脂質・核酸複合体の動的構造と細胞内核酸送達機能相関の解明

• 研究領域: 揺らぎが機能を決める生命分子の科学
• 研究課題/領域番号: 23107713
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 理工系
• 研究機関: 名古屋工業大学
• 研究代表者: 出羽 毅久 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (70335082)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2013-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円); 2012年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円); 2011年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
• キーワード: ポリアミン脂質 / リポプレックス / 核酸複合体 / 原子間力顕微鏡 / 遺伝子治療 / 核酸送達 / ポリアミン / 脂質 / 形態変化 / DDS

研究実績の概要

核酸デリバリー用のキャリアの開発を目的として、ポリアミン脂質を新規に合成し、その核酸送達能およびポリアミン脂質核酸複合体の構造と細胞内デリバリー能を調べた。核酸送達はポリアミン部位の僅かな構造の違いにより著しくその送達活性が変化することが分かった。ポリアミン脂質と核酸(プラスミドDNA)との複合体の構造を原子間力顕微鏡および透過型電子顕微鏡により観察したところ、層状構造が観察され、ポリアミン脂質からなる二分子膜構造の層間にプラスミドDNAが挿入されたスメクチックラメラ構造であることが分かった。高い遺伝子送達活性を示すポリアミン脂質では、このスメクチックラメラ構造は比較的不安定で、細胞環境下において容易に崩壊し、プラスミドDNAを放出することが分かり、この構造変化が高い遺伝子送達活性の原因であることが示唆された。また共焦点顕微鏡観察から、高い遺伝子送達能を有する複合体は比較的短時間にプラスミドDNAを細胞核まで送達していることがわかった。さらに興味深いことに、細胞核ではプラスミドDNAとポリアミン脂質の共局在が認められ、核内へのプラスミドDNAの送達にポリアミン脂質が関与していることが示唆された。

現在までの達成度 (段落)

24年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

24年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Systemic delivery of small interfering RNA by use of targeted polycation liposomes for cancer therapy (2013)
  • 著者名/発表者名: E. Kenjo
  • 雑誌名: Biol. Pharm. Bull. 巻: 36 ページ: 287-291
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of miR-92a delivery system for antiangiogenesis-based cancer therapy. (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Ando, A. Okamoto, M. Yokota, K. Shimizu, T. Asai, T. Dewa, N. Oku
  • 雑誌名: J. Gene Med. 巻: 15 号: 1 ページ: 20-27
  • DOI: 10.1002/jgm.2690
  • 査読あり
• [雑誌論文] Targeting of Polyplex to Human Hepatic Cells by Bio-nanocapsules, Hepatitis B Virus Surface Antigen L Protein Particles (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Somiya
  • 雑誌名: Bioorganic Medicinal Chemistry 巻: 20 ページ: 3873-3879
  • 査読あり
• [雑誌論文] RGD-based active targeting of novel polycation liposomes bearing siRNA for cancer treatment. (2012)
  • 著者名/発表者名: Yonenaga N, Kenjo E, Asai T,Tsuruta A, Shimizu K, Dewa T, Nango M, Oku N:
  • 雑誌名: J. Control. Release 巻: 160 号: 2 ページ: 177-181
  • DOI: 10.1016/j.jconrel.2011.10.004
  • 査読あり
• [雑誌論文] Immobilization and Photocurrent Activity of a Light-Harvesting Antenna Complex II, LHCII Isolated from a Plant on Electrodes (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Nagata, M. Amano, T. Joke, K. Fuji, A. Okuda, M. Kondo, S. Ishigure, T. Dewa, K. Iida, F. Secundo, Y. Amao, H. Hashimoto, M. Nango
