筋内pDNA送達2023

    • 著者名/発表者名
      中西桃子,高橋葉子,根岸洋一,朝山章一郎
    • 学会等名
      第39回日本DDS学会学術集会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 骨格筋再生を目指したアニーリング処理pDNA/Zn2+/高分子キャリア複合体形成2023

    • 著者名/発表者名
      朝山章一郎,木村理工,高橋葉子,根岸洋一
    • 学会等名
      第72回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 生体適合性の高い医療用材料の表面処理剤/DDS用ベシクル/機能性透析膜の分子設計2023

    • 著者名/発表者名
      朝山章一郎
    • 学会等名
      BioJapan 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 双性両親媒性高分子CM-PVImによるコレステロールの可溶化2023

    • 著者名/発表者名
      指田侑樹,朝山章一郎
    • 学会等名
      第97回高分子学会関東支部武蔵野地区高分子懇話会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] プロテインデリバリーシステムへの応用を目指したPEG代替材料としてのイオン液体2023

    • 著者名/発表者名
      金子恒太郎,中村大介,河合功治,竹内啓貴,朝山章一郎
    • 学会等名
      第45回バイオマテリアル学会大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] チミン末端修飾PEG/pDNAノニオンコンプレックスによるin vivo遺伝子発現評価2023

    • 著者名/発表者名
      中西桃子,高橋葉子,根岸洋一,朝山章一郎
    • 学会等名
      第45回バイオマテリアル学会大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] カタラーゼ擬似活性中心を表面に有する機能性血液透析膜の分子設計2023

    • 著者名/発表者名
      朝山章一郎,佐藤莉奈
    • 学会等名
      第45回バイオマテリアル学会大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] AD根治を目指したChol-U-Pr-mPEGベシクルへのインスリンの内包及びAβ可溶化の検証2023

    • 著者名/発表者名
      渡邉捷太
    • 学会等名
      第42回日本認知症学会学術集会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] バイオマテリアルの分子設計に基づくQOLの向上:認知症治療への挑戦2023

    • 著者名/発表者名
      朝山章一郎
    • 学会等名
      第2回バイオソフトマターメディカル研究会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] インスリンレセプター内在化による糖尿病治療のための肝細胞特異的Zn2+送達2022

    • 著者名/発表者名
      朝山章一郎,遠藤暁人
    • 学会等名
      第71回高分子学会年次大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] コレステロール末端修飾PEGによるペプチド修飾およびアミロイドβ凝集抑制2022

    • 著者名/発表者名
      渡邉捷太,朝山章一郎
    • 学会等名
      第71回高分子学会年次大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 肝実質細胞ターゲティングZn2+内包ベシクルの調製とZn2+デリバリー2022

    • 著者名/発表者名
      清水莉乃,朝山章一郎
    • 学会等名
      第38回日本DDS学会学術集会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 双性イオン型高分子CM-PVIm/pDNA特殊PICによるマウス骨格筋内pDNA送達2022

    • 著者名/発表者名
      美細津蓮,韮沢 慧,根岸洋一,朝山章一郎
    • 学会等名
      第38回日本DDS学会学術集会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] コレステロール末端修飾PEGによるベシクル形成とペプチド内包/凝集抑制2022

    • 著者名/発表者名
      渡邉捷太,朝山章一郎
    • 学会等名
      第38回日本DDS学会学術集会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 双性イオン型高分子CM-PVIm/pDNA特殊PICによるin vivo遺伝子送達2022

    • 著者名/発表者名
      美細津蓮,韮沢 慧,根岸洋一,朝山章一郎
    • 学会等名
      第51回医用高分子シンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] コレステロール末端修飾PEGによるペプチド修飾/アミロイドβ凝集抑制のマルチ機能評価2022

    • 著者名/発表者名
      渡邉捷太,朝山章一郎
    • 学会等名
      第51回医用高分子シンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 双性イオンポリマーCM-PVIm/pDNA特殊PICによるin vivo遺伝子デリバリー2022

    • 著者名/発表者名
      美細津蓮,高橋葉子,韮沢 慧,根岸洋一,朝山章一郎
    • 学会等名
      第21回遺伝子・デリバリー研究会シンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 糖尿病治療に貢献する肝細胞特異的Zn2+送達高分子材料2022

    • 著者名/発表者名
      朝山章一郎,遠藤暁人
    • 学会等名
      第71回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] ペプチド内包/凝集抑制効果に基づくChol末端修飾EGベシクルによるAD治療2022

    • 著者名/発表者名
      渡邉捷太,朝山章一郎
    • 学会等名
      第44回日本バイオマテリアル学会大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 双性イオン型高分子/pDNA特殊PICによる骨格筋内拡散性デリバリー2022

    • 著者名/発表者名
      美細津蓮,高橋葉子,韮沢 慧,根岸洋一,朝山章一郎
    • 学会等名
      第44回日本バイオマテリアル学会大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 肝実質細胞ターゲティングZn2+内包ベシクルによるZn2+デリバリー2022

    • 著者名/発表者名
      清水莉乃,朝山章一郎
    • 学会等名
      第44回日本バイオマテリアル学会大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] イミダゾール含有ポリマーと金属ポルフィリンから成るカタラーゼミミック分子設計2022

