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2012 年度 実績報告書

三元系ポリイオンコンプレックスを用いた全身投与型光応答性遺伝子ベクターの開発

研究課題

研究課題/領域番号 11J08266
研究機関東京大学

研究代表者

野本 貴大  東京大学, 大学院・工学系研究科, 特別研究員(DC1)

キーワード遺伝子デリバリー / ポリイオンコンプレックス / ポリエチレングリコール / デンドリマー / 光増感剤 / photochemical internalization / ナノキャリア / 高分子ミセル
研究概要

今年度は全身投与型光応答性遺伝子ベクターの細胞内動態評価及びin vivoでの血流中挙動評価、遺伝子発現評価を行った。
まず、構造照明化法(超解像蛍光顕微鏡)によりin vitroでの細胞内動態を観察した。その結果、光増感剤がGFPでラベル化されたリソソーム膜に局在していることが明らかとなった。
光増感剤がリソソーム膜に局在することは、photochemical internalization(PCI)によるプラスミドDNA(pDNA)の細胞質移行を促進する極めて重要なステップであり、全身投与型光応答性遺伝子ベクターはそれを達成できていることが示された。さらに光照射で光増感剤を活性化するとpDNAが徐々に細胞質に移行する様子が共焦点レーザ顕微鏡により観察された。この細胞質移行促進の結果、遺伝子導入効率が約100倍上昇することが確認されている。
次に全身投与型光応答性遺伝子ベクターが血流中において凝集体を形成していないことを確認した結果、光応答性遺伝子ベクターは凝集体を形成せずに血流中を流れていることが明らかになった。
最後に、マウスのHeLa皮下腫瘍モデルを用いて、全身投与型光応答性遺伝子ベクターが静脈注射後に光照射選択的に遺伝子導入効率を上昇させることができるかを検討した。蛍光タンパク質をコードしたpDNAを内包した遺伝子ベクターを静脈注射してから24時間後に腫瘍に対して680nmのレーザを照射し、その48時間後に腫瘍を取り出して蛍光タンパク質の発現を共焦点レーザ顕微鏡により観察した。その結果、光照射を行った群からは、光照射を行わなかった群と比較して、明らかに高い蛍光シグナルが得られた。このことから、本研究で開発した遺伝子ベクターは全身投与後に光照射部位選択的に遺伝子導入効率を上昇させることができるということが示された。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

今年度の検討の結果、本研究で開発された全身投与型光応答性遺伝子ベクターが、in vivoにおいて光照射部位選択的に遺伝子を導入することができることが明らかとなった。現在までに、全身投与後にPCIにより遺伝子導入効率を上昇させた報告例はなく、本研究が初めての成功例となる。

今後の研究の推進方策

全身投与後に光照射部位選択的に遺伝子導入効率を高めることに成功した。この成果を学術雑誌に報告すべく、遺伝子ベクターの物性をより詳細に調べていく予定である。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (4件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Silica nanogelling of env i ronment-re spons i ve PEGylated polyplexes for enhanced stability and intracellular delivery of siRNA2013

    • 著者名/発表者名
      N. Gouda, K. Miyata, R. J. Christie, T. Suma, A. Kishimura, S. Fukushima, T. Nomoto, X. Liu, N Nishivama K Kataoka
    • 雑誌名

      Biomaterials

      巻: 34(2) ページ: 562-570

    • DOI

      DOI:10.1016/j.bioraaterials.2012.09.077

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A toolbox of differently sized and labeled PMMA nanoparticles for cellular uptake investigations2013

    • 著者名/発表者名
      A. Vollrath, A. Schallon, C. Pietsch, S. Schubert, T. Nomoto, Y. Matsumoto, U. S. Schubert, K. Kataoka
    • 雑誌名

      Soft Matter

      巻: 9(1) ページ: 99-108

    • DOI

      DOI:10.1039/C2SM26928G

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Targeted polymeric micelles for siRNA treatment of experimental cancer by intravenous injection2012

    • 著者名/発表者名
      R. J. Christie, Y. Matsumoto, K. Miyata, T. Nomoto, S. Fukushima, K. Osada, J. Halnaut, F. Pittella, H. -J. Kim, N. Nishiyama, K. Kataoka
    • 雑誌名

      ACS Nano

      巻: 6(6) ページ: 5174-5189

    • DOI

      DOI:10.1021/nn300942b

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evaluation of the Dynamics of Drug Delivery Systems (DDS) Using Intravital Real-Time Confocal Laser Scanning Microscopy2012

    • 著者名/発表者名
      T. Nomoto, Y. Matsumoto, K. Toh, R. J. Christie, K. Miyata, M. Oba, H. Cabral, M. Murakami, S. Fukushima, N. Nishiyama, K. Kataoka
    • 雑誌名

      Yakugaku Zasshi

      巻: 132 ページ: 1347-1354

    • 査読あり
  • [学会発表] A Light-respons ive Nanodevice for Systemic Gene Delivery2013

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Nomoto, Shigeto Fukushima, Michiaki Kumagai, Kaori Machitani, Kanjiro Miyata, Makoto Oba, Yu Matsumoto, Kensuke Osada, Nobuhiro Nishiyama, Kazunori Kataoka
    • 学会等名
      16th International Symposium on Recent Advances in Drug Delivery Systems
    • 発表場所
      Salt Lake City, Utah, USA
    • 年月日
      2013-02-04
  • [学会発表] 光で細胞内動態を制御する高分子ミセル型ナノデバイス2012

    • 著者名/発表者名
      野本貴大, 福島重人, 熊谷康顕, 町谷香織, 宮田完二郎, 松本有, 大庭誠, 長田健介, 西山伸宏, 片岡一則
    • 学会等名
      第34回日本バイオマテリアル学会
    • 発表場所
      仙台国際センター、 宮城
    • 年月日
      2012-11-26
  • [学会発表] A Light-responsive Nanodevice Based on Photochemical Internalization2012

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Nomoto, Shigeto Fukushima, Michiaki Kumagai, Kaori Machitani, Kanjiro Miyata, Makoto Oba, Yu Matsumoto, Kensuke Osada, Nobuhiro Nishiyama, Kazunori Kataoka
    • 学会等名
      6th Annual Symposium on Nanobiotechnology
    • 発表場所
      芝蘭会館, 京都
    • 年月日
      2012-11-08
  • [学会発表] 生体内リアルタイム共焦点顕微鏡を用いたポリイオンコンプレックスの定量的血中動態評価2012

    • 著者名/発表者名
      野本貴大、 松本有、 宮田完二郎、 大庭誠、 福島重人、 西山伸宏、 片岡一則
    • 学会等名
      第28回日本DDS学会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター、 北海道
    • 年月日
      2012-07-04
  • [備考]

    • URL

      http://www.bmw.t.u-tokyo.ac.jp

URL: 

公開日: 2014-07-16  

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