  • 雑誌名: ACS Macro Lett. 巻: 1 号: 2 ページ: 296-299
  • DOI: 10.1021/mz200163e
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photocurrent and Electronic Activities of Oriented-His-tagged PhotosyntheticLight-Harvesting/Reaction Centre Core Complexes Assembled onto a Gold Electrode (2012)
  • 著者名/発表者名: Masaharu Kondo, Kouji Iida, Takehisa Dewa, Hirofumi Tanaka, Takuji Ogawa, SakikoNagashima, Kenji V. P. Nagashima, Keizo Shimada, Hideki Hashimoto, Alastair T. Gardiner, Richard J. Cogdell, and Mamoru Nango
  • 雑誌名: Biomacromolecules 巻: 13 号: 2 ページ: 432-438
  • DOI: 10.1021/bm201457s
  • 査読あり
• [雑誌論文] Two-Dimensional Molecular Assembly of Bacteriochlorophyll a Derivatives Using Synthetic Poly(Ethylene Glycol)-Linked Light-Harvesting Model Polypeptides on a Gold Electrode Modified with Supported Lipid Bilayers (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Ochiai, M. Nagata, K. Shimoyama, T. Kato, T. Asaoka, M. Kondo, T. Dewa, K. Yamashita, A. Kashiwada, S. Futaki, H. Hashimoto, M. Nango
  • 雑誌名: ACS Macro Lett. 巻: 1 号: 1 ページ: 28-22
  • DOI: 10.1021/mz200048m
  • 査読あり
• [雑誌論文] Overexpression of Rhodobacter sphaeroides PufX-bearing maltose-binding protein and its effect on the stability of reconstituted light-harvesting core antenna complex (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Sakai, A. Hiro, M. Kondo, T. Mizuno, T. Tanaka, T. Dewa, M. Nango
  • 雑誌名: Photosynthesis Res. 巻: 111 号: 1-2 ページ: 63-69
  • DOI: 10.1007/s11120-011-9673-x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Construction and Structural Analysis of Tethered Lipid Bilayer Containing Photosynthetic Antenna Proteins for Functional Analysis (2012)
  • 著者名/発表者名: Ayumi Sumino
  • 雑誌名: Biomacromolecules 巻: 12 号: 7 ページ: 2850-2858
  • DOI: 10.1021/bm200585y
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reconstitution and Organization of Photosynthetic Antenna Protein Complex Bearing Functional Hydrophilic Domains (2011)
  • 著者名/発表者名: Shunsuke Sakai
  • 雑誌名: Chemistry Letters 巻: 40 号: 11 ページ: 1280-1282
  • DOI: 10.1246/cl.2011.1280
  • NAID: 130004426094
  • ISSN: 0366-7022, 1348-0715
  • 査読あり
• [雑誌論文] Single-protein study of photoresistance of pigment-protein complex in lipid bilayer (2011)
  • 著者名/発表者名: A D.Uchiyama, H.Hoshino, K.Otomo, T.Kato, K.Onda, A.Watanabe, H.Oikawa, S.Fujiyoshi, M.Matsushita,_M.Nango, N.Watanabe, A.Sumino,_T.Dewa
  • 雑誌名: Chem.Phys.Lett. 巻: 511 号: 1-3 ページ: 135-137
  • DOI: 10.1016/j.cplett.2011.06.019
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reconstitution of bacterial photosynthetic unit in a lipid bilayer studied by single-molecule spectroscopy at 5 K (2011)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Uchiyama
