新しい遺伝子ベクター用材料としてのブロック共重合体ミセルの構造設計との機能評価

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09480258
• 研究機関: 東京理科大学
• 研究代表者: 片岡 一則 東京理科大学, 基礎工学部, 教授 (00130245)
• 研究分担者: 千葉 丈 東京理科大学, 基礎工学部, 教授 (30100085)
• キーワード: 遺伝子ベクター / ブロック共重合体 / 高分子ミセル / DNA / ポリイオンコンプレックス / ポリエチレングリコール / ポリアミノ酸 / ヌクレアーゼ

研究概要

本研究の目的は、これまでにない新しい遺伝子ベクターシステムを、申請者が長年取り組んできた高分子ミセルを基盤として構築することにある。この場合の高分子ミセル形成の駆動力としてはポリアニオンとしての遺伝子(プラスミドDNA)の性質を利用して、静電相互作用に立脚したポリイオンコンプレックスミセルの調製を展開した。
本研究の目的を達成するためのブロック共重合体としては、ポリエチレングリコールとポリリシンとのAB型ブロック共重合体について検討を進めた。この様なブロック共重合体の合成は、金属アルコキシドによるエチレンオキシドの開環重合とそれに引き続くアミノ酸無水物のアニオン重合によって行った。この際、ミセルの安定性を評価するために、種々連鎖長を変えた試料を用意した。次に得られたブロック共重合体についてDNAとの静電相互作用に基づくミセル形成を行わせた。その際、ブロック共重合体セグメントの連鎖長と得られる複合体ミセルの物理化学的安定性評価については分光学的手法とともに高感度示差走査熱量計(DSC)を使用した。まず、対象とするDNA分子については、モデルとして用いる鮭精巣DNAの他に、実際のプラスミド(pGL3)を使用した。ベクターとしての機能を的確に見積もるためには、アニオン性多糖などとの交換によるミセルからのDNAの放出過程を精度良く解析することが不可欠である。備品として購入した電気泳動ゲル撮影・解析システムはこの目的に使用した。得られたDNA担持ミセルについて、内包DNAの核酸分解酵素(ヌクレアーゼ)に対する耐性能の向上を分光学的手法とアガロースゲル電気泳動法により明かとした。また、耐性向上能とブロック共重合体の連鎖長ならびに荷電密度との相関を整理し、物理化学的特性評価の結果とあわせて、遺伝子ベクターの構築に用いるのに最適なブロック共重合体組成を決定した。

研究成果

• [文献書誌] A.Harada, K.Kataoka: "Novel Polyion complex micelles entrapping enzyme molecules in the core : Preparation of narrowly-distributed micelles from lysozyme and poly(ethylene glycol)-poly(aspartic acid)block copolymer in aqueous medium" Macromolecules. 31(2). 288-294 (1998)
• [文献書誌] SKatayose, K.Kataoka: "Remarkable increase in nuclease resistance of plasmide DNA through supramolecular assembly with poly(ethylene gycol)-poly(L-lysine)block copolymer" J.Pharm.Sci.87(2). 160-163 (1998)
• [文献書誌] A.Harada, K.Kataoka: "Formation of stabale and monodispersive polyion complex micelles in aqueous medium from poly(L-lysine)and poly(ethylene glycol)-poly(aspartic acid)block copolymer" J.Macromol.Sci,Pure Appl.Chem.A32(10). 2119-2133 (1997)
• [文献書誌] S.Katayose, K.Kataoka: "Water-soluble polyion complex associates of DNA and poly(ethylene glycol)-P(L-lysine)block copolymer" Bioconjugate Chemistry. 8(5). 702-707 (1997)
• [文献書誌] S.B.La, K.Kataoka, et al: "Poly(ethylene glycol): Chemistry and Biological Application (ACS Symposium Series 680)" American Chemical Society, 489 (1997)
• [文献書誌] K.Kataoka, et al: "Controlled Drug Delivery: Challenges and Strategies" American Chemical Society, 629 (1997)