超音波を利用したin vitro およびin vivo での遺伝子導入の増強

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 02F00550
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 田畑 泰彦 京都大学, 再生医科学研究所, 教授
• 研究分担者: HOSSEINKHANI Hossein 京都大学, 再生医科学研究所, 外国人特別研究員
• キーワード: 遺伝子導入 / 非ウイルス性遺伝子キャリア / 超音波照射 / ターゲティング / カチオン性水溶性高分子 / 金属配位結合

研究概要

非ウイルス性遺伝子キャリアとして、エチレンジアミンあるいはスペルミンなどを導入したカチオン化ゼラチン、ならびにジエチレントリアミノペンタン酸あるいはスペルミンなどのキレート残基を導入したデキストランやプルランを調製した。これらの遺伝子キャリアとプラスミドDNAとの相互作用を調べたところ、カチオン化ゼラチンとプラスミドDNAとのポリイオンコンプレックス形成、ならびにキレート残基を導入した多糖とプラスミドDNAとの亜鉛を介した金属配位結合形成がそれぞれ認められた。β-ガラクトシダーゼをコードするプラスミドDNAとカチオン化ゼラチンとの複合体からなる非ウイルスベクターを用いて、培養細胞に対する超音波照射を組み合わせた、in vitroにおける遺伝子導入を行ったところ、カチオン化ゼラチンとプラスミドDNAとの重量混合比が5:1の場合、最も高い遺伝子導入が認められ、その遺伝子発現は超音波照射により増強された。また、カチオン化ゼラチンとプラスミドDNAとの複合体をマウス筋内へ投与後、超音波を照射することによって、in vivoにおける遺伝子導入の増強できることがわかった。
一方、スペルミンを導入したデキストランとプラスミドDNAとの亜鉛を介した金属配位複合体をマウス尾静脈へ投与したところ、あらかじめ接種しておいた癌組織への集積が認められ、その結果、癌組織への選択的な遺伝子導入ができた。また、スペルミンを導入したプルランとプラスミドDNAとの亜鉛を介した金属配位複合体をマウス尾静脈へ投与したところ、プルランの肝臓へのターゲティング能を利用した、肝臓への遺伝子導入が可能であることがわかった。以上のように、超音波や遺伝子キャリアの特異的臓器へのターゲティング能を利用して、in vivoにおける部位特異的な遺伝子導入が可能なことが示された。

研究成果

• [文献書誌] Hosseinkahni, H., Aoyama, T., Yamamoto, S., Ogawa, O., Tabata, Y.: "In vitro transfection of plasmid DNA by amine derivatives of gelatin accompanied with ultrasound irradiation"Pharm. Res.. 19(10). 1469-1477 (2002)
• [文献書誌] Hosseinkahni, H., Aoyama, T., Ogawa, O., Tabata, Y.: "Liver targeting of plasmid DNA by pullulan with metal coordination"J. Control. Release.. 83(2). 287-302 (2002)
• [文献書誌] Hosseinkahni, H., Tabata, Y.: "In vitro gene express ion by cationized derivatives of an artificial protein with repeated RGD sequences, Pronectin"J. Control. Release. (in press).
• [文献書誌] Hosseinkahni, H., Aoyama, T., Ogawa, O., Tabata, Y.: "Tumor targeting of gene expression through metal-coodinated conjugation with dextran"J. Control. Release.. (in press).