  • 雑誌名: Physical chemistry chemical physics : PCCP 巻: 13 号: 24 ページ: 11615-11619
  • DOI: 10.1039/c1cp20172g
  • 査読あり
• [雑誌論文] Inhibition of Akt (ser473) Phosphorylation and Rapamycin-Resistant Cell Growth by Knockdown of Mammalian Target of Rapamycin with Small Interfering RNA in Vascular Endothelial Growth Factor Receptor-1-Targeting Vector (2011)
  • 著者名/発表者名: Koide, et al
  • 雑誌名: Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ＆ Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ Ｂｕｌｌｅｔｉｎ 巻: 34 号: 5 ページ: 602-608
  • DOI: 10.1248/bpb.34.602
  • NAID: 130000657768
  • ISSN: 0918-6158, 1347-5215
  • 査読あり
• [学会発表] Functional Analysis of Polyamine#8211;Lipid/DNA Complex (Lipoplex) for Gene Delivery: Relationship between Metamorphosis of Lipoplex and its Function (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Dewa
  • 学会等名: 新学術領域研究「揺らぎと生体機能」第６回公開シンポジウム
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2012-12-05
• [学会発表] Polyamine-lipid/Nucleic Acid Complex (Lipoplex) for Gene Delivery: Relationship Between Metamorphosis of Lipoplex and its Function (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Dewa
  • 学会等名: 6th International Symposium on Nanomedicine (ISNM2012)
  • 発表場所: Shimane Prefectural Convention Center
  • 年月日: 2012-11-29
  • 招待講演
• [学会発表] プロタミン由来膜透過ペプチドを提示した脂質ナノ粒子によるsiRNAデリバリー (2012)
  • 著者名/発表者名: 奥直人
  • 学会等名: 第34回生体膜と薬物の相互作用シンポジウム
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2012-11-15
• [学会発表] 遺伝子送達能を有するポリアミン脂質の開発とその機能評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 出羽毅久
  • 学会等名: 第43回中部化学関係学協会支部連合秋季大会
  • 発表場所: 名古屋工業大学
  • 年月日: 2012-11-10
• [学会発表] 遺伝子送達キャリアとしてのポリアミン脂質の合成と機能評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 出羽毅久
  • 学会等名: 第６１回高分子討論会
  • 発表場所: 名古屋工業大学
  • 年月日: 2012-09-19
• [学会発表] 脂質・核酸複合体の動的構造と細胞内核酸送達機能相関の解明 (2012)
  • 著者名/発表者名: 出羽毅久
  • 学会等名: 合同公開シンポジウム「ゆらぎと水－生命のエネルギーと機能の分子機構を探る」
  • 発表場所: 大阪ガーデンパレス
  • 年月日: 2012-09-14
• [学会発表] 脂質・核酸複合体の動的構造と細胞内核酸送達機能相関の解明 (2012)
  • 著者名/発表者名: 出羽毅久
  • 学会等名: 揺らぎが機能を決める生命分子の科学 平成24年度合同班会議
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2012-07-29
• [学会発表] 中赤外光が誘起するタンパク質一分子の色素結合部位の構造変化 (2012)
  • 著者名/発表者名: 大友康平, 他
  • 学会等名: 日本化学会第92春季年会
  • 発表場所: 慶應義塾大学日吉キャンパス
  • 年月日: 2012-03-28
• [学会発表] Organization and Functional Analysis of Supramolecular Assembly of Photosynthetic Antenna Proteins (2012)
  • 著者名/発表者名: T.Dewa
  • 学会等名: 日本化学会第92春季年会
  • 発表場所: 慶應義塾大学日吉キャンパス
  • 年月日: 2012-03-26
• [学会発表] 光合成膜タンパク質超分子集合体の脂質膜中への再構成と集合構造-機能相関解明 (2012)