    • 著者名/発表者名
      田原親明,朝山章一郎
    • 学会等名
      第10回ポルフィリン-ALA学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 希少性疾患を対象としたタンパク質およびプラスミドDNAのPEG修飾法の開発2021

    • 著者名/発表者名
      朝山章一郎
    • 学会等名
      国際医薬品開発展(CPhI Japan 2021)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] マウス骨格筋投与におけるpDNA複合体の形状と発現の相関解析2021

    • 著者名/発表者名
      朝山章一郎,小林祐貴,韮沢 慧,根岸洋一
    • 学会等名
      第70回高分子学会年次大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] PEG膨潤層膜厚に逆相関したバイオイナート界面機能2021

    • 著者名/発表者名
      朝山章一郎,曽根祐哉
    • 学会等名
      第70回高分子学会年次大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] グア二ジニウム末端修飾PEG/pDNAモノイオンコンプレックスによる骨格筋注遺伝子発現のPEG鎖長依存性2021

    • 著者名/発表者名
      木村理工,韮沢 慧,根岸洋一,朝山章一郎
    • 学会等名
      第37回日本DDS学会学術集会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] DDS指向的カタラーゼ擬似活性中心を有するバイオマテリアル設計2021

    • 著者名/発表者名
      田原親明,朝山章一郎
    • 学会等名
      第37回日本DDS学会学術集会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 筋細胞分化誘導を促進するZn2+/pDNA共送達キャリアの分子設計2021

    • 著者名/発表者名
      朝山章一郎,小林祐貴
    • 学会等名
      第50回医用高分子シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 部分疎水化CM-PVImの生体適合性バイオマテリアルとしての機能評価2021

    • 著者名/発表者名
      小堀優果,朝山章一郎
    • 学会等名
      第50回医用高分子シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Zn2+をタイムリーにはたらかせ筋細胞分化誘導を促進するZn2+/pDNA共送達システム2021

    • 著者名/発表者名
      朝山章一郎,小林祐貴
    • 学会等名
      第70回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 熱処理PEGモノイオンコンプレックスによるpDNAデリバリーシステムの構築2021

    • 著者名/発表者名
      木村理工,韮沢 慧,根岸洋一,朝山章一郎
    • 学会等名
      第70回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 筋細胞分化誘導を促進するZn2+/pDNA共送達システムの構築2021

    • 著者名/発表者名
      朝山章一郎,小林祐貴
    • 学会等名
      第43回日本バイオマテリアル学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] コレステロール末端修飾PEGによるペプチド修飾および凝集抑制2021

    • 著者名/発表者名
      渡邉捷太,朝山章一郎
    • 学会等名
      第43回日本バイオマテリアル学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 部分疎水化CM-PVImの生体適合性バイオマテリアル表面構築2021

    • 著者名/発表者名
      小堀優果,朝山章一郎
    • 学会等名
      第93回高分子学会関東支部武蔵野地区高分子懇話会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] スペーサー構造が異なるpDNA/PEGモノイオンコンプレックスの構造活性相関2021

    • 著者名/発表者名
      森愛美香,韮沢 慧,根岸洋一,朝山章一郎
    • 学会等名
      第20回遺伝子・デリバリー研究会シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 加熱処理pDNA/PEGモノイオンコンプレックスによるデリバリー2021

    • 著者名/発表者名
      木村理工,韮沢 慧,根岸洋一,朝山章一郎
    • 学会等名
      第20回遺伝子・デリバリー研究会シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 非共有結合によるタンパク質およびプラスミドDNAのPEG修飾法の開発とデリバリー2021

    • 著者名/発表者名
      朝山章一郎
    • 学会等名
      第16回理研「バイオものづくり」シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [図書] 特集「すべての人々の健康・福祉の実現に貢献するバイオマテリアル」総説タイトル「非共有結合によるタンパク質およびプラスミドDNAのPEG修飾とデリバリー」2021

    • 著者名/発表者名
      朝山章一郎
    • 出版者
      バイオマテリアル-生体材料-(バイオマテリアル学会誌)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [備考] 朝山研究室ホームページ(東京都立大学 大学院都市環境科学研究科 環境応用化学域)

    • URL

      https://asayama-lab.fpark.tmu.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [備考] 朝山研究室ホームページ(東京都立大学 大学院都市環境科学研究科 環境応用化学域)

    • URL

      https://www.comp.tmu.ac.jp/asayama-lab/

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [産業財産権] 酵素含有組成物2024

    • 発明者名
      朝山章一郎,竹内啓貴,中村大介,金子恒太郎,河合功治
    • 権利者名
      東京都公立大学法人
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2024-049166
    • 出願年月日
      2024
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [産業財産権] 過酸化水素分解用複合材料及びその製造方法2023

    • 発明者名
      朝山章一郎,佐藤莉奈
    • 権利者名
      東京都公立大学法人
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2023-076250
    • 出願年月日
      2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [産業財産権] ベシクル及びその薬物送達のための使用2022

    • 発明者名
      朝山章一郎,渡邉捷太,清水莉乃
    • 権利者名
      東京都公立大学法人
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2022-076777
    • 出願年月日
      2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2024-12-25  

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