ナノゲルハイブリッド材料の創製と医療応用

2020 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16H06313
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 秋吉 一成 京都大学, 工学研究科, 教授 (90201285)
• 研究分担者: 珠玖 洋 三重大学, 医学系研究科, 産学官連携講座大学教員 (80154194)
• 研究期間 (年度): 2016-05-31 – 2021-03-31
• キーワード: ナノゲル / ドラッグデリバリーシステム / 再生医療

研究実績の概要

近年注目されているバイオ医薬品(抗体、サイトカイン、核酸、エクソソームなど)を安定に送達、徐放しえる新規バイオマテリアルの開発を目的とした。
新規なDDS開発においては、従来のコレステロールなどの疎水性分子の代わりに、熱応答性両親媒性高分子ポリプロピレンオキサイド(PPO)を部分的に導入したPPOグラフト化プルラン多糖が、プルラン鎖のフォールディングにより、温度可逆的にポリマーベシクルを形成、また、濃度依存的にベシクルのサイズを制御し得る従来に報告のない新規な現象を見出した。さらに、PPO末端にオリゴアスパラギン酸を導入したアニオン性PPOは、ポリマーベシクルを形成し、カチオン性分子を選択に透過すること、また、リン脂質二分子膜ベシクルに組み込まれ、人工チャネル膜タンパク質として機能することを明らかにした。
松田らとの共同研究により、ナノゲル架橋ポーラスゲルに繊維芽細胞を封入し、ダイレクト・リプログラミングにより比較的大量に誘導骨芽細胞を誘導することで、これまで治療が難しかった中規模から大規模な顎骨骨欠損骨再生治療を可能にする新規な手法を開発した。また、本手法を用いることで、従来の足場材料と比べて、本来の骨とより類似の構造を有していることも分かった。凍結法により細胞サイスのポアを有するナノゲル架橋ポーラスゲは、舌筋組織再生スキャホールドとして有効に機能することをマウス動物実験で明らかとした。
多糖ナノゲルを利用したがんワクチン療法研究においては、CHPナノゲルワクチンとがん組織での免疫抑制効果の解除の機能を有する免疫チェックポイント抗体(PD-1抗体)を併用することで高い腫瘍拒絶効果が得られることを明らかにした。

現在までの達成度 (段落)