  • 著者名/発表者名: 角野歩, 他
  • 学会等名: 日本化学会第92春季年会
  • 発表場所: 慶應義塾大学日吉キャンパス
  • 年月日: 2012-03-26
• [学会発表] 組み換えLH1タンパク質とバクテリオクロロフィル誘導体、カロテノイドを用いたLH1複合体の再構成 (2012)
  • 著者名/発表者名: 酒井俊亮, 他
  • 学会等名: 日本化学会第92春季年会
  • 発表場所: 慶應義塾大学日吉キャンパス
  • 年月日: 2012-03-26
• [学会発表] 酸素発生型光化学系I,II色素-タンパク質複合体の脂質二重膜への再構成と光化学活性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 野地智康, 他
  • 学会等名: 日本化学会第92春季年会
  • 発表場所: 慶應義塾大学日吉キャンパス
  • 年月日: 2012-03-26
• [学会発表] 高等植物の膜タンパク質-色素複合体の基板上への固定化とその光電流特性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 近藤政晴, 他
  • 学会等名: 日本化学会第92春季年会
  • 発表場所: 慶應義塾大学日吉キャンパス
  • 年月日: 2012-03-26
• [学会発表] Polyamine-lipid/DNA Complex as a Gene Carrier : Morphological Observation and its Function (2012)
  • 著者名/発表者名: Y.Urita, et al
  • 学会等名: 5th International Symposium on Nanomedicine (ISNM2011)
  • 発表場所: Nagoya University
  • 年月日: 2012-03-16
• [学会発表] 原子間力顕微鏡によるKcsAのpH依存的開閉構造の直接観察 (2012)
  • 著者名/発表者名: 角野歩・出羽毅久, 他
  • 学会等名: 高次系分子科学第15回ミニ公開シンポジウム
  • 発表場所: 大阪大学(豊中キャンパス)
  • 年月日: 2012-01-23
• [学会発表] 光線力学的療法のためのクロリン-脂質誘導体の合成と細胞導入 (2012)
  • 著者名/発表者名: 出羽毅久
  • 学会等名: 第21回DDSカンファランス
  • 発表場所: 静岡県コンベンションアーツセンター
• [学会発表] Functional analysis of polyamine-lipid/nucleic acid complex (lipoplex) for nucleic acid delivery : Relationship between metamorphosis of lipoplex and its function (2012)
  • 著者名/発表者名: Dewa, et al
  • 学会等名: 5th International Symposium on Molecular Science of Fluctuations toward Biological Functions
  • 発表場所: Todaiji Culture Center, Nara
• [学会発表] AFMによる光合成膜タンパク質の集合構造観察とその機能評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 出羽毅久
  • 学会等名: 第3回プローブ顕微鏡による表面分析研究会
  • 発表場所: 豊田中央研究所(招待講演)
  • 年月日: 2011-12-02
• [学会発表] 生体機能解明のプラットフォームとしての脂質二分子膜 (2011)
  • 著者名/発表者名: 出羽毅久
  • 学会等名: 揺らぎと生体機能A03班班会議
  • 発表場所: 近江八幡市
  • 年月日: 2011-11-04
• [学会発表] 光合成アンテナ膜タンパク質集合体の原子間力顕微鏡による観察と機能解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 出羽毅久
  • 学会等名: 高次系分子化学第12回ミニ公開シンポジウム「光受容タンパク質」
  • 発表場所: 三谷温泉愛知県
  • 年月日: 2011-10-26
• [学会発表] 光合成アンテナタンパク質集合体の再構成と構造-機能評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 出羽毅久, 他
  • 学会等名: 第60回高分子討論会
  • 発表場所: 岡山大学
  • 年月日: 2011-09-29
• [学会発表] Polyamine-lipid/nucleic acid complex (lipoplex) for nucleic acid delivery : Relationship between metamorphosis of lipoplex and its function (2011)
  • 著者名/発表者名: 出羽毅久, 他
  • 学会等名: 第49回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 兵庫県立大学姫路書写キャンパス
  • 年月日: 2011-09-17
• [学会発表] Reconstitution of photosynthetic antenna protein assemblies into lipid bilayers and their evaluation of energy transfer (2011)
  • 著者名/発表者名: 渡部奈津子・出羽毅久, 他
