肝臓の標的細胞治療を目指したスーパーバイオミメティック高分子超構造体の設計

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09308035
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 赤池 敏宏 東京工業大学, 生命理工学部, 教授 (30101207)
• 研究分担者: 竹井 謙之 順天堂大学, 医学部, 講師 (10306954) ; 丸山 厚 東京工業大学, 生命理工学部, 助手 (40190566) ; 渡辺 恵史 東京工業大学, 生命理工学部, 助手 (40231013)
• キーワード: バイオミメティック糖質高分子 / 肝細胞 / アシアロ糖タンパク質レセプタ / アラビノガラクタン / 肝臓類洞内皮細胞 / 遺伝子キャリアー / ポリリジン誘導体 / HepG2

研究概要

これまで我々は、DNAと複合体を形成する能力を持つポリリジン(PLL)と細胞特異的認識性を持つ様々な糖鎖をコンジュゲート化し、これらのDNAキャリアーとしての評価を行ってきた。本研究では主にβ-galactoseから成る分子多糖であり肝実質細胞に特異的に取り込まれることが知られているアラビノガラクタン(AG)とPLLのcopolymerを合成し、その細胞特異的DNAキャリヤーとしての評価を行った。PLL-g-AG copolymerは還元アミノ化法により調製し、GPCと1H-NMRにより同定した。また、アガロース電気泳動とUV吸光度の測定によりプラスミドDNAとの複合体の形成を確認した。PLL-g-AG copolymerの細胞毒性は、ヒト肝ガン細胞であるHepG2やPANC-1細胞を用いMTT法で評価した。FITC-オリゴDNA/コンジュゲート複合体とアシアロ糖タンパク質レセプターを発現しているHepG2細胞との相互作用を蛍光測定により評価した。分枝構造を有するAGとPLLの反応では、AGの仕込み量に応じ導入率が変化していることがわかった。さらに、作成したPLL-g-AG copolymerとDNAの複合体はPLL homopolymerより細胞への毒性を抑えた。これはAGの導入によって、PLL主鎖が細胞膜と直接相互作用するのを抑制したためと考えられる。また、この複合体はHepG2細胞に特異的に相互作用することが確かめられた。よって、このPLL-g-AG copolymerは肝細胞特異的DNAキャリアーとしての応用が期待される。
さらに、肝臓類洞内皮細胞の特異的レセプター認識を目指し、側鎖ヒアルロン酸オリゴマーをカップルさせたPLL誘導体を還元アミノ化法により合成し、DNAキャリアーとして評価し、in vitroにおいて選択的な標的志向性とレポーター遺伝子の発現に成功した。本研究で得られた結果を総括すると、独自手法によりいろいろな機能性高分子遺伝子キャリャー開発され、この遺伝子キャリアーが肝細胞で有望であることが示された。

研究成果

• [文献書誌] Jeong-Park: "Preparation of dendric graft copolymer consisting of poly(L-lysine)and arabinogalactan as a hepatocyte specific DNA carrier" Preparative Biochemistry & Biotechnology. (in press)
• [文献書誌] 赤池 敏宏: "人工臓器への応用をめざしたバイオミメティック糖質高分子の設計" 医学のあゆみ. 183. 3689-3694 (1997)
• [文献書誌] Anwarul FERDOUS: "Comb-Type Copolymer:Stabilization of Triplex DNA and Possible Application in Antigene Strategy" J.Pharm.Sci.87(11). 1400-1405 (1998)
• [文献書誌] Jin-Seok KIM: "A new non-viral DNA delivery vector:the terplex system" J.Controlled Release. 53. 175-182 (1998)
• [文献書誌] Shoichiro ASAYAMA: "Synthesis of Novel Polyampholyte Comb-Type Copolymers Consisiting of a Poly(L-lysine)Backbone and Hyaluronic Acid Side Chains for a DNA Carrier" Bioconjugate Chem.9,(4). 476-481 (1998)
• [文献書誌] Masashi MIKAWA: "A pH-sensitive Contrast Agent for Functional Magnetic Resonance Imaging(MRI)" Chemistry Letters. 693-694 (1998)
• [文献書誌] Atsushi MARUYAMA: "Characterization of Interpolyelectrolyte Complexes between Double-Stranded DNA and Polylysine Comb-Type Copolymers Having Hydrophilic Side Chains" Bioconjugate Chemisty. 9,(2). 292-299 (1998)
• [文献書誌] 赤池 敏宏,丸山 厚: "細胞認識機能を有する糖質高分子キャリアーの設計(脳機能の解明)" 九州大学出版会, 615(47-57) (1998)