令和2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

令和2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] Antigen Delivery to Antigen-Presenting Cells for Adaptive Immune Response by Self-Assembled Anionic Polysaccharide Nanogel Vaccines (2020)
  • 著者名/発表者名: Miura Risako、Sawada Shin-ichi、Mukai Sada-atsu、Sasaki Yoshihiro、Akiyoshi Kazunari
  • 雑誌名: Biomacromolecules 巻: 21 ページ: 621～629
  • DOI: 10.1021/acs.biomac.9b01351
  • 査読あり
• [雑誌論文] Substrate-Sorting Nanoreactors Based on Permeable Peptide Polymer Vesicles and Hybrid Liposomes with Synthetic Macromolecular Channels (2020)
  • 著者名/発表者名: Nishimura Tomoki、Hirose Shin、Sasaki Yoshihiro、Akiyoshi Kazunari
  • 雑誌名: Journal of the American Chemical Society 巻: 142 ページ: 154～161
  • DOI: 10.1021/jacs.9b08598
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nanogel hybrid assembly for exosome intracellular delivery: effects on endocytosis and fusion by exosome surface polymer engineering (2020)
  • 著者名/発表者名: Sawada Shin-ichi、Sato Yuko T.、Kawasaki Riku、Yasuoka Jun-ichi、Mizuta Ryosuke、Sasaki Yoshihiro、Akiyoshi Kazunari
  • 雑誌名: Biomaterials Science 巻: 8 ページ: 619～630
  • DOI: 10.1039/c9bm01232j
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synergistic anti-tumor efficacy by combination therapy of a self-assembled nanogel vaccine with an immune checkpoint anti-PD-1 antibody (2020)
  • 著者名/発表者名: Miura Risako、Sawada Shin-ichi、Mukai Sada-atsu、Sasaki Yoshihiro、Akiyoshi Kazunari
  • 雑誌名: RSC Advances 巻: 10 ページ: 8074～8079
  • DOI: 10.1039/c9ra10066k
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crosslinked nanogel-based porous hydrogel as a functional scaffold for tongue muscle regeneration (2020)
  • 著者名/発表者名: Kinoshita Naoya、Sasaki Yoshihiro、Marukawa Eriko、Hirose Ryo、Sawada Shin-ichi、Harada Hiroyuki、Akiyoshi Kazunari
  • 雑誌名: Journal of Biomaterials Science, Polymer Edition 巻: 31 ページ: 1254～1271
  • DOI: 10.1080/09205063.2020.1744246
• [雑誌論文] Artificial Molecular Chaperone Systems for Proteins, Nucleic Acids, and Synthetic Molecules (2020)
  • 著者名/発表者名: Nishimura Tomoki、Akiyoshi Kazunari
  • 雑誌名: Bioconjugate Chemistry 巻: 31 ページ: 1259～1267
  • DOI: 10.1021/acs.bioconjchem.0c00133
• [雑誌論文] Thermoresponsive Polysaccharide Graft Polymer Vesicles with Tunable Size and Structural Memory (2020)
  • 著者名/発表者名: Nishimura Tomoki、Shishi Shen、Sasaki Yoshihiro、Akiyoshi Kazunari
  • 雑誌名: Journal of the American Chemical Society 巻: 142 ページ: 11784～11790
  • DOI: 10.1021/jacs.0c02290
• [雑誌論文] Determining the Hydration in the Hydrophobic Layer of Permeable Polymer Vesicles by Neutron Scattering (2020)
  • 著者名/発表者名: Nishimura Tomoki、de Campo Liliana、Iwase Hiroki、Akiyoshi Kazunari
  • 雑誌名: Macromolecules 巻: 53 ページ: 7546～7551
  • DOI: 10.1021/acs.macromol.0c01261
• [雑誌論文] In Vivo Regeneration of Large Bone Defects by Cross-Linked Porous Hydrogel: A Pilot Study in Mice Combining Micro Tomography, Histological Analyses, Raman Spectroscopy and Synchrotron Infrared Imaging (2020)
  • 著者名/発表者名: Adachi Tetsuya、Boschetto Francesco、Miyamoto Nao、Yamamoto Toshiro、Marin Elia、Zhu Wenliang、Kanamura Narisato、Tahara Yoshiro、Akiyoshi Kazunari、Mazda Osam、Nishimura Ichiro、Pezzotti Giuseppe
  • 雑誌名: Materials 巻: 13 ページ: 4275～4275
  • DOI: 10.3390/ma13194275
• [雑誌論文] Biocatalytic Hybrid Films Self-Assembled from Carbohydrate Block Copolymers and Polysaccharides for Enzyme Prodrug Therapy (2020)
  • 著者名/発表者名: Nishimura Tomoki、Nakamura Yusuke、Kinoshita Naoya、Yamamoto Katsuhiro、Sasaki Yoshihiro、Akiyoshi Kazunari
  • 雑誌名: ACS Applied Bio Materials 巻: 3 ページ: 8865～8871
  • DOI: 10.1021/acsabm.0c01174
• [学会発表] エクソソームの多様性解析とDDS応用 (2021)
  • 著者名/発表者名: 秋吉一成
  • 学会等名: 日本薬学会第１４１年会
• [学会発表] 糖鎖を基軸とするエクソソームの多様性解析 (2020)
  • 著者名/発表者名: 秋吉一成
  • 学会等名: 日本分析化学会第69 年会
  • 招待講演
• [学会発表] ナノゲル工学と分子シャペロン機能工学:バイオ材料の設計と医療応用 (2020)
  • 著者名/発表者名: 秋吉一成
  • 学会等名: 関東高分子若手研究会2020 秋の講演会
  • 招待講演
• [学会発表] 糖鎖基盤自己組織化ナノマテリアルの設計と医療応用 (2020)
  • 著者名/発表者名: 秋吉一成
  • 学会等名: 2020年度北陸地区講演会と研究発表会
  • 招待講演