  • 学会等名: 第49回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 兵庫県立大学姫路書写キャンパス
  • 年月日: 2011-09-17
• [学会発表] 光合成アンテナ膜タンパク質の基板上への組織化とその光電流特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 近藤政晴, 他
  • 学会等名: 第5回バイオ関連化学シンポジウム
  • 発表場所: つくば国際会議場
  • 年月日: 2011-09-13
• [学会発表] 光合成アンテナタンパク質集合体の構造-機能評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 出羽毅久, 他
  • 学会等名: 第5回バイオ関連化学シンポジウム
  • 発表場所: つくば国際会議場
  • 年月日: 2011-09-13
• [学会発表] 光合成膜タンパク質集合系の構築と機能解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 出羽毅久
  • 学会等名: 名工大-自然科学研究機構合同講演会第2回講演会
  • 発表場所: 名古屋工業大学
  • 年月日: 2011-08-29
• [学会発表] Morphological Study of Polyamine-Lipid/DNA Complexes (Lipoplexes) as Effective Gene Carriers (2011)
  • 著者名/発表者名: Dewa, et al
  • 学会等名: AFM BioMed Conference, Fourth International Meeting on AFM in Life Science and Medicine
  • 発表場所: Paris, France
  • 年月日: 2011-08-25
• [学会発表] Reconstitution of photosynthetic antenna membrane protein assembly in to lipid bilayer and its direct observation using atomic force microscopy (2011)
  • 著者名/発表者名: Sumino, Dewa, et al
  • 学会等名: AFM BioMed Conference, Fourth International Meeting on AFM in Life Science and Medicine
  • 発表場所: Paris, France
  • 年月日: 2011-08-25
• [学会発表] Self-assembly of photosynthetic antenna core complex onto a with defined orientation and its photocurrent activity (2011)
  • 著者名/発表者名: Kondo, et al
  • 学会等名: International Conference on Tetrapyrrole Photo-receptors of Photosynthetic Organisms
  • 発表場所: Berlin Germany
  • 年月日: 2011-07-26
• [学会発表] Molecular Assembly of Light-Harvesting Antenna Complexes Isolated from Spinach on Electrodes for Photoenergy Harvesting Materials (2011)
  • 著者名/発表者名: Amano, et al
  • 学会等名: International Conference on Tetrapyrrole Photo-receptors of Photosynthetic Organisms
  • 発表場所: Berlin Germany
  • 年月日: 2011-07-26
• [学会発表] ポリアミン脂質による遺伝子送達能とDNA複合体形態のAFM観察 (2011)
  • 著者名/発表者名: 出羽毅久, 他
  • 学会等名: 第40回医用高分子シンポジウム
  • 発表場所: 関西大学千里山キャンパス
  • 年月日: 2011-07-26
• [学会発表] 光合成アンテナ膜タンパク質集合体の脂質膜中への再構成と原子間力顕微鏡による集合形態の観察 (2011)
  • 著者名/発表者名: 角野歩・出羽毅久, 他
  • 学会等名: 第21回バイオ・高分子シンポジウム
  • 発表場所: 関西大学千里山キャンパス
  • 年月日: 2011-07-25
• [学会発表] 光合成アンテナ膜タンパク質集合体の脂質膜中におけるエネルギー移動評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 渡部奈津子・出羽毅久, 他
  • 学会等名: 第21回バイオ・高分子シンポジウム
  • 発表場所: 関西大学千里山キャンパス
  • 年月日: 2011-07-25
• [学会発表] 人工光合成タンパク質/色素複合体の基板上への組織化と光電変換能評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 酒井俊亮, 他
  • 学会等名: 第21回バイオ・高分子シンポジウム
  • 発表場所: 関西大学千里山キャンパス
  • 年月日: 2011-07-25
• [学会発表] Organization of Photosynthetic Membrane Protein Assembly and its Functional Analysis by Microscopy/Photocurrent Sensing (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Dewa
  • 学会等名: The 5^<th> Symposium Molecular Science for Supra Functional Systems
  • 発表場所: Sapporo, Japan
  • 年月日: 2011-07-12
• [学会発表] Reconstitution and Structural/Functional Analysis of Photosynthetic Membrane Protein Assembly in Lipid Bilayers (2011)
  • 著者名/発表者名: Sumino, Dewa, et al
  • 学会等名: The 5^<th> Symposium Molecular Science for Supra Functional Systems
  • 発表場所: Sapporo, Japan
  • 年月日: 2011-07-12
• [学会発表] Immobilization of the Photosynthetic Protein Complexes with a Defined Orientation onto Solid Supports via Specific Interactions between Tagpeptide-sequences and Counterpart-ligands (2011)
  • 著者名/発表者名: Sakai, et al
  • 学会等名: The 5^<th> Symposium Molecular Science for Supra Functional Systems
  • 発表場所: Sapporo, Japan
  • 年月日: 2011-07-12
• [学会発表] 光合成アンテナ膜タンパク質集合系の機能解明:生体分子集合系の分子科学に向けて (2011)
  • 著者名/発表者名: 出羽毅久
  • 学会等名: 分子科学研究所所長招聘研究会「2020年の物質・生命分子科学を語る」
  • 発表場所: 分子科学研究所岡崎(招待講演)
  • 年月日: 2011-06-29
• [学会発表] 脂質・核酸複合体の動的構造と細胞内核酸送達機能相関の解明 (2011)
  • 著者名/発表者名: 出羽毅久
  • 学会等名: 揺らぎが機能を決める生命分子の科学平成23年度合同班会議
  • 発表場所: 夕張
  • 年月日: 2011-06-27
• [学会発表] Reconstitution of photosynthetic antenna membrane protein assembly into lipid bilayer and its direct observation using AFM (2011)
  • 著者名/発表者名: Sumino, Dewa, et al
  • 学会等名: 60^<th> SPSJ Annual Meeting
  • 発表場所: 大阪国際会議場
  • 年月日: 2011-05-27
• [学会発表] Self-assembly of photosynthetic antenna membrane protein onto substrate with a defined orientation and its photocurrent activity (2011)
  • 著者名/発表者名: Kondo, et al
  • 学会等名: 60^<th> SPSJ Annual Meeting
  • 発表場所: 大阪国際会議場
  • 年月日: 2011-05-27
• [学会発表] 光合成のアンテナタンパク質/ポルフィリン関連色素複合体の電極基板上への組織化およびその光電流測定 (2011)
  • 著者名/発表者名: 天野瑞貴, 他
  • 学会等名: 第1回ポルフィリン-ALA研究会
  • 発表場所: 東京工業大学(大岡山)
  • 年月日: 2011-05-07
• [学会発表] ポルフィリン-脂質誘導体の合成と細胞内導入 (2011)
  • 著者名/発表者名: 二井知紀, 他
  • 学会等名: 第1回ポルフィリン-ALA研究会
  • 発表場所: 東京工業大学(大岡山)
  • 年月日: 2011-05-07
• [学会発表] Reconstitution of supramolecular assembly of bacterial photosynthetic antenna/reaction center complexes into lipid bilayers : AFM observation, energy transfer, and photocurrent generation of the assembly (2011)
  • 著者名/発表者名: Dewa, et al
  • 学会等名: Light-Harvesting Processes (LHP2011)
  • 発表場所: Banz Monastery, Germany
  • 年月日: 2011-04-12
• [学会発表] 顕微鏡-電流同時計測による光合成膜タンパク質超分子集合系の機能解明 (2011)
  • 著者名/発表者名: 出羽毅久, 他
  • 学会等名: 高次系分子科学第6回合同班会議
  • 発表場所: 沖縄
• [学会発表] ペプチドジェミニ界面活性剤の平面二分子膜形成 (2011)
  • 著者名/発表者名: 水野稔久, 他
  • 学会等名: 高次系分子科学第6回合同班会議
  • 発表場所: 沖縄
• [図書] NON-VIRAL GENE THERAPY (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Dewa, T.Asai, N.Oku, M.Nango
  • 総ページ数: 696
  • 出版者: